SAR影像中叠掩和阴影区域的检测研究

发布时间：2020-11-11 19:25

　　 近年来InSAR技术在地质灾害监测领域中的应用越来越广泛,这对InSAR技术的监测精度和监测数据有了更高的要求。由于雷达影像自身成像的特点,在侧视成像过程中地形起伏会使得雷达影像中产生叠掩和阴影现象。这两种现象直接影响InSAR技术在后续处理过程中的相位解缠操作,因此为了使InSAR技术能够更广泛的应用于各种领域和地区,SAR影像中叠掩和阴影区域的识别与检测操作更加重要。本文实验使用研究区域中的卫星运行姿态数据和地理数字高程数据,运用几何模型检测的方法对叠掩和阴影区域进行识别与检测,总结出叠掩和阴影区域在空间几何中产生的条件。并对长江三峡两岸流域的Sentinel升降轨中叠掩和阴影区域进行提取,运用多源数据融合方法,得到不能监测的区域分布,验证了Sentinel数据在该区域监测的可用性。为实现研究目的本文主要包括以下几个研究内容;(1)根据SAR影像成像参数文件中的11个卫星位置矢量和速度矢量进行轨道解算方案研究,对比轨道拟合法和四参数轨道根数描述法对轨道解算精度的大小,获取最佳的卫星轨道解算方案。(2)对卫星轨道数据和研究区域的数字地形高程数据进行空间坐标统一,对比地心坐标系、地心空间直角坐标系和高斯平面坐标系的各自特性,组合成新的空间三维坐标系统,并计算出叠掩和阴影现象产生的几何条件,对研究区内叠掩和阴影区域进行识别与检测。(3)对长江三峡两岸区域Sentinel升降轨数据中的叠掩和阴影区域进行提取,利用数据融合方法获取该地区在Sentinel数据中不能监测的区域,对Sentinel数据在该区域的InSAR监测技术做可用性分析。
【学位单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：TN957.52
【部分图文】：

绪论6图1-1技术路线图根据以上两个研究内容，制定了如图1-1所示的技术路线图，技术路线图中展示了主要工作步骤，具体方法将在各章节分别详细介绍。围绕论文的主要研究内容，论文主章节安排如下：1、绪论介绍本文的研究背景和研究意义。并阐述了InSAR在地质灾害监测方面和叠掩与阴影区域在检测方面的国内外研究现状，针对本文的研究内容和技术路线进行了详细介绍。2、叠掩与阴影区域产生原理本章首先介绍合成孔径雷达的技术特性以及目前流行的卫星数据信息，详细介绍了SAR影像中叠掩和阴影区域产生的原理以及这两部分区域在检测过程中的要点和难点。3、叠掩和阴影区域的检测方法本章首先介绍了以往叠掩和阴影的检测方法以及他们之中的不足，并对几何模型检测方法进行了详细介绍，分别从雷达卫星轨迹的解算、空间坐标系转换以

叠掩和阴影区域的产生原理8第二章叠掩和阴影区域的产生原理2.1合成孔径雷达的技术特性合成孔径雷达（syntheticapertureradar,SAR）是一种高分辨率成像雷达，其能够不受天气影响，具有全天候，无接触，精度高等优势（蓝秦隆，2018；李鹏，2017），其主要是利用雷达传感器与地物目标之间的相对运动，把一个真实的小孔径天线合成一个等效虚拟的长孔径天线的过程。如图2-1所示为SAR成像原理工作示意图，从图中可以看出，雷达卫星沿着其方位向运动，在运动过程中以一定的脉冲重复发射频率向地面发射，并保存地面反射信号的振幅和相位。工作方式是由雷达传感器向地表发射信号，然后接收地面的后向散射信号。实际上，SAR成像就是从回波信号中提取地表的后向散射系数的二维分布（叶超，2011）。图2-1雷达成像工作方式SAR分类的方式多种多样，通常的分类方式有雷达载体的分类方式、雷达视角的分类方式、以及雷达模式的分类方式；其中根据雷达载体分类，可分为机载合成孔径雷达、星载合成孔径雷达、无人机合成孔径雷达等类型，根据雷达视角可分为正侧视工作模式、前视模式和斜视模式等；根据接收模式可分为条带式

中国地质大学（北京）硕士学位论文112.2叠掩和阴影产生原理合成孔径雷达属于主动式传感器，其成像方式为斜距成像模式，与中心投影的光学成像原理不同，其通过距离来辨别地物，因此这种成像方式导致在SAR影像上存在。SAR影像的成像方式与雷达卫星到地面目标点有直接的关系，即距离近的地物先被投影到图像上，距离远的地物后被投影到图像上，因此图像上两个目标点距离与几何空间中目标点与卫星的斜距成正比关系，及图像坐标之差：()bcBCbcyy=kRR=d（2-1）式中，by和cy分别是目标点B和目标点C在图像上的横坐标，也就是距离向的坐标，BR和CR表示两个目标点到卫星的斜距，k表示实际距离与图像距离的系数，bcd为两目标点到卫星距离只差，其具体如下图2-2所示。图2-2雷达成像工作方式根据实际情况分析2与3的差值较小，因此近似认为0°，则三角形BNC近似为直角三角形，则可得cosbcBCd=d（2-2）
【参考文献】

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本文编号：2879627