本文選題：散射計 + 方位向高分辨率　； 參考：《中國科學院國家空間科學中心》2017年博士論文

【摘要】：微波散射計具有觀測刈幅寬、全球覆蓋周期短、測量精度高等優(yōu)點,正逐漸成為陸地定量遙感的最佳選擇。由于散射計最初主要針對空間分辨率要求不高的海面風場測量,因此對于空間分辨率要求較高的陸地參數(shù)觀測存在一定的局限性。針對這一問題,論文開展了基于高密度采樣的散射計高分辨率處理方法的研究。雖然前人已經(jīng)對星載微波散射計高分辨率處理開展了初步的研究,但尚缺少系統(tǒng)、完整性的研究工作,特別是針對散射計分辨率提高以及輻射精度保持的相關研究還很少。因此,論文采用由理論建模、模型求解,以及解的定量評價層層遞進的研究路線開展了星載掃描微波散射計方位向高分辨率處理方法的系統(tǒng)研究,具體內(nèi)容如下:首先,以微波散射計后向散射模型為基礎,參考孔徑函數(shù)采樣與重建理論,建立基于高密度采樣的散射計后向散射系數(shù)(σ~0)重建模型。在此基礎上,綜合考慮散射計實際處理過程,提出基于條帶σ~0測量的方位向一維高分辨率處理模型。該模型將重建模型的二維問題簡化為一維問題,一方面提高了運算效率,另一方面為散射計高分辨率處理算法的研究奠定了基礎。其次,對高分辨率處理算法進行了研究,指出散射計方位向高分辨率處理的本質(zhì)是消除空間響應函數(shù)對地面σ~0的加權作用,屬于反卷積高分辨率重建問題。重點分析線性逆問題求解的病態(tài)性,并引入規(guī)整化方法來緩解該病態(tài)性,同時在該方法框架下,提出一種改進的適應性規(guī)整化算法。另外,搭建了DPS散射計0s高分辨率重建仿真模型,對比分析多種算法性能,結果顯示改進的適應性規(guī)整化算法具有同L1算法相似的分辨率提高特性,且重建準確度明顯優(yōu)于L1算法。再次,對已有的散射計圖像重建算法(AART、MART和SIR)開展定量分析,提出利用局部脈沖響應函數(shù)和歸一化標準偏差計算分辨率和重建精度的定量評價方法。借此討論了多個參數(shù)(測量誤差Kp、SRF波束寬度、SRF函數(shù)類型以及地面σ~0)對散射計圖像重建算法空間分辨率和重建精度的影響規(guī)律,得到了散射計圖像重建算法的分辨率與重建精度折中關系曲線。研究結果表明:三種散射計圖像重建算法均不能實現(xiàn)DPS散射計2~5 km的重建分辨率要求;AART算法勉強可實現(xiàn)5 km的分辨率,但重建精度過低;SIR算法具有較高的重建精度,但所能達到的最優(yōu)分辨率遠低于5 km。最后,開展規(guī)整化反卷積高分辨率處理算法的分辨率和σ~0重建誤差特性定量研究�；谏⑸溆嫓y量特點,通過引入與算法重建分辨率相同的系統(tǒng)無噪測量結果作為重建σ~0的真值,提出一種新的σ~0重建準確度與精度評價模型。通過分析規(guī)整化反卷積算法的空間分辨率與重建誤差的定量關系,得到了算法空間分辨率分別與σ~0重建準確度/精度的定量關系。研究結果表明:在同時滿足σ~0重建分辨率2~5 km及重建精度優(yōu)于0.5 d B的條件下,Tikhonov規(guī)整化反卷積高分辨率重建算法在測量誤差Kp=7%,Kp=10%和Kp=12%時所能獲得的最佳分辨率分別為3 km、4 km和5 km。通過以上研究,對散射計高分辨率處理模型的建立、處理算法的對比分析、算法分辨率和處理精度的定量評價等進行了深入、系統(tǒng)的研究,建立了一套完整的散射計方位向高分辨率處理研究體系,推進了現(xiàn)有星載微波散射計高分辨率處理技術的發(fā)展,且為DPS散射計系統(tǒng)參數(shù)設計和數(shù)據(jù)處理提供了理論支撐。
[Abstract]:The microwave scatterometer has the advantages of observation and mowing width, short global coverage cycle and high measurement precision, which is becoming the best choice for land quantitative remote sensing. Because the scatterometer is mainly focused on the low spatial resolution of the sea surface wind field measurement at first, there are some limitations for the high land parameter observation for spatial resolution. In order to solve this problem, a high resolution processing method based on high density sampling is carried out. Although the predecessors have studied the high resolution processing of the spaceborne microwave scatterometer, there is no system and integrity research, especially for the enhancement of the resolution of the scatterometer and the preservation of the accuracy of the radiometer. Therefore, a systematic study of the azimuthal high-resolution processing method of spaceborne scanning microwave scattermeter is carried out by using theoretical modeling, model solving and quantitative evaluation of the solution. The specific contents are as follows: first, the reference aperture function is based on the backscatter model of the microwave scatterometer. The backscatter coefficient (sigma ~0) reconstruction model of the scatterometer based on high density sampling is established. On this basis, considering the actual processing process of the scatterometer, the azimuthal high resolution processing model based on the strip Sigma ~0 measurement is proposed. The model simplifies the two dimensional problem of the heavy modeling to one dimension problem, and improves one aspect. On the other hand, it lays the foundation for the study of the high resolution processing algorithm of the scatterometer. Secondly, the high resolution processing algorithm is studied. It is pointed out that the essence of the azimuth direction to high resolution processing is to eliminate the weighting of the spatial response function to the ground Sigma ~0, and it is the problem of the high resolution reconstruction of the deconvolution. The ill conditioned linear inverse problem is solved, and the normalization method is introduced to alleviate the morbid condition. At the same time, an improved adaptive regularization algorithm is proposed under the framework of the method. In addition, the DPS scatterometer 0s high resolution reconstruction simulation model is built, and the performance of a variety of algorithms is compared and analyzed. The results show that the improved adaptive regularization algorithm is available. Similar to the L1 algorithm, the resolution is improved, and the accuracy of the reconstruction is obviously better than that of the L1 algorithm. Thirdly, the quantitative analysis of the existing image reconstruction algorithm (AART, MART and SIR) is carried out, and a quantitative evaluation method is proposed to calculate the resolution and the reconstruction precision by using the local impulse response function and the normalized standard deviation. The influence of the number (measurement error Kp, SRF beam width, SRF function type and ground Sigma ~0) on the spatial resolution and reconstruction precision of the reconstructing algorithm of the scatterometer is obtained. The relation curve between the resolution and the reconstruction accuracy of the scatterometer image reconstruction algorithm is obtained. The results show that all the three scatterometer image reconstruction algorithms can not achieve the DPS dispersion. The resolution of the reconstruction of 2~5 km is required; the AART algorithm can barely achieve the resolution of 5 km, but the reconstruction precision is too low; the SIR algorithm has a high reconstruction precision, but the optimal resolution can be far lower than 5 km.. The resolution of the normalized deconvolution high resolution processing algorithm and the Sigma ~0 reconstruction error characteristics are quantitatively studied. By introducing the non noise measurement results of the system with the same resolution as the algorithm to reconstruct the true value of the sigma ~0, a new evaluation model for the accuracy and accuracy of the sigma ~0 reconstruction is proposed. By analyzing the quantitative relation between the spatial resolution and the reconstruction error of the regularized deconvolution algorithm, the spatial resolution and the sigma of the algorithm are obtained. The quantitative relationship between the accuracy / accuracy of ~0 reconstruction shows that, under the condition that the resolution 2~5 km and the reconstruction precision are better than 0.5 D B at the same time, the best resolution of the Tikhonov regularized deconvolution high resolution reconstruction algorithm is 3 km, 4 km and 5, respectively, when the measurement error Kp=7% is Kp=7%, and the Kp=10% and Kp=12% respectively. Research on the establishment of the high resolution processing model of the scatterometer, the contrast analysis of the processing algorithm, the resolution of the algorithm and the quantitative evaluation of the processing precision and so on. A complete set of research system for the azimuth high resolution processing of the scatterometer has been established, and the high resolution processing technology of the existing spaceborne microwave scatterometer has been promoted. It provides theoretical support for parameter design and data processing of DPS scatterometer.
【學位授予單位】：中國科學院國家空間科學中心
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：P407.7

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 波碧;;高分辨率電視在美國的發(fā)展前景[J];世界研究與開發(fā)報導;1990年01期

2 潘儲華;日立835型氨基酸分析儀高分辨率分析的改進[J];氨基酸雜志;1983年01期

3 趙爭,張繼賢,黃國滿,曹銀璇,仇春平,王榮彬;基于高分辨率機載SAR數(shù)據(jù)的試驗研究[J];測繪科學;2004年06期

4 J．Berthon,D．Laubier,尤信;在小衛(wèi)星上實現(xiàn)高分辨率觀測可能嗎?[J];國際太空;1997年02期

5 李德仁;;高分辨率對地觀測技術在智慧城市中的應用[J];測繪地理信息;2013年06期

6 馬超;徐小波;劉春國;馬紅花;孟秀軍;;高分辨率星載SAR礦區(qū)災害監(jiān)測的應用潛力[J];河南理工大學學報(自然科學版);2011年06期

7 汪凌;卜毅博;;高分辨率遙感衛(wèi)星及其應用現(xiàn)狀與發(fā)展[J];測繪技術裝備;2006年04期

8 馬瑛;田望學;;高分辨率遙感圖像在黃土高原滑坡解譯中的應用[J];資源環(huán)境與工程;2007年02期

9 孫雷鳴;萬歡;陳輝;馮全雄;何玉梅;;基于廣義S變換地震高分辨率處理方法的改進及在流花11-1油田的應用[J];中國海上油氣;2011年04期

10 張愛敏,趙世尊;采區(qū)高分辨率三維地震勘探簡介[J];煤;1998年01期

相關會議論文 前10條

1 黃鶴橋;魏明建;李虎侯;;熱釋光技術測定洛川秦家寨全新世黃土剖面高分辨率年代序列方法初探[A];第十屆全國固體核徑跡學術會議論文集[C];2009年

2 諶桂萍;許喬;張蓉竹;;高分辨率波前檢測技術[A];中國工程物理研究院科技年報（2003）[C];2003年

3 梁春利;李名松;全旭東;;在水電工程區(qū)域構造穩(wěn)定性評價中高分辨率衛(wèi)星遙感技術的應用方法研究[A];第十五屆全國遙感技術學術交流會論文摘要集[C];2005年

4 諶桂萍;許喬;雷向陽;;高分辨率波前檢測技術[A];中國工程物理研究院科技年報（2005）[C];2005年

5 萬可友;張子斌;翟利華;李梅;;高通過率高分辨率特征X熒光峰現(xiàn)場檢測儀的研制[A];第十屆全國核電子學與核探測技術學術年會論文集[C];2000年

6 王號;劉耀林;喬朝飛;;利用高分辨率衛(wèi)星遙感影像的土地利用現(xiàn)狀調(diào)查技術研究——以上海市為例[A];第十五屆全國遙感技術學術交流會論文摘要集[C];2005年

7 任翠霞;李立誠;孫躍峰;;疊后高分辨率處理效果分析[A];“慶賀郭宗汾教授八十壽辰”暨理論與應用地球物理研討會論文集[C];2002年

8 郭佳佳;;高分辨率天基復合雷達[A];新觀點新學說學術沙龍文集49：新概念航天器[C];2010年

9 劉冬冬;張淳民;王鼎益;;高分辨率衛(wèi)星遙感資料通道選擇方法對比研究[A];2013年（第五屆）西部光子學學術會議論文集[C];2013年

10 徐妍萍;高艷霞;邢淞;;三種高分辨率DPWM產(chǎn)生方法的分析和比較[A];2008中國電工技術學會電力電子學會第十一屆學術年會論文摘要集[C];2008年

相關重要報紙文章 前9條

1 汪凌;日益成熟的美國商業(yè)高分辨率衛(wèi)星遙感技術[N];中國測繪報;2007年

2 彭冬梅;高分辨率處理技術[N];中國石油報;2004年

3 汪凌;謀求新發(fā)展的法國航天遙感[N];中國測繪報;2007年

4 Mike Elgan Computerworld專欄作者;超高清屏幕如何改變一切?[N];計算機世界;2013年

5 陳蕾;康耐視推出具有彩色和高分辨率增強功能的OmniView 360°檢驗系統(tǒng)[N];中國包裝報;2010年

6 駐京記者 孫書博;VCT開辟無創(chuàng)影像診斷新天地[N];醫(yī)藥經(jīng)濟報;2005年

7 羅建東邋特約記者 于秀梅;吐哈錄井工程公司推廣應用高分辨率巖心掃描技術[N];中國石油報;2007年

8 記者 郭影 特約記者 閆景祿;“虎”踞“龍”盤天山下[N];中國石油報;2005年

9 胡智海 廈門通維資訊有限公司產(chǎn)品總監(jiān);哪些手機適合饑渴營銷?[N];通信產(chǎn)業(yè)報;2011年

相關博士學位論文 前10條

1 蔣厚軍;高分辨率星載InSAR技術在DEM生成及更新中的應用研究[D];武漢大學;2012年

2 劉麗玲;星載掃描微波散射計方位向高分辨率處理方法研究[D];中國科學院國家空間科學中心;2017年

3 朱俊杰;高分辨率光學和SAR遙感數(shù)據(jù)融合及典型目標提取方法研究[D];中國科學院研究生院（遙感應用研究所）;2005年

4 殷慧;基于局部特征表達的高分辨率SAR圖像城區(qū)場景分類方法研究[D];武漢大學;2010年

5 周立凡;城市重大工程區(qū)高分辨率永久散射體雷達干涉地表形變監(jiān)測[D];浙江大學;2014年

6 程江華;高分辨率SAR圖像道路提取方法研究[D];國防科學技術大學;2013年

7 高大化;基于編碼感知的高分辨率計算成像方法研究[D];西安電子科技大學;2013年

8 龍輝;高分辨率光學衛(wèi)星影像城市道路識別方法研究[D];中國科學院研究生院（遙感應用研究所）;2006年

9 咼維;城市地區(qū)高分辨率SAR圖像中典型地物的特征分析與解譯[D];武漢大學;2010年

10 劉康;基于高分辨率SAR影像提取建筑物高度的研究[D];武漢大學;2012年

相關碩士學位論文 前10條

1 王如意;基于SBAS-InSAR的高分辨率地面沉降監(jiān)測技術研究[D];中國地質(zhì)大學(北京);2015年

2 王心雨;高分辨率數(shù)據(jù)用于西安市地面沉降的InSAR監(jiān)測研究[D];長安大學;2015年

3 陳曉勇;高速高分辨率ADC的測試研究[D];復旦大學;2014年

4 關少奇;共心寬視場高分辨率成像儀硬件設計[D];西安電子科技大學;2014年

5 周艷果;高分辨率光學遙感數(shù)據(jù)海上船舶提取[D];大連海事大學;2016年

6 劉奇;高分辨率小動物PET成像平臺的構建及實驗研究[D];蘭州大學;2016年

7 孫艷坤;探地雷達有限差分模擬與高分辨率處理方法研究[D];福州大學;2014年

8 陶遠榮;高幀頻高分辨率CMOS相機系統(tǒng)[D];南京理工大學;2016年

9 侯蘇麗;基于流形正則化和稀疏編碼的醫(yī)學圖像高分辨率重建[D];重慶郵電大學;2016年

10 秦寶;多發(fā)多收SAL高分辨率寬測繪帶成像技術的研究[D];西安電子科技大學;2015年

，

本文編號：1928394