永久散射体雷达干涉测量技术

论述了永久散射体干涉测量(permanent scatterer interferometry, PSI)产生的背景和基本原理,并介绍了其应用实例,讨论了PSI的技术特点和今后的发展方向。     

基于Radon变换的星载SAR图像窄V尾迹检测

在Radon变换的基础上,提出了一种在Radon变换域附加检测规则对星载SAR图像中窄V尾迹进行检测的方法。附加的规则由去除短线规则和去除孤立点规则组成,将该方法应用于星载SAR图像中不同表现形式下的窄V尾迹,实验表明,该方法具有一定的普遍适用性。     

基于合成孔径雷达影像的海洋溢油纹理特征参数分析

溢油已是当前海洋生态环境破坏的主要因素之一,因此对海洋溢油的检测分析是当前海洋环境保护的一个重要课题。传统的溢油提取仅仅是单独依靠光学影像的光谱信息或者合成孔径雷达(SAR)影像的后向散射系数信息进行提取,这会造成很多同谱异物或者粗糙度相近似的地物错分,因此除了利用传统的影像信息以外,还需结合影像的纹理信息,从而提高溢油提取的精度,减少错分地物的数量。选用2006年渤海地区的三景同轨SAR影像作为数据基础,应用基于灰度共生矩阵的方法对其进行纹理分析。该方法可以很好地对图像区域和表面进行感知并能够从像元的灰度相关性上对纹理特征进行详细描述,因此适合于SAR影像的海洋溢油检测。在纹理分析的过程中有很多的参数需要选择,参数选择的好坏将直接影响最终提取结果的精度。通过对纹理分析过程中的参数进行讨论、实验、选择与验证,最终确定了基于灰度共生矩阵纹理分析中各参数的值,并选择了局部平稳、非相似性、对比度、变化量4个特征量作为溢油提取的纹理特征统计量。将纹理特征与SAR自身的后向散射系数相结合,通过神经网络分类法对其进行分类,并计算出分类精度为80.65%,分类效果良好。由此说明了将影像的传统信息与纹理信息相结合进行溢油提取是一种可行而有效的方法,同时也为后续的海洋溢油检测工作奠定了一定的基础。     

融合VGI和遥感等多源数据的洪涝范围提取与模拟方法

及时准确的洪涝范围提取可以提高应急管理部门对于洪涝灾害的响应能力,减轻灾害影响。SAR遥感不受云雨影响,是洪涝灾害监测的有效工具。然而,由于卫星重返周期的限制,基于SAR的洪涝连续观测较难实现。在应急背景下,如何快速、实时进行洪涝范围提取是急需解决的问题。本文提出了一种结合遥感、VGI等多源数据的洪涝范围提取与模拟方法：(1)构建Albert+CNN的文本分类模型提取社交媒体洪涝信息;(2)基于异常值剔除方法利用社交媒体和OSM等VGI数据代替人工采样对Sentinel-1 SAR数据进行分类,提取洪涝范围;(3)结合社交媒体、水位数据等多源数据基于SNIC分割和成本距离等方法模拟无可用SAR数据时的洪涝淹没情况,提高洪涝的淹没范围提取频次。研究表明,本文基于Albert+CNN与异常值剔除的样本自动生成方法,可以有效辅助SAR数据的洪涝分类;利用VGI数据结合水情、DEM等多源数据进行了洪涝范围的模拟可以增加洪涝监测的时间分辨率。本研究有助于提高洪涝信息提取能力,为VGI支持洪涝灾害的应急管理提供参考。     

大功率激电中梯在内蒙古黑山头多金属矿勘查中的应用

随着多金属矿产调查由浅部转向深部的发展,大功率激电中梯多金属找矿中得到广泛的应用。通过大功率激电中梯在内蒙古黑山头矿调中的应用,对激电中梯的工作原理、工作方法、野外数据采集和数据分析进行了研究。解译出了8处激电异常,并圈定了隐伏极化异常区的范围,为进一步地质勘探工作提供了地球物理依据。     

雷达影像地表形变干涉测量的机遇、挑战与展望

随着合成孔径雷达(SAR)卫星的不断发射,合成孔径雷达干涉测量技术(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)得到前所未有的发展机遇,同时也面临诸多挑战。本文首先简要介绍了SAR卫星发展现状与InSAR技术的基本原理,并系统梳理了干涉图堆叠(InSAR stacking)、小基线集干涉测量(small baseline subset InSAR,SBAS-InSAR)、永久散射体干涉测量(persistent scatterer InSAR,PS-InSAR)、分布式散射体干涉测量(distributed scatterer InSAR,DS-InSAR)和分频干涉测量(split-bandwidth interferometry,SBI)等先进InSAR技术的优缺点。在此基础上,指出目前InSAR技术面临的主要挑战(相位失相干、大气延迟、相位解缠、几何畸变和多维变形测量)及相应的解决方案。进一步从地震、火山、滑坡、地面沉降、冰川运动、人工建构筑物位移变形及大气水汽含量估计等不同的应用场景分析了InSAR技术的应用现状和存在的缺陷。最后,展望目前InSAR的发展趋势,随着更高空间分辨率,更高时间分辨率,更轻小化SAR卫星的不断发展,InSAR技术将会被应用到越来越多的新场景,激励我国雷达影像干涉测量更快发展。     

基于影像纹理特征和外部风向的星载 SAR 海面风场反演研究

在合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)海面风场反演中,基于风条纹影像纹理特征的海面风向反演方法精度高,但是依赖于图像风条纹的存在,而外部风向信息与SAR资料时空分辨率不易匹配、精度较低,从而影响大面积、高分辨率海面风场反演的精度。针对此问题,提出一种将SAR图像风条纹线性纹理特征与外部风向信息相结合的星载SAR海面风向获取方法,在SAR影像线性纹理特征明显的区域采用二维连续小波变换得到高精度的海面风向,其余区域采用与之时空相匹配的数值预报模式风向填充;并利用地球物理模型函数进一步得到海面风速,进而实现高精度、大范围海面风场的反演。为验证本文方法的有效性,利用ENVISAT/ASAR数据进行风场反演试验,并将反演结果与浮标实测数据进行比对。结果表明:在线性纹理特征明显的区域,小波方法的反演精度优于快速傅里叶变换(FFT)法和数值预报模式风向;外部风向精度略低,但与SAR观测资料时空匹配性较好,弥补了风条纹风向的不足。二者的结合为星载SAR海面风场反演的业务化应用提供了支持。     

基于线弹性位错模型及干涉雷达同震形变场反演1997年玛尼Mw75级地震参数－Ⅰ.均匀滑动反演

1997年11月8日西藏玛尼Mw75级地震是干涉雷达技术应用于地震观测以来的一次重要事件.Peltzer等认为该形变场体现了地壳的非线性弹性形变响应，挤压象限和拉张象限的杨氏模量比值为2.相同的情形并没有在其他地震同震形变场中发现，通常用线弹性理论就能够很好地解释观测数据.考虑到他们所用断层模型的简化程度和纯走滑约束等，本研究认为非线性弹性解释是牵强的.应用广泛使用的Okada线弹性位错模型，采用卫星观测得到的地表断层位置，去除倾滑为零的约束，基于非线性优化反演方法寻求拟合雷达观测的最佳断层几何参数和均匀滑动参数.结果表明，线弹性模型能够满意解释观测数据.断层在朝阳湖以东的段落最深达到165 km，随着断层向两侧延伸，深度逐渐减小；反演得到的断层倾     

基于最优极化特征组合的SAR影像湿地分类

快速、准确的湿地地物分类是实现湿地精准监测的基础。为进一步研究湿地地物显著极化特征对分类结果的影响,提出了基于最优极化特征组合的SAR影像湿地分类方法。该方法利用箱型图等方式,在特征选择因子等准则下从多种极化分解方法选择最优极化特征进行组合,并在此基础上实现分类。首先,为了简化极化合成孔径雷达（Polarimetric Synthetic Aperture Radar, PolSAR）影像并降低其斑点噪声,对互易处理后的极化SAR影像进行多视化和精致Lee滤波。然后,进行6种极化分解,得到多种极化特征。再之,利用箱型图、Cloude-Pottier平面散点图和均值散点图详尽分析上述极化特征和双台河口湿地典型地物散射机制间的相关性,并据此在特征选择因子、特征判断因子、H/α平面等和均值标准差的准则下选择最优极化特征组合。最后,以上述最优极化特征组合为输入,设计支持向量机（Support Vector Machine, SVM）分类器,实现湿地的最优分类。本文以辽宁省盘锦市辽河入海口双台河口湿地为例,采用2016年7月的C波段Radarsat-2全极化数据验证最优极化特征组合的有效性。结果表明：① Cloude-Pottier分解的H、A和α、MCSM （Multiple-Component Scattering Model ）分解的表面散射、Pauli分解的T₃₃与Yamaguchi3分解的表面散射和二面角散射为最优极化特征;② 使用最优极化特征组合不仅可以减少极化特征冗余,还可以提高各湿地地物的生产者精度、分类总精度及Kappa系数,其中各湿地地物的生产者精度提高1%~5%,分类的总精度可达到94.25%,Kappa系数达到93.63%。     

利用InSAR研究乌恰地震同震形变

2008年10月5日在新疆乌恰地区39.50°N、73.64°E处发生MW6.7地震,用ROI_PAC软件处理4景日本ALOS卫星数据得到乌恰地震的三维同震形变场。距离向,断层北侧最大位移达39 cm,南侧最大位移达36 cm;方位向,北侧和南侧的最大位移分别为1.5 m和2 m。采用Okada弹性位错模型分析该地震的滑动分布,模拟得出的断层走滑角为48°,倾滑角为53°,深度为10.5 km,最大形变量2.5 m,分析得出该地震为向北逆冲兼左旋走滑。