基于分形模型的InSAR DEM质量改善方法

发布时间：2017-03-28 06:11

  本文关键词：基于分形模型的InSAR DEM质量改善方法，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR)是目前获取大面积高精度DEM的重要技术手段之一。但现有相位解缠算法基于条件假设的局限性导致了部分地区提取的DEM出现残差点和数据漏洞,是限制DEM精度进一步提高的一大因素。现有的解缠算法大都基于以下假设条件：地形连续、平缓变化,干涉图相位信号对地形充分采样,相邻像元间的绝对相位差值小于万。而在地形不连续、未解缠的相位存在各种噪声和因相干性差存在大量残差点的情况下,这些假设是不成立的。上述情况是导致解缠后相位存在大量残差点的主要原因,也是现有相位解缠算法难以攻克的难点问题。为此,本文重点研究解缠后相位的重构和完善问题,利用InSAR图像的幅度正比于后向散射强度、相位与高程可相互转换的特性,通过分形散射模型构建振幅与相位的关系方程,利用该方程和全极化数据的不同辐射特性,对存在大量残差点的解缠后相位进行相位重构。在此基础上对相位重构后得到的DEM进行完善,提出分形曲面中心内插法。最终通过重构解缠后相位、消除解缠后相位存在残差点的方法来达到改善DEM质量的目的。论文完成的主要工作和创新点如下：(1)在常规提取分形参数方法的基础上,提出了动态提取局部分形参数的方法。本文对原始数据进行了分形分析,充分考虑到地形的局部特征对分形参数的影响,根据地形局部起伏情况来确定窗口大小,通过窗口大小来提取局部分形参数。该方法提取的分形参数能更好的贴合局部地形的实际情况,更精确的实现对地形细节的有效控制；(2)利用振幅的辅助信息和全极化数据的不同辐射特性重构解缠后的相位。本文利用微扰法提供的分形表面散射模型和InSAR的成像原理推导出振幅和解缠后相位的关系方程,利用该方程和全极化数据对存在大量残差点的解缠后相位进行相位重构,消除相位残差点。该方法可以更有效的处理解缠后相位存在的残差点,解决了因相位解缠算法导致的解缠错误问题。而振幅信息和全极化数据不同辐射特性的利用,不仅避免了相位去噪等方法使解缠结果更加平滑这一现象,而且增加了解缠后相位图像的细节信息和边缘信息,提高了解缠精度。(3)为改善相位重构后生成DEM的质量,本文在分形中点位移内插法的基础上,提出了DEM分形曲面中心内插法。为使相位重构后生成的DEM更加完善,消除相高转换过程中传递的少量残差点,本文对相位重构后生成的DEM进行分形曲面中心内插,该内插方法将分形中点位移内插法的两点信息扩展到八点信息,不仅消除了相位重构后生成的DEM存在的少量残差点,还充分保存了DEM局部变化的细节信息,使内插后的整个地形提取的分形参数更符合实际地表情况。
【关键词】：合成孔径雷达干涉测量 全极化SAR DEM 相位解缠 振幅 分形散射模型 分形中点位移内插
【学位授予单位】：中国测绘科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P237
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 主要缩略语表11-14
• 第1章 绪论14-22
• 1.1 研究背景与意义14-15
• 1.2 国内外研究综述15-19
• 1.2.1 InSAR系统15-17
• 1.2.2 InSAR数据DEM质量改善研究现状17-19
• 1.2.3 InSAR DEM质量改善存在的问题19
• 1.3 本文研究内容和结构框架19-21
• 1.4 本章小结21-22
• 第2章 InSAR基本理论22-31
• 2.1 引言22
• 2.2 InSAR提取高程的基本原理22-24
• 2.3 SAR成像的几何特性24-27
• 2.4 InSAR获取DEM的基本处理流程27-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第3章 利用振幅重构解缠后相位31-41
• 3.1 引言31
• 3.2 分形布朗运动31-33
• 3.3 相位解缠33-34
• 3.4 利用振幅的辅助信息重构解缠后相位34-40
• 3.4.1 振幅34-36
• 3.4.2 振幅与相位的关系模型36-38
• 3.4.3 重构解缠后相位38-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 分形曲面中心内插法41-47
• 4.1 引言41
• 4.2 动态分形参数提取41-42
• 4.3 分形曲面中心内插法42-45
• 4.3.1 周围点满足八个点的标准情况43-44
• 4.3.2 周围点不满足八个点的特殊情况44-45
• 4.4 分形曲面中心内插法的技术流程45-46
• 4.5 本章小结46-47
• 第5章 实验结果与分析47-60
• 5.1 引言47-48
• 5.2 试验数据48-51
• 5.3 动态计算分形参数51-52
• 5.4 重构解缠后相位52-57
• 5.5 DEM内插精度对比分析57-59
• 5.6 本章小结59-60
• 第6章 总结与展望60-63
• 6.1 总结60-61
• 6.2 展望61-63
• 参考文献63-66
• 致谢66-68
• 在读期间参与的研究工作68

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本文编号：271795