【摘要】：合成孔徑雷達(dá)(SAR)不同于傳統(tǒng)的光學(xué)觀測(cè)系統(tǒng),可以全天候、全天時(shí)觀測(cè),是具有高穿透、高分辨特性的主動(dòng)對(duì)地觀測(cè)技術(shù)。機(jī)載SAR相對(duì)于星載SAR具有容易實(shí)現(xiàn)、靈活性高和實(shí)時(shí)成像的優(yōu)勢(shì),并可為星載SAR提供測(cè)試驗(yàn)證。干涉合成孔徑雷達(dá)(InSAR)技術(shù)在具備SAR成像技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的同時(shí),可以利用兩幅復(fù)圖像的干涉相位差生成目標(biāo)地面的高精度三維地貌圖像。機(jī)載重軌干涉合成孔徑雷達(dá)(RP-InSAR),突破了雙天線系統(tǒng)受載機(jī)平臺(tái)尺寸的限制,在針對(duì)局部地區(qū)實(shí)施的地形測(cè)繪和形變監(jiān)測(cè)中,具有無可替代的作用。特別的,地表微量形變監(jiān)測(cè)和地表活動(dòng)監(jiān)測(cè)受限于必須不同時(shí)間觀測(cè)的要求,必須使用RP-InSAR進(jìn)行干涉測(cè)量。為了獲得精確的地面高程信息,機(jī)載重軌干涉SAR測(cè)量的兩次飛行軌跡必須保持在一個(gè)特定的空間基線的附近。目前,國(guó)內(nèi)的機(jī)載重軌干涉SAR系統(tǒng)的導(dǎo)航系統(tǒng)精度有限,載機(jī)飛行軌跡往往偏離理想航跡。在實(shí)際重軌測(cè)量中,載機(jī)飛行高度和姿態(tài)往往不能夠長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定,因而載機(jī)飛行過程中會(huì)產(chǎn)生位置偏移和姿態(tài)變化;受到載機(jī)位置與姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的精度限制,雷達(dá)天線相位中心位置和波束指向等參數(shù)的測(cè)量結(jié)果仍然存在誤差。由于機(jī)載重軌干涉SAR影像對(duì)兩次觀測(cè)時(shí)的載機(jī)飛行航跡不完全重合,所以即使在運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償后,兩幅干涉復(fù)圖像之間仍然會(huì)存在明顯的不規(guī)則的相對(duì)形變。表現(xiàn)為同名像元對(duì)應(yīng)的地面分辨單元大小不一致,特別的在長(zhǎng)基線條件下,從SAR影像近距端到遠(yuǎn)距端,地距大小不一致程序逐漸加大,干涉復(fù)圖像失配逐漸嚴(yán)重,相干性大大降低,造成后期干涉處理困難,無法獲取高精度DEM,難以進(jìn)行三維定位。為了實(shí)現(xiàn)重軌機(jī)載干涉SAR的三維定位,本文通過對(duì)重軌機(jī)載干涉SAR影像對(duì)存在的幾何形變和其形成原因進(jìn)行分析,研究與SAR影像相關(guān)的坐標(biāo)系統(tǒng)及各坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,推導(dǎo)了機(jī)載重軌InSAR解析構(gòu)像模型和三維定位模型,提出了基于RD構(gòu)像模型的干涉處理方法和高精度定位方法。該方法從精準(zhǔn)的SAR成像幾何關(guān)系出發(fā),利用POS數(shù)據(jù)和少量地面控制點(diǎn)信息,通過RD構(gòu)像模型解算每景影像航高和初始斜距改正值,實(shí)現(xiàn)干涉SAR影像對(duì)同名像元的高精度相對(duì)定位,實(shí)現(xiàn)干涉SAR影像對(duì)配準(zhǔn),從而獲取高精度DEM,最終實(shí)現(xiàn)主影像像元的三維定位。本文實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為2014年10月于海南省陵水地區(qū)進(jìn)行機(jī)載重軌測(cè)量獲取的干涉SAR影像對(duì)。影響機(jī)載重軌InSAR影像配準(zhǔn)精度的重要原因是飛行軌跡不完全重合和POS數(shù)據(jù)精度過低,同時(shí)造成同名像元難以精準(zhǔn)定位。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,引入地面控制點(diǎn)信息,通過RD構(gòu)像模型解算誤差方程修正成像參數(shù),獲取高精度DEM和影像像元的三維定位結(jié)果。該方法可以有效解決傳統(tǒng)方法在處理大區(qū)域影像時(shí)無法滿足精度要求的問題,良好的解決了機(jī)載重軌干涉SAR的三維定位問題。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P237
【圖文】：

10（a）主圖像 （b）輔圖像圖 2-3 機(jī)載重軌干涉 SAR 影像對(duì)一般來說，為保證機(jī)載 SAR 影像在方位向和距離向均可以實(shí)現(xiàn)高分辨率成像，載機(jī)平臺(tái)在飛行過程中應(yīng)盡量保持勻速直線飛行。因?yàn)閷?shí)際飛行中，受到氣

重軌干涉 SAR 理論基礎(chǔ)流影像、GPS 定位和導(dǎo)航系統(tǒng)的影像，載機(jī)不會(huì)作勻速飛行并產(chǎn)生上下左右的偏轉(zhuǎn)和抖動(dòng)，降低成像質(zhì)量，同時(shí)造成定位困難。載機(jī)的非勻速飛行將造成方位向像元大小不一致；非直線的航跡會(huì)導(dǎo)致天線波束中心指向偏離，使得影像產(chǎn)生不規(guī)則畸變。近距壓縮指的是，在地面上近距端和遠(yuǎn)距端等間距的地物目標(biāo)，在雷達(dá)斜距影像上，存在近距端比遠(yuǎn)距端短的多的現(xiàn)象。當(dāng)側(cè)視角變化較大時(shí)，在近距端目標(biāo)影像變化明顯，當(dāng)斜視角變化較小時(shí)，影像變形不明顯。由于雷達(dá)斜距影像近距壓縮現(xiàn)象的存在，在影像的距離向上，影像比例尺隨對(duì)應(yīng)于影像像元的斜距增大而減小，即近距端影像的比例尺要小于遠(yuǎn)距端影像的比例尺。所以近距壓縮又可以被理解為近距離比例尺壓縮。

機(jī)載重軌 InSAR 干涉處理因而，圖 4-5 結(jié)果表明，本文配準(zhǔn)方法確實(shí)可以有效解決在距離向上，影像對(duì)從近斜距端到遠(yuǎn)斜距端像元大小不一致導(dǎo)致的同名像元失配，并且在大區(qū)域SAR 影像上實(shí)現(xiàn)主輔影像像元的一一對(duì)應(yīng)，使得影像對(duì)之間的相對(duì)定位更加準(zhǔn)確。為了確定本文的干涉 SAR 配準(zhǔn)方法在影像對(duì)相干性上的保持程度，特別針對(duì)影像對(duì)的遠(yuǎn)斜端、幾何形變程度大的區(qū)域進(jìn)行了相干性計(jì)算、干涉條紋生成和解纏繞處理，處理結(jié)果如圖 4-6、4-7 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2795443