干涉雷达地表形变监测数据质量改善方法研究

摘要

随着空间科学技术的发展，合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar，InSAR)得到了发展和应用。特别是近年来进一步发展起来的差分雷达干涉测量(Differential Interferometic SAR，D-InSAR)对于地面形变的变化非常敏感，具有高精度的地面形变测量能力(毫米级)与高空间分辨率(20米)探测能力，已经越来越广泛的应用于地表形变监测。 然而，在实际应用研究中，D-InSAR技术受到诸如去相关，噪声，自身成像几何限制等因素的影响，最终获取的形变量精度与理论值相去甚远。因此，如何提高干涉雷达数据质量，使得这项技术更好的服务于人类社会是一个值得深入研究的热点和前沿技术问题，具有明显的现实意义和使用价值。 本文首先讨论了影响干涉雷达地表形变监测质量的主要因素，并针对不同的雷达系统讨论了测量相位误差和轨道误差的传播模型。同时对上述各种主要因素提出了相应的质量改善方案。尤其是在高精度的干涉雷达复影像数据的配准和噪声滤除两个方面进行重点研究，设计了从粗匹配到象元匹配到亚象元匹配的精确配准方案和技术流程，三级滤波的噪声消除方案。文中几乎所有的算法都给出了真实数据或仿真数据的处理结果，以比较各种处理算法的优缺点。最后，对本次研究工作的内容和重要的结论进行了总结，并指出了本文研究工作的一些不足之处。 干涉雷达地表形变监测是SAR领域的一个重要发展方向，相信本文的研究工作对 D-InSAR的研究具有一定参考和应用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章概述

1.1研究的目的和意义

1.2干涉雷达地面沉降监测技术的国内外研究现状

1.3本次研究工作概述

第二章干涉雷达地表形变监测质量影响因素分析

2.1干涉雷达地面形变监测的基本原理

2.1.1干涉雷达高程测量的基本原理

2.1.2干涉雷达地面形变检测基本原理

2.2干涉雷达地面形变监测误差分析

2.2.1干涉相位测量误差的分析

2.2.2卫星轨道误差分析

2.3干涉雷达地面形变监测精度影响因素

2.3.1基线

2.3.2多普勒效应

2.3.3时间去相关

2.3.4地形坡度

2.3.5大气延迟

第三章干涉雷达地面形变监测处理流程

第四章高精度的干涉雷达复数影像配准方法研究

4.1复图像对配准精度对干涉图质量的影响

4.2复图像配准方法及评价

4.2.1基于相关函数的配准方法

4.2.2基于干涉相位图特征的配准方法

4.2.3基于频谱差异的配准方法

4.2.4干涉雷达复数影像配准方法评价

4.3高精度干涉雷达复图像配准技术流程与实现

4.3.1干涉雷达影像对粗配准方法

4.3.2 InAR影像对像元级配准方法

4.3.3亚像元级配准配准技术

4.3.4配准影像的重采样技术

4.4干涉雷达像对配准实验和结论

第五章干涉雷达地面形变监测数据滤波技术研究

5.1距离向滤波

5.1.1基于轨道参数的固定带宽预滤波

5.1.2基于频率估计的固定带宽滤波

5.1.3自适应移频预滤波

5.1.4分区预滤波

5.1.5距离向滤波方法评价

5.2方位向滤波

5.2.1方位向滤波算法

5.2.2效果评价

5.3干涉图滤波

5.3.1干涉图的统计特性

5.3.2干涉图滤波方法

5.3.3效果评价

5.3.4结论

5.4小结

第六章研究工作总结及展望

6.1主要研究成果

6.2进一步研究设想

致谢

主要参考文献

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