星载InSAR干涉定标与DEM重建技术研究

发布时间：2020-05-21 21:08

【摘要】：星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)在获取地表信息等方面有非常广泛的应用。伴随着星载SAR技术的迅猛发展,星载干涉合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar Interferometry,InSAR)技术也迅速崛起,由于其不受云、雨等恶劣天气条件的影响,该技术在研究地表高程变化、植被覆盖等方面具有全新应用。如今,星载InSAR技术的相关算法日渐完善,其工程化应用已成为雷达领域发展的必然趋势。如何快速准确地获取大量的数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)数据,已经成为星载InSAR技术工程化发展亟待解决的问题。基线等干涉参数误差将直接导致DEM产品“斜坡”效应。数据信息的多样性(地面控制点、外部DEM库、ICESat/GLAS等)将导致不同的定标参数的计算方法,从而导致不同的DEM产品精度。星载InSAR系统存在自发自收和一发双收的不同工作模式,收发模式的不同会导致DEM生成时目标定位方程的求解方式存在差异。因此,多源数据和多工作模式的存在严重制约了高精度DEM产品的获取。鉴于以上问题,本文将高效高精度的干涉定标及DEM生成的工程化实现作为核心研究内容,展开以下研究工作:1.介绍了星载InSAR技术以及干涉参数定标技术的国内外发展近况,指出多源信息与单双基系统工作模式的存在会严重制约着高精度、大批量DEM产品的获取。从InSAR生成DEM的原理以及干涉定标的基本原理出发,给出InSAR技术获取DEM的主要流程,详细分析了影响DEM精度的干涉定标误差参数,构建了干涉定标误差模型。2.分析了目前常用的两类干涉定标算法,对不同算法的优势及局限性展开讨论。同时,构建了全球ICESat/GLAS高程数据库。在缺乏精确地面控制点信息的条件下,提出利用高精度的ICESat/GLAS高程数据库与TanDEM-X DEM库结合的方法进行干涉参数估计,从而生成高精度的DEM产品。3.给出原始DEM生成环节的实现流程,详细分析了该环节的两个核心步骤:相位-高程转换及地理编码。同时,针对InSAR系统单双基工作模式,对三维目标定位模型进行了改进,改进后的定位算法可以统一应用于单双基两种工作模式。4.对干涉定标环节和DEM生成环节进行了软件化实现。在输入、输出、不同级别用户的参数设置等各个方面对这两个环节的工程界面展开详细设计,利用多组高分三号星载InSAR实测数据对算法的稳健性、准确性等方面进行了检验,实现了多源信息干涉定标以及DEM生成的工程化应用,最后展示了工程化应用的结果。
【图文】：

第一章 绪论叠掩的难题。1988 年及以后的很长一段时间，入了一个平稳发展的阶段。与此同时，很多商业实用研究开始迅速崛起。2011 年四年的时间内，意大利研制并发射了系事方面实现了首次应用。卫星分辨率高，在灾各个领域展现出举足轻重的作用。雷达遥感卫星-TerraSAR-X，于 2007 年由德国d Raumfahrt, DLR）成功发射[24]，这为 InSAR靠的高分辨率数据。2010 年，另一颗 X 波段的 TerraSAR-X 卫星构成编队飞行模式[25]，编队，解决了传统 InSAR 处理中时间、空间基线损精度 DEM 保驾护航。TanDEM-X 系统编队示

(a)卫星示意图 (b)北京地区影像图图 1.2 环境一号卫星示意图及其获取的影像图2016 年 8 月，我国又成功发射了另一颗民用卫星—高分三号（GaoFen-3,GF-星[32]，这颗卫星意味着国内科技水平达到了一个新的高度，因为这是第一颗国内研制的 C 波段卫星，，极化模式丰富，成像方式多样，能够实现大幅宽、高分辨。高分三号卫星提供了丰富的民用 SAR 遥感数据，在我国海陆资源分析和检测面有极高的应用价值。图 1.3(a)是高分三号卫星示意图，图 1.3(b)是卫星获取的地区的影像。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V443.5

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本文编号：2674906