测绘困难区域星载干涉SAR基线估计与地理编码技术研究

摘要

合成孔径雷达干涉测量(SyntheticApertureRadarInterferometry,InSAR)技术能够实现全天时、全天候对地观测,可快速获取大范围、高精度的地表三维信息。高分辨率星载干涉SAR技术为我国测绘困难区域如横断山脉地区获取数字高程模型(DigitalElevationModel,DEM)提供了可能。本文针对测绘困难区域复杂地形的特点,以InSAR处理软件实用化为目标,对InSAR技术中的基线估计、相高转换和地理编码等重要环节进行了深入研究,为我国自主版权的InSAR处理软件的研发提供了技术基础和技术支持。本文的主要工作和创新点如下:(1)针对单一算法无法满足实际生产的需要,本文采用由粗到精的多级基线估计策略,在粗基线估计的基础上,利用控制点进行精确基线估计。由于困难地区地形起伏大,对基线估计的精度要求高,本文提出了联合参考椭球和地面控制点的基线估计方法,结合随机模型和相关估计算法(联合平差),最终达到合理估计基线参数的目的。(2)常用相高转换算法在精度和效率上难以兼顾,本文提出了一种改进的几何模型算法,借鉴基线矢量的三维表达,利用矢量分解求解视向量,避免了迭代求解,在确保精度的前提下有效提高了相高转换的效率。(3)针对测绘困难区域控制点难以获取的问题,文中提出了一种基于稀少控制的DEM编码算法,利用少量控制点通过最小二乘修正间接定位得到的行列号,有效的提高了编码的精度。(4)结合西部测图工程,利用COSMO、TerraSAR等高分辨率SAR影像,通过实验验证了本文提出算法的适用性。(5)基于VisualC++6.0平台开发了基线估计、相高转换和地理编码模块,并将其嵌入到SAR测图工作站中,成为干涉SAR提取DEM模块的重要组成部分。

目录

致谢

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 InSAR 技术研究现状

1.2.2 本课题研究现状

1.3 论文的主要研究内容与结构安排

1.3.1 论文的主要研究内容

1.3.2 论文的结构安排

2 InSAR 基本原理

2.1 InSAR 基本原理

2.2 InSAR 技术流程

3 联合参考椭球与地面控制点的基线估计模型

3.1 引言

3.2 基线几何要素关系与误差分析

3.3 现有基线估计算法

3.4 联合参考椭球与地面控制点的基线估计

3.4.1 轨道参数描述

3.4.2 雷达视角计算

3.4.3 数学模型构建

3.4.4 算法设计

4 基于稀少控制的DEM 地理编码

4.1 引言

4.2 改进的几何模型算法

4.2.1 现有相高转换算法

4.2.2 现有算法优缺点分析

4.2.3 改进的几何模型算法

4.3 基于稀少控制的DEM 地理编码

4.3.1 直接法DEM 地理编码

4.3.2 间接法DEM 地理编码

4.3.3 基于稀少控制的DEM 地理编码

5 实验与结果分析

5.1 功能模块与系统集成

5.2 实验数据与测区概况

5.3 COSMO 干涉对实验与结果分析

5.3.1 基线估计实验与分析

5.3.2 相高转换实验与分析

5.3.3 地理编码实验与分析

5.4 TerraSAR 干涉对实验与结果分析

5.4.1 基线估计实验与分析

5.4.2 相高转换与地理编码实验与分析

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

作者简历

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