發(fā)布時(shí)間：2020-03-18 12:40

【摘要】：變化檢測是通過對同一區(qū)域的多次觀測獲取地表隨時(shí)間變化的過程,在土地利用規(guī)劃、環(huán)境資源監(jiān)測、災(zāi)害應(yīng)急等領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。遙感技術(shù)能夠在短時(shí)間內(nèi)獲取地表大面積的土地覆蓋信息,節(jié)省大量的人力、物力資源,成為變化檢測的重要手段之一。極化合成孔徑雷達(dá)(Polarimetric Synthetic Aperture Radar,PolSAR)通過獲取地物在多種極化狀態(tài)下的散射信號,為地物解譯提供了更為豐富的信息,相較于單極化SAR,在目標(biāo)極化散射特性的分析、提取上有著較大的優(yōu)勢。隨著機(jī)/星載SAR平臺技術(shù)的不斷發(fā)展,可利用的PolSAR數(shù)據(jù)源越來越多,然而如何充分利用極化信息進(jìn)行變化檢測仍是PolSAR應(yīng)用的前沿問題。本文分別以星載RADARSAT-2和機(jī)載UAVSAR多時(shí)相PolSAR數(shù)據(jù)為研究對象,在充分利用極化信息的基礎(chǔ)上,針對非監(jiān)督和監(jiān)督變化檢測方法進(jìn)行深入研究。本文研究工作主要包括以下幾個(gè)方面:(1)系統(tǒng)總結(jié)了現(xiàn)有的多時(shí)相SAR影像變化檢測算法,對非監(jiān)督和監(jiān)督變化檢測進(jìn)行了深入分析。分別通過差異影像提取/時(shí)相SAR影像獨(dú)立分類、閾值分割/對比分類結(jié)果和精度評價(jià)三個(gè)方面開展非監(jiān)督/監(jiān)督變化檢測的研究。(2)在多時(shí)相SAR影像非監(jiān)督變化檢測差異影像提取方面,針對現(xiàn)有差異影像提取方法主要集中在單極化和多極化SAR、極化信息利用不充分等方面的問題,深入分析了 PolSAR相對于單極化和多極化SAR在差異影像提取上的優(yōu)勢,在充分利用相干/協(xié)方差矩陣全部元素的基礎(chǔ)上,發(fā)展了一種基于假設(shè)檢驗(yàn)的全極化差異影像提取方法,提高差異影像的區(qū)分能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文的方法能夠有效的提高變化和未變化區(qū)域的區(qū)分程度,在一定程度上減少了外界干擾因素的影響。(3)在多時(shí)相SAR影像非監(jiān)督變化檢測閾值分割方面,系統(tǒng)總結(jié)了相關(guān)自動(dòng)閾值選取方法;通過對差異圖的統(tǒng)計(jì)分布特征進(jìn)行研究,提出了利用廣義高斯模型對差異影像的統(tǒng)計(jì)分布進(jìn)行模擬,在此基礎(chǔ)上,對最小分類誤差方法(Kittler and Illingworth,KI)進(jìn)行了改進(jìn),實(shí)現(xiàn)了差異影像閾值的自動(dòng)提取。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文提出的閾值分割方法能夠提高變化檢測的精度。(4)在多時(shí)相PolSAR影像監(jiān)督變化檢測方面,針對主流監(jiān)督變化檢測方法前后時(shí)相相關(guān)信息利用不充分、過度依賴分類精度、非監(jiān)督變化檢測方法不能對前后時(shí)相類別變化進(jìn)行檢測的問題,提出了基于相似度測度的聯(lián)合分類變化檢測策略。相似度測度有效利用了多時(shí)相影像的上下文/時(shí)間信息,對分類進(jìn)行約束,實(shí)現(xiàn)了對類別變化檢測的提取。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文提出的方法可以利用較少的監(jiān)督樣本完成高精度變化檢測信息的提取。(5)在濕地水位變化監(jiān)測方面,對當(dāng)前時(shí)序SAR影像濕地水位變化的檢測方法進(jìn)行了總結(jié)分析,針對干涉合成孔徑雷達(dá)(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)技術(shù)依賴時(shí)序SAR影像相干性、PolSAR技術(shù)不能檢測變化程度、濕地地物較難區(qū)分的問題,首次提出聯(lián)合PolSAR和InSAR技術(shù)進(jìn)行大范圍濕地動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測。通過利用PolSAR非監(jiān)督變化檢測技術(shù)以及InSAR相干圖的先驗(yàn)信息對濕地變化和不變區(qū)域進(jìn)行提取,并通過極化分解和同極化相位差對不變區(qū)域進(jìn)行極化特征提取,確定地物的散射類型;利用InSAR相干圖對PolSAR聯(lián)合分類獲得的類別變化結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證,并通過PolSAR提取的類別變化信息與InSAR干涉圖對水位升/降趨勢進(jìn)行估計(jì)。
【圖文】：

Ｒａｄａｒｓａｔ－２邐Ｇａｏｆｅｎ－３逡逑圖１－１遙感影像變化檢測：以武漢地區(qū)為例逡逑目前，針對變化檢測常用的遙感傳感器主要有光學(xué)（被動(dòng)傳感器）和合成孔徑逡逑雷達(dá)（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ邋Ａｐｅｒｔｕｒｅ邋Ｒａｄａｒ，邋ＳＡＲ）（主動(dòng)傳感器），對應(yīng)傳感器類型和電磁波譜占逡逑用頻率范圍（Ｍｏｒｅｉｒａｅｔａｌ．，２０１３）如圖１－２所示。．相比于光學(xué)傳感器，ＳＡＲ傳感器通過逡逑主動(dòng)發(fā)射電磁波進(jìn)行地表探測，不依賴太陽光源，能全天時(shí)工作；其發(fā)射的電磁波逡逑波段在Ｋａ波段到Ｐ波段之間（如圖１－２所示），遠(yuǎn)大于光學(xué)遙感感應(yīng)波段，而長波逡逑段可以不受雨雪霧霾等惡劣的天氣影響，是一種可對地表進(jìn)行全天候觀測的技術(shù)手逡逑段。全極化合成孔徑雷達(dá)（Ｐｏ】ａｒｉｍｅｔｒｉｃＳＡＲ，ＰｏｌＳＡＲ）作為ＳＡＲ遙感技術(shù)的重要分逡逑支

針對變化檢測常用的遙感傳感器主要有光學(xué)（被動(dòng)傳感器）和合成孔徑逡逑雷達(dá)（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ邋Ａｐｅｒｔｕｒｅ邋Ｒａｄａｒ，邋ＳＡＲ）（主動(dòng)傳感器），對應(yīng)傳感器類型和電磁波譜占逡逑用頻率范圍（Ｍｏｒｅｉｒａｅｔａｌ．，２０１３）如圖１－２所示。．相比于光學(xué)傳感器，ＳＡＲ傳感器通過逡逑主動(dòng)發(fā)射電磁波進(jìn)行地表探測，不依賴太陽光源，能全天時(shí)工作；其發(fā)射的電磁波逡逑波段在Ｋａ波段到Ｐ波段之間（如圖１－２所示），遠(yuǎn)大于光學(xué)遙感感應(yīng)波段，而長波逡逑段可以不受雨雪霧霾等惡劣的天氣影響，是一種可對地表進(jìn)行全天候觀測的技術(shù)手逡逑段。全極化合成孔徑雷達(dá)（Ｐｏ】ａｒｉｍｅｔｒｉｃＳＡＲ，ＰｏｌＳＡＲ）作為ＳＡＲ遙感技術(shù)的重要分逡逑支，通過不同的收發(fā)方式獲取地物在更多極化狀態(tài)下的散射信號（王超２００８），相比逡逑于單極化和雙極化ＳＡＲ為地物解譯提供了更為豐富的信息，，增強(qiáng)了邋ＳＡＲ傳感器對逡逑目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測的＾力。邐逡逑’邐主動(dòng)傳感器邐＇逡逑＿邋．邐Ｋａ邋Ｋｕ邋Ｃ邋Ｌ逡逑頻率（ＨＺ）邋邐邐逡逑１０１５邐１０１４邐１０１３邐１０１２邐１０＂邐１０１０邋ｌ0９逡逑Ｉ邋＜邋Ｍ邋Ｍ邐Ｉ邋ｉ邐Ｉ邋ｉ邐１邋ｉ邐Ｉ邋ｉ邐Ｉ逡逑ｌＯＯｎｍ邋ｌｕｍ邋１邋Ｏｕｍ邋１邋ＯＯｕｍ邋１ｍｍ邋ｌｃｍ邋１０ｃｍ邋ｌｍ逡逑Ｉ光學(xué)傳感器ｉ邐波長逡逑被動(dòng)傳感器逡逑＼邐／逡逑圖１－２不同傳感器在電磁波譜上所占用的頻段逡逑２逡逑
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P237

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李浩;;合成孔徑雷達(dá)散射波干擾研究[J];電子技術(shù)與軟件工程;2015年09期

2 蔣彌;丁曉利;李志偉;汪馳升;朱武;柯靈紅;;基于時(shí)間序列的InSAR相干性量級估計(jì)[J];地球物理學(xué)報(bào);2013年03期

3 趙伶俐;楊杰;李平湘;郎豐鎧;史磊;;極化SAR影像弱散射地物統(tǒng)計(jì)分類[J];遙感學(xué)報(bào);2013年02期

4 莫利江;曹宇;胡遠(yuǎn)滿;劉淼;夏棟;;面向?qū)ο蟮臐竦鼐坝^遙感分類——以杭州灣南岸地區(qū)為例[J];濕地科學(xué);2012年02期

5 周啟鳴;;多時(shí)相遙感影像變化檢測綜述[J];地理信息世界;2011年02期

6 李金基;焦李成;張向榮;楊咚咚;;基于兩時(shí)相圖像聯(lián)合分類的SAR圖像變化檢測[J];紅外與毫米波學(xué)報(bào);2009年06期

7 趙超英;張勤;丁曉利;彭建兵;楊成生;;基于InSAR的西安地面沉降與地裂縫發(fā)育特征研究[J];工程地質(zhì)學(xué)報(bào);2009年03期

8 王志勇,張繼賢,黃國滿;高分辨率SAR影像斑點(diǎn)噪聲濾除方法的研究[J];測繪科學(xué);2004年06期

9 單新建,柳稼航,馬超;2001年昆侖山口西8.1級地震同震形變場特征的初步分析[J];地震學(xué)報(bào);2004年05期

10 李德仁;利用遙感影像進(jìn)行變化檢測[J];武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版);2003年S1期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 劉說;低檢測率SAR圖像目標(biāo)檢測與識別理論研究[D];電子科技大學(xué);2017年

2 武辰;遙感影像多層次信息變化檢測研究[D];武漢大學(xué);2015年

3 崔宗勇;合成孔徑雷達(dá)目標(biāo)識別理論與關(guān)鍵技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2015年

4 郎豐鎧;極化SAR影像濾波及分割方法研究[D];武漢大學(xué);2014年

5 吳明宇;方位多通道高分辨率寬測繪帶SAR成像及GMTI技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2013年

6 湯玉奇;面向?qū)ο蟮母叻直媛视跋癯鞘卸嗵卣髯兓瘷z測研究[D];武漢大學(xué);2013年

7 邢世其;人造目標(biāo)極化雷達(dá)三維成像理論與方法研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

8 于春銳;合成孔徑雷達(dá)有源干擾抑制技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

9 郭睿;極化SAR處理中若干問題的研究[D];西安電子科技大學(xué);2012年

10 張路;基于多元統(tǒng)計(jì)分析的遙感影像變化檢測方法研究[D];武漢大學(xué);2004年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 李洋;星載SAR彈射式干擾與抗干擾技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2017年

2 牛玉芬;SAR/InSAR技術(shù)用于礦區(qū)探測與形變監(jiān)測研究[D];長安大學(xué);2015年

3 叢潤民;極化SAR圖像變化檢測算法研究[D];中國民航大學(xué);2014年

本文編號：2588729