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第二届成像雷达对地观测高级学术研讨会

第二届成像雷达对地观测高级学术研讨会

  • 召开年：2014
  • 召开地：北京
  • 出版时间： 2014-11

主办单位：中国科学院遥感与数字地球研究所

会议文集：第二届成像雷达对地观测高级学术研讨会论文集

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  • 摘要：水稻是全球20多亿人口赖以生存的主要粮食作物之一.中国的水稻种植面积居世界第二,总产量居世界第一位.掌握水稻的种植面积信息,可以监测水稻的生产状况、指导农业生产、预报和评估水稻的产量、以及为粮食价格的预测等提供依据.同时,水稻的种植信息对于水资源的合理利用和监测,以及人类活动对于大气环境的影响均有重要的意义.我国的水稻种植区大多分布在东部和中部地区,这些区域常年阴雨天气多、云量大,常规的光学遥感卫星很难获取到清晰的水稻分布图像.利用SAR技术则可以很好的解决这一问题.合成孔径雷达(SAR)技术拥有全天时、全天候、高分辨率和不受云层干扰的特点,利用SAR在我国水稻种植区进行面积提取拥有无可比拟的优势.本文介绍了目前用于稻田识别的SAR传感器的参数和特点,根据水稻的后向散射模型分析了影响其后向散射系数的因素,综述了国内外利用SAR提取水稻面积的各种方法,并对未来利用SAR监测水稻进行了展望.
  • 摘要：交通监管作为智能城市的一个重要应用,需要实时监测城市交通工具的位置和速度.合成孔径雷达(SAR)-地面运动目标检测(GMTI)系统不仅可以在较大观测场景估计地面运动目标的速度并实现地面运动目标定位,而且能够全天时、全天候工作,将其用于交通监管具有重要意义.但快速无模糊估计多个运动目标速度是困扰SAR-GMTI系统在实时系统中应用的重要难题.针对该问题,提出一种利用失配结果的几何信息无模糊估计运动目标径向速度的快速方法.该方法利用Radon变换失配结果的几何信息与运动目标径向速度的关系,通过2次Radon变换即可实现运动目标径向速度的高效估计,避免了传统Radon估计方法由于搜索带来的巨大运算量和搜索步长的折衷考虑问题.在实际应用中,需要估计多个运动目标径向速度,而多个运动目标的重叠问题导致Radon估计方法失效.将多个运动目标信号转换到距离频域-方位多普勒域,再应用所提方法即可快速无模糊估计多个运动目标径向速度.仿真结果验证了所提方法的有效性,该方法可以用于智能城市的实时交通管制系统.
  • 摘要：针对无人机载毫米波SAR高分辨实时成像系统,给出了硬件处理平台、成像算法和软件处理架构的设计方案,对FPGA软件、DSP软件进行了设计,并通过实际飞行数据验证了硬件设计和实时成像方法的有效性.
  • 摘要：本文基于TM遥感影像,采用距平植被指数方法,以中国县界1:400万矢量地图作为基本信息源,采用ArcGIS工具,对遥感数据进行波段融合、几何校正、图像裁剪处理后,计算出图像的归一化植被指数(NDVI),再以某一区域某一时期多年NDVI平均值作为背景值,用当年该时期的NDVI减去背景值,计算出NDVI的正负距平值,即距平植被指数(AVI),利用该指数对研究区域的干旱程度进行估算.研究表明,区域的干旱程度与植被覆盖率有着密不可分的联系.
  • 摘要：随着遥感技术的快速发展,合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术已被广泛地应用于数字高程模型的重建,但是传统的InSAR测高得到的结果是每个分辨单元内所有散射体高度的平均值,其在高度维上不具有分辨能力.为了能够获取目标地物的高维上的信息,学者们基于高分雷达卫星影像提出了层析SAR技术来得到目标的精细三维结构模型.近年来,国内外很多学者对SAR层析技术开展了广泛的研究,提出了傅里叶变换的方法、奇异值分解的方法、空间谱估计方法及RELAX方法等.这些方法都证明了SAR层析技术具有在高度维上的分辨能力.但是这些方法都没有给出精度分析,证明其可靠性.基于此,本文提出了一种基于复数域最小二乘的干涉信号的SAR层析成像算法并用模拟数据进行了验证.首先根据时间基线和空间基线的限制选取单一主影像,将所有从影像进行配准,然后进行干涉,并对干涉图进行去除平地效应,去除大气效应等操作.最后利用复数域最小二乘准则对其建立函数模型和随机模型,求出某一分辨单元内散射体的高度,并可以对其进行精度评价和可靠性分析.一方面扩展了SAR层析在干涉信号中的应用,另一方面可以验证复数域最小二乘准则,完善复数域观测数据处理的理论.
  • 摘要：不断提高的星载合成孔径雷达分辨率对系统硬件提出了更高的要求,距离向子带拼接是主要技术手段之一,但这种方法存在子带失配的问题,会导致成像质量下降,对图像判读解译造成影响.本文提出一种基于单视复图像的后处理方法,估计与补偿了子带间相位误差.本文首先分析了子带误差对成像质量的影响.其次分别利用多重信号分类方法(Multiple Signal Classification,MUSIC)和峰值相位和的方法估计了线性和常数相位误差.经过对真实数据的验证,补偿后图像在视觉效果和测量指标上都有明显的改善,验证了方法的有效性.
  • 摘要：近年来,星载低频段合成孔径雷达(SAR)针对地球生态环境监测,地表生物量反演等应用愈发受到关注和重视.2013欧空局(ESA)提出BIOMASS计划,发射一颗星载UHF波段极化SAR 卫星用于全球森林生物量探测,从而实现对全球碳循环变化的监测.然而,低频段SAR由于工作频段较低,因此受电离层影响非常严重,尤其是法拉第旋转效应,会对SAR回波信号的幅度与相位造成一定影响,导致成像质量下降.本文针对法拉第旋转效应对于星载低频段SAR导致的成像误差进行了定量分析和研究.首先,对于SAR线极化以及双圆极化(DCP)模式,建立了分别由背景电离层以及电离层不规则体所导致的法拉第旋转效应信号误差模型.之后,通过仿真分析法拉第旋转效应对回波信号所造成的影响,包括分辨率下降、峰值信噪比(PSLR)及积分旁瓣比(ISLR)恶化,以及引入的二次相位误差.经分析,对于线极化模式,法拉第旋转效应对于方位向信号的影响可忽略,但对距离向信号产生较为严重的影响,使得信号散焦,距离向分辨率下降;对于DCP模式,无论是方位向信号还是距离向信号,法拉第旋转效应的影响均可忽略.同时,对于DCP模式,各个极化通道的信号不存在幅度误差.
  • 摘要：本文提出了基于单极化TerraSAR-X影像数据开展面向对象和区域生长的城市建成区提取方法.首先通过分析局部斑点统计特征计算真实的纹理影像;然后利用eCognition Developer软件对SAR强度数据进行多分辨率分割;最后结合纹理影像信息和局部后向散射强度信息利用区域生长方法提取城市建成区.本研究中,利用3米分辨率的TerraSAR-X数据通过上述提出的方法开展东营市城市地表信息提取研究;最后,利用地面实测点、Google Earth以及遥感影像进行交叉验证生成混淆矩阵来评价城市建成区的提取精度.
  • 摘要：合成孔径雷达(SAR)以其特有的能够全天时、全天候获取地面目标影像的特点而受 到越来越广泛的关注和应用.作为SAR的一种更高级形式的传感器,全极化SAR系统能够同 时发送和接收垂直和水平极化波.诸多研究都表明,相比较于单极化SAR系统,全极化SAR 在地物分类及目标解译等方面有着明显的优势.然而,相干斑的存在严重降低了全极化SAR 的影像质量,也严重降低了利用SAR数据进行地物解译的精度.因此,对相干斑的抑制也就 成为了一步必不可少的预处理程序.本文提出了一种结合自适应邻域增长技术和线性最小均方误差(LMMSE)滤波器的全极化SAR去噪方法.自适应邻域增长技术的主要思想是以待处理 像素为中心,由八邻域方法向外扩张寻找八条拓展边长,然后连接各边的顶点所构成的八边形 区域被认为是中心像素的邻域同质区.其中,每条边既要满足边上所有像素与中心像素极化信 息相似,同时还要求与相邻边长构成的区域的异质性低于一个阈值.最后,利用得到的邻域同 质像素以及LMMSE算法对中心像素进行去噪.运用模拟和真实的全极化SAR影像进行的去 噪实验都表明:本文提出的方法不仅能有效抑制相干斑噪声,还能较好地保持影像的边缘信息 和极化散射特性;同时,相比较于文献中提出的基于区域增长的去噪方法,本文的算法不仅去 噪效果更优,而且程序运行时间更少.
  • 摘要：针对复杂条件下的(如河流两岸高陡边坡)植被难以过滤问题,作者利用主成分分析法计够实现大部算不同地物在多种尺度下呈现的不同维度特征,结合支持向量机设计线性分类器,提出了多尺度下点云分类算法.算法直接作用于激光点云上,不需要内插成规则格网,受数据缺失、遮挡、扫描点云密度、复杂地形等影响较小.为验证算法是分类精度,利用长距地面三维激光扫描仪采集了某高陡边坡激光点云数据作为实验数据,进行植被与边坡地面的分类实验.分类实验结果表明:算法计算效率较高,8min内完成200万个激光点云数据分类处理工作;算法证明不受地形变化和植被覆盖的影响,能够实现复杂条件下的植被与地面高精度的分类;正确的尺度选择能分点云数据高精度的分类.
  • 摘要：在北极海冰面积逐年减少的背景下,北极海冰研究对于全球气候、极地环境与安全等有重要意义.目前,基于SAR数据的海冰分类研究已经广泛开展,并且成为海冰遥感研究的热点.本文以类型丰富的北极海冰为研究对象,选取波弗特海为研究区,采用RADARSAT-2双极化ScanSAR数据进行研究.从ScanSAR图像处理、海冰类型识别信息挖掘、海冰分类方法优化、分类结果验证及分析等几方面开展北极海冰分类研究,提出了一种针对ScanSAR数据的、有效的北极海冰分类方法.首先,针对ScanSAR模式下海冰图像存在的问题,进行了条纹噪声去除和入射角归一化的处理.其次,对海冰分类敏感信息进行挖掘,使用灰度、纹理和密集度信息作为分类依据,丰富了海冰类型识别信息.最后,建立了北极海冰SVM分类模型,优化了分类参数.通过采用加拿大海冰中心的冰情图和独立的测试样本对分类结果进行了验证,结果表明该方法为双极化ScanSAR模式数据下的海冰分类研究提供了一种系统而有效的途径.
  • 摘要：紧缩极化SAR系统作为一种新兴的传感器,不但能有效克服全极化SAR系统刈幅狭窄、脉冲重复频率加倍等不足,而且基于紧缩极化SAR数据还能对大部分全极化信息进行重构,从而使得紧缩极化SAR在海洋遥感探测中具有广泛应用前景.本文基于反射对称性和极化散射系数关系式这两个条件,提出了一种基于海面紧缩极化SAR数据的全极化信息重构的新算法.由于极化散射系数关系式中的N值决定重构算法的精度,故文中着重研究了该关键参数N值的确定方法;在此基础上,通过循环迭代同极化相关系数和交叉极化散射系数,重构了全极化数据对应的协方差矩阵,并进一步利用墨西哥湾海面全极化UAVSAR数据对该全极化重构算法进行了验证.通过比较可见,本文算法重构所得交叉极化散射系数与全极化所得结果吻合较好.文中提出的紧缩极化SAR重构算法不仅可以有效避免同极化相关系数和交叉极化散射系数出现异常值,并且重构精度较高,这为紧缩极化SAR在海洋遥感探测中的应用提供了理论参考.
  • 摘要：相比于单极化SAR,全极化SAR能够获得海面目标的全极化散射特性,在溢油检测方面,很多学者认为全极化SAR有单极化SAR不可比拟的优势.特征提取是SAR溢油检测的关键步骤,本文分别提取了全极化SAR图像中极化散射熵、平均散射角、同极化相关系数的模、同极化功率比、同极化相位差的标准差、一致性参数等六种极化特征,对比讨论矿物油膜、生物油膜和海水不同研究对象的极化特性.以中国南海Radarsat2全极化SAR图像做了实验,发现极化散射熵(H)有较大的油水对比度,利于从海水中提取油斑.同极化相关系数的模和一致性参数在矿物油膜与生物油膜的区分上有较大的对比度.然后用K均值聚类方法做了验证分析,实验结果表明利用同极化相关系数的模和一致性参数能够较好地从海水中提取油斑,但不能区分生物油膜和矿物油膜.
  • 摘要：为了更加深入地理解湿地植被的散射特性并提高湿地植被参数反演的精度,建立准确的湿地植被散射模型具有重要的意义.该文以鄱阳湖湿地的苔草植被为研究对象,建立了基于Matrix Doubling算法的多阶非相干散射模型,考虑了高密集性的鄱阳湖湿地植被引起的多次散射,并以全极化雷达遥感数据Radsarsat-2为数据源进行模型验证.模型采用物理光学模型(Physical Optics Approximation)和有限长介电圆柱体近似来模拟叶片和茎杆单散射体的雷达散射信号,地表面散射采用IEM(Integrated Equation Model)模型模拟.采用2013年收集的鄱阳湖湿地植被的实测数据作为模型的输入,模拟了C波段的VV,VH,HH极化的后向散射系数,并与Radarsat-2卫星影像数据和MIMICS模型的模拟结果进行对比分析.结果表明,对于高密度的湿地植被,C波段的植被冠层内部多次散射分量较大,多阶散射模型的模拟结果明显优于MIMICS模型.另外,也在不同雷达入射角度、植株数目密度、土壤含水量、植被含水量情况下,采用多阶散射模型对湿地植被后向散射进行了模拟,为鄱阳湖湿地植被参数反演提供了基础.
  • 摘要：针对以往层析SAR技术需要已知数据噪声信号特性以及在低信噪比情况下分辨力及估计精度往往较差的问题,本文提出一种基于循环谱分析技术的压缩感知层析SAR算法.该算法利用SAR信号的循环平稳特性,将待处理信号在循环相关函数或循环谱上划分为感兴趣信号和噪声两类,进而可达到仅处理感兴趣信号并有效抑制干扰的目的,从而能够获得常规估计方法所不具备的一些优点.通过对该算法进行实例仿真和7景Radarsat-2城市区SAR数据试验,证明了基于循环谱分析技术的压缩感知层析SAR算法的有效性.
  • 摘要：冰川运动作为冰川动力学研究的重要内容之一,对于评估冰川物质平衡以及理解其历史演变具有指导性的作用.本文选择2004-2008年期间的18景ENVISAT ASAR数据并采用偏移量跟踪技术提取了南依内里切克冰川的季节性以及年际运动场,并利用干涉相干性对冰川末端位置变化进行分析.结果表明:南依内里切克冰川流速在时间上呈现明显的季节性变化规律,即夏季流速大,冬季变缓.冰川主要活动区夏季时段流速为0.45±0.05m/d～0.55±0.04m/d,冬季时段流速为0.28±0.06m/d～0.31±0.04m/d;较厚表碛覆盖的冰川前端(缓慢活动区)夏季时段流速为0.11±0.08m/d～0.17±0.08m/d,冬季时段流速为0.02±0.02m/d～0.05±0.03m/d.此外,冰川年际流速在研究时段内略有波动,可能与冰川厚度变化有关。冰川主要活动区平均每年运动134.81±10m～146.92±11m,冰川缓慢活动区平均每年运动25.38±15～31.05±16m.冰川流速在空间上沿主流线方向(纵剖面)速度呈先增大后逐渐降低的趋势,符合Paterson提出的冰川流动特性,这也与一般山岳冰川的运动情况相同;冰川横剖面速度呈现出由中间向两侧逐渐降低的趋势,表明冰川运动主要由底部滑动引起.此外,受冰川分流和较厚表碛覆盖等因素影响,沿纵剖面24km处开始流速出现急剧下降,并在此之后处于稳定的缓慢运动状态.冰川末端位置变化分析表明,短期内末端位置变化不大.综上所述,南依内里切克冰川流速具有明显的时空分布特征,这是受地形、气候条件、冰川规模、物质平衡、冰川水、热环境等因素综合影响的结果;冰川末端位置短期内变化不大,但可能有“死冰”的存在.未来还需结合冰川厚度变化综合分析冰川动力学特征和物质平衡.
  • 摘要：高分辨率的SAR影像具有纹理复杂、细节信息较多的特点,对识别算法的准确性和效率有较高要求.本文在分析高分辨率SAR影像统计分布特征和桥梁目标特点的基础上,提出了一种基于SAR影像中弱散射区域提取、桥梁目标检测和目标识别的算法.通过利用Wishart对SAR影像分类,然后对分类结果分割来提取弱散射区域,采用基于Weibull分布的CFAR(Constant False Alarm Ratio)检测器来检测出潜在桥梁目标,将检测的潜在桥梁目标和弱散射区域进行掩膜处理,利用霍夫变换获得桥梁识别结果.论文利用国产机载极化SAR数据和AirSAR数据进行两组实验对该方法进行了验证,结果表明该识别算法不仅对水上桥梁能够进行自动识别,对桥梁下部有沙洲、滩涂或下部河流干涸的情况也能够取得理想的结果,具有较高的可靠性.
  • 摘要：嫦娥三号卫星在2013年12月2日于西昌卫星发射中心成功发射,14日成功着陆月球雨海北部.测月雷达作为“玉兔号”月球车的重要载荷之一,在月面开展探测工作,获取了大量的科学数据.测月雷达第一通道的工作频率为60MHz,探测深度大于100m,厚度分辨率为米级;第二通道的工作频率为500MHz,探测深度大于30m,厚度分辨率小于30cm.测月雷达在轨探测期间,获取了大量的科学数据.本文中给出了用于计算月球表面相对介电常数的反演方法-标定件标定法,详细介绍了该方法的计算原理,并结过软件仿真验证了该方法的有效性,为后期结合测月雷达数据计算月球表面介电常数提供了支持,同时为后期月壤厚度研究及次表层结构研究提供了重要依据.
  • 摘要：本文提出了一种以InSAR信息为基础的三维地形匹配导航系统,该系统采用基于3D Zernike矩的三维地形匹配算法,同时提出了解决3D Zernike矩在地形匹配中计算量大和算法的旋转适应性问题的新方法.为了验证系统的有效性和算法性能,搭建了基于VC++和OpenSceneGraph(OSG)的三维可视化软件仿真平台.仿真结果表明,基于3D Zernike矩的三维地形匹配算法定位精度高,对地形的适应能力强,算法的旋转适应性问题和实时性问题得到了良好的解决,系统具有较高的工程实用价值.仿真系统的研究和实现为进一步研究基于三维地形匹配技术的地形辅助导航系统提供了重要参考.
  • 摘要：土地利用分类是最重要的极化SAR应用,极化目标分解方法可以基于物理散射特征较为合理地对像素进行分类,然而,只利用相干矩阵的部分极化信息,分类结果有时并不理想,因此本文将基于物理散射机制和基于统计特征的分类算法结合起来,即利用H/A/(-α)和Wishart分类相结合的非监督分类算法,采用加利福尼亚州Camp Roberts地区的JPL AIRSAR数据作为示例,选取900*900像素大小的研究区,对研究区进行了分类,分类结果表明算法在保持分辨率及区分精细的类别差异方面是有效的.
  • 摘要：合成孔径雷达(SAR)因其全时相优势而在空间监测领域得到应用,与其配套的成像实验平台需要满足实时成像和传输的需求.因此,服务于这类平台的图像压缩系统要求SAR图像压缩算法具有高压缩比、低失真度和高实时性.本文在JPEG2000算法的基础上,通过尽量减少小波变换的次数,对小波系数矩阵中代表对角细节分量的HH1子带不编码,并在SPIHT编码时对不同的小波子带采用不同的精炼次数的方式,提出了一种压缩性能更好的改进算法.实验对5幅不同场景的SAR图像进行了压缩实验,结果表明改进的JPEG2000压缩算法在失真度、实时性和压缩比方面均明显优于标准的JPEG2000压缩方案,因此更适应超高速平台SAR图像压缩系统的要求.
  • 摘要：随着SAR分辨率的不断提高,SAR图像在城市3D建模中有着越来越大的应用潜力.本文基于城市高层孤立建筑在SAR图像叠掩区的不同散射特征,研究建筑物表面结构对其自身成像的影响.指出窗户与周围墙面形成的三面角结构的后向散射形成了图像上的亮点特征,并提出一种方法框架对该特定类型的建筑物进行提取.利用Meanshift分割获取强散射点,引入形状指数这一参数刻画其方向特征,最终提取图像上稳定的楼层节点,并由此初步确定建筑物轮廓和高度.利用TerraSAR-X Staring Spotlight新模式下的高分辨率数据开展实验,实验结果验证了本文方法的有效性.
  • 摘要：利用极化特征来表达目标的散射特性是极化SAR数据的特点,也是相较于单极化SAR数据的优势所在.本文研究不同类型船舶(货船,集装箱船,油船)在极化特征下的描述,力求为基于全极化SAR数据的船舶分类工作奠定基础.通过对2景全极化Radarsat-2图像中的船舶切片在极化滤波以及极化分解这两方面进行研究,发现利用PSD(极化总功率合成器,Polarimetric SPAN Detector)能够有效的提取船舶的ROI区域,从而测定船舶的外形特征;利用SDH分解中的Ks分量能够有效的描述不同类型船舶甲板散射能量分布显著性差异.文中还力求研究船舶整体极化散射强度,但实验发现其显著性较差,不能作为有效的船舶特征描述子.
  • 摘要：SAR成像中的残余运动误差是指由于导航系统的精度限制而引入的载机位置的误差.对于机载重轨干涉SAR,残余运动误差会在干涉纹图的方位向引入相位的波动,导致地面高程和地表形变的不正确反演.本文在考虑惯性测量系统数据处理误差、雷达内部延迟等因素的基础上,利用MTPT方法对实际的机载P波段重轨SAR数据进行残余运动的估计和补偿,并将估计的结果与MS的结果进行比较.试验结果表明,对于P波段SAR数据,在使用条件满足的前提下,MTPT方法对单幅SAR图像残余运动估计的精度可以达到0.3rad.
  • 摘要：大气中的水汽对全球气候变化有着极其重要的影响,它不仅是成云致雨的重要条件,同时也是连接海气系统、地气系统中物质、能量传输的纽带.但是对于水汽影响的研究一直无法深入展开,这是因为缺乏精确、稳定、长期的水汽记录数据.合成孔径雷达干涉测量(Synthetic Aperture Radar Interferometry,InSAR)技术是近年来发展起来的一种对地观测手段,具有穿透云雨的优点,然而研究发现大气水汽延迟可以严重影响合成孔径雷达干涉测量的精度.怎样消除或者削弱大气的影响是一个非常关键的问题.现有的一些基于模型的方法来解算大气水汽含量,由于模型本身的精度以及模型中大量参数的不确定性,使得反演结果受到限制,而直接基于遥感影像本身的算法可以很好的解决这一问题,同时也极大的促进了遥感影像在气象学中的应用。本文以形变明显的南加州地区为例进行时间序列上的水汽反演研究,得到时间序列上的多幅InSAR干涉图并结合同步获取的无云条件下的MERIS水汽数据进行InSAR非差分水汽反演的研究.结果显示,由本文方法反演得到的大气水汽值,与所选取的2景同步无云条件下的MERIS水汽产品均保持了较好的一致性,从而验证了本文所提出的水汽反演的方法具有较高的可靠性.
  • 摘要：本文提出一种基于集成投影(Ensemble Projection)的极化特征提取与表达方法.集成投影算法是一种底层特征的再编码算法,通过再编码底层特征获得像素间的映射关系,并将其作为一种特征表达,准确获取像素间对应关系的同时减少了冗余表达信息.首先,利用邻域均值法在图像中提取代表点;再利用图像的统计信息筛选代表点并组成一系列具有多样性的原型集;然后,利用集成投影算法产生数据点在各原型集上的投影向量;最后,集成所有投影向量,结果即为图像极化特征的最终表达.为验证该特征的表达效果,本文利用主成分分析方法对所得的极化特征表达进行降维,并将降维后的特征输入K-均值聚类算法,分析聚类结果.在丹麦EMISAR和德国ESAR极化SAR数据上的实验结果表明了本文提出的极化特征提取算法的有效性.
  • 摘要：由于SAR传感器侧视成像特性,一组SAR数据集中获取雷达视线方向形变,无法提供准确的地表形变量.随着越来越多SAR卫星计划的开展,通过联合不同成像几何的数据集可以准确地恢复地表的真实形变信息.本文引入三组具有不同观测几何的时间序列SAR数据集,因此可以在没有任何先验信息的条件下求解满足最优无偏估计的形变速率,结果显示融合的方法能够很好抑制噪声,提供更容易解译的结果,并且与水准测量结果较符合.
  • 摘要：本文针对高压输电导线的散射斑进行分析，考虑到导线散射主要受到多个方面的影响，分别从导线与雷达飞行方向夹角、导线跨度等主要因素来分析形成导线散射的主要原因及影响因素。研究表明，影像长金属弧线散射斑相对位置的主要因素为夹角和垂曲率，但还存在其他影响因素，如铁塔之间的高程差、风力引起的导线舞动等，这方面还有待于更多的卫星遥感数据和进一步的实验验证。
  • 摘要：近几年,全球地震进入活跃期,国内外6级以上强度地震频发.我国位于环太平洋地震带与欧亚地震带的交汇部位,受太平洋板块、印度板块和菲律宾海板块的挤压,地震断裂带十分发达.地震发生后,往往伴随着大量房屋倒塌、道路基础设施损毁,及时准确的建筑物损毁评估对指导抗震救灾十分重要.由于云、雨等恶劣天气,震后光学影像质量往往难以保证; 具有强穿透能力的合成孔径雷达(SAR)可以对地震灾区实现全天时、全天候的建筑物倒塌评估.传统房屋倒塌提取方法需要对震前与震后影像进行比对,而具有良好时效性的震前SAR通常较为缺乏.对此,本研究以2010年04月14日玉树地震为实验区,在2010年04月17日国产双频CASMSAR系统1.1m全极化P波段影像、0.5mX波段干涉影像对的基础上开展基于震后SAR影像的建筑物倒塌程度估计研究.本文在影像极化定标、配准与干涉等预处理的基础上,利用 监督随机森林决策分类,对CASMSAR获取的40个极化分解特征、3个干涉信息特征与138个常见纹理特征进行了综合分析与重要度打分,估计了玉树地震建筑物损毁程度并讨论了影像特征与提取精度的相互关系.实验结果表明:1)震后SAR影像分辨率对倒塌建筑物损毁估计至关重要,高分辨率SAR影像纹理特征对估计精度提升最有利;2)双天线X波段干涉测量获取的数字 表面模型(DSM)直观表征了建筑物高度,可以用于倒塌程度的估计;3)当分辨率较为粗糙时,极化信息可以作为弥补特征在一定程度上对房屋倒塌等级进行估计;4)本文估计玉树地震建筑 物损毁率约为85％,总体精度85％,Kappa系数0.76.
  • 摘要：斜视滑动聚束模式是传统滑动聚束模式的扩展,明显提高了该模式的实用性,目前受到国内外的广泛关注.但由于斜视带来附加带宽,使得成像处理更加困难.首先,分析了斜视滑动聚束模式的典型应用,总结了其优点.接下来,重点总结了已有算法的工作原理和技术特点.利用方位向预处理有效地消除方位向混叠和斜视角的影响,再用改进的标准条带SAR成像处理算法获得精确的聚焦图像.比较具有代表性的就是ECS扩展算法和WDA扩展算法.ECS扩展算法,在保持回波数据多普勒总带宽不变的情况下,通过与采样频率高于总带宽的参考信号进行卷积处理,然后在传统CS算法的基础上对斜视模型进行了修正.WDA扩展算法,利用去扭曲操作去除了距离方位耦合引起的频谱混叠,用传统的去斜操作消除波束旋转带宽带来的频谱混叠,消除方位向频谱的混叠现象,然后在波数域完成图像的精确聚焦.最后,对两种算法稍加总结,对实际应用和后续新算法的提出具有一定的指导意义.
  • 摘要：针对建筑物的极化散射特性,本文提出了一套极化SAR数据的建筑物检测方法.首先对 全极化SAR数据进行Freeman分解,得到偶次散射特征和体散射特征,再与极化SAR数据进行极化白化滤波(PWF)得到的数据组成三通道彩色数据,最后利用面向对象的图像分析方法进行建筑物检测,得到了更好的检测效果,这说明了极化SAR数据通过极化分解得到的特征能够更好的表征建筑物,从而能更加有效的实现建筑物检测,实验也说明了面向对象的图像分析比基于像素的图像分析在极化SAR的建筑物检测方面更加有效,能够获得更高的检测精度.
  • 摘要：本文介绍了测月雷达的科学探测任务以及电磁模拟射线追踪法的原理与基本思路,通过测月雷达在航天五院地面验证试验中所得到的数据结果,建立试验场地模拟月壤地质模型,并进行电磁正演射线追踪.通过得到的正演模拟二维堆积图与试验场地实测雷达堆积图的对比分析,射线追踪法能有效仿真出测月雷达回波图的大体特征,适用于测月雷达地质图解译.
  • 摘要：提出一种结合速度聚束和分布表面模型的SAR原始信号模拟方法.为分析模拟效果获取澳大利亚西部Radarsat2数据,该处受大的海浪影响,形成较为鲜明的海浪条纹.根据海浪模式数据获得该区域的浪高及风速等信息,并根据雷达的成像参数包括入射角、分辨率等参数,进行对应仿真.海浪谱选择典型海浪谱,输入参数包括有效浪高、方向、周期等参数.采用图像谱的方式对比模拟结果与真实图像的差别,为修订正向模拟方法提供帮助,为海浪的反演提供基础.
  • 摘要：矿区地质灾害的日益频繁,使得矿区地表变形的监测工作显得尤为重要.本文将永久散射体雷达差分干涉测量技术(PSInSAR)应用于矿区时间序列地表变形的反演中,并发展了一种空间维解缠新方法,该方法通过在研究区域内安装人工角反射器(CR),将CR点上计算所得的形变参数分量分别作为整个网络的约束,进而通过空间约束平差以实现空间维解缠,实现了CR点数据与PSInSAR方法的融合.实验选取了河南境内白沙水库附近的煤矿密集区为主要研究区域,采用周期函数模型对矿区线性及非线性形变分量进行模拟,成功反演了研究区域在2007年2月～2010年2月间的时间序列形变场,并采用研究区域内的水准实测数据作为外部验证数据,结果表明:白沙水库周围区域存在着较为明显的沉降,在煤矿分布区域内累积最大沉降量超过了1Ocm.沉降区域内以线性沉降趋势为主,非线性沉降较为缓慢,仅在水库的西南方向较为明显.应用已有的水准点实测形变值对实验结果进行验证分析,结果表明该方法精度可达约±2.1mm.这一良好的吻合结果证实了本文采用的方法在矿区地表时序形变反演中的可行性和可靠性,对预防过度采矿导致的矿区塌陷具重要现实意义.
  • 摘要：针对我国星载SAR正射校正的工程需求,论文提出了依靠光学地面控制点图像切片库和SAR图像自动匹配为基础的自动化正射校正技术.通过卫星的轨道参数和SAR成像参数计算星载图像四角位置进行候选匹配区域的重采样,得到和GCP切片图像只存在平移的候选SAR粗匹配图像.在此基础上利用基于梯度归一化互相关的算法实现GCP的精匹配,并应用RANSAC算法剔除错误的匹配点.然后利用自动匹配的GCP点来精化SAR图像的星地定位模型中的相关参数,最后根据测区的DEM对SAR图像进行逐点的校正处理,从而实现星载SAR完全自动化的正射校正处理.通过10多景不同地形特征的5米SAR图像正射校正实验,验证了星载SAR自动化正射校正处理的可行性,并通过精度检验,表明自动正射校正的SAR图像,其定位精度12～25m左右.
  • 摘要：本文针对极化SAR数据实验了面向对象的图像分类方法,在面向对象的图像分类前,先对图像滤波和分割,虽然mean shift不能滤除强斑点噪声,正因如此,这种方法在滤波的同时保持了地物的边缘特征,在图像分割时斑点噪声形成的小对象被合并到相邻对象中,从而消除了噪声的影响,使得分割结果与实际相符合.在分类时利用最近距离分类方法,通过实验可以发现面向对象的极化SAR分类结果总体上高于基于像素的图像分类结果,这说明了基于mean shift的图像滤波与分割方法适合对极化SAR图像进行分割,以及面向对象的图像分类方法比基于像素的图像分类方法更适合极化SAR图像分类.
  • 摘要：本文通过一副ENVISAT-ASAR图像,发现图中天然而成的精美图案,作者想搞清楚到底是有何物质组成了这副精美案.通过MODIS数据反演该区域叶绿素浓度并用ASCAT散射计数据反演该区域风场结合所处地理位置和物质形态判断,该物质是生物油膜.通过选取生物油膜与其近邻海水的样本,对其后向散射系数进行比较发现生物油膜抑制毛细重力波,后向散射系数低于近邻海水的.通过对图像上发生生物油膜区域后向散射系数加权平均作为阈值,从图像中提取生物油膜,然后通过近邻海水后向散射系数修补生物油膜区域的后向散射系数并利用CMOD5.n反演其风场发现与ASCAT反演该区域平均风场差别较大.什麽原因导致这一现象呢?通过WRF模式模拟风场,参照大气云图发现,该区域左侧存在一个低气压中心,使该区域不只是生物油膜还有低风区叠加双重影响该区域后向散射系数,通过与模式对照修补该区域后向散射系数并反演风场与模式风场对比,发现风速均方根误差达0.88米/秒,风向均方根误差是7.07°,修补效果令人满意.由此可以看出,通过图像表面,能看到它所反映的一些东西,但有时并不是全部,需要大气、海洋和遥感等方法紧密结合,才能得出科学结论.
  • 摘要：“5.12”地震使灾区发生严重的地表形变,而随着时间的推移,后续地质灾害频发,尤其滑坡的发生与地表形变有较大的关系.SAR作为主动式微波传感器,具有全天候、全天时工作的能力,对于四川多云雨地区具有较大的优势.文中采用L波段ALOS PALSAR数据,结合野外观测资料,对安县及茂县地质灾害多发区地表形变信息进行了提取,实现了对研究区的快速形变提取及灾害检测.文中通过对PALSAR的预处理,进行了干涉相对的选择,在对各滤波、解缠算法研究及实验的基础上,选择了Goldstein滤波算法及MCF解缠算法,进行了DEM提取.并采用D-InSAR技术,在相干性分析的基础上,提取了研究区的形变信息,得到研究区的形变图和形变时间序列.分析发现该地区形变受断层影响较大,东南区域平原以及西部山区有抬升的趋势,而西南部分山区则有下沉的趋势,此研究成果为当地灾害防治及监测提供了决策依据.
  • 摘要：道路作为典型的线状目标被广泛应用于道路制图、城市规划、构建城市道路网和GIS数据库更新等诸多领域.从SAR影像中提取道路是典型线状目标提取的研究热点之一.目前道路提取主要分为全自动和半自动两种方法,道路半自动提取方法将作业员可靠的人工识别能力和计算机精准快速的计算能力相结合,能够实现道路快速准确的提取,具有重要的应用潜力.本文研究了利用扩展卡尔曼滤波(EKF)对SAR影像道路进行半自动提取的方法,通过对其中关键技术环节进行改进,获取准确的观测值,并结合EKF获取精确地校正值,实现了对道路中心点快速准确的提取.选取美国缅因州Howland地区L波段的UAVSAR数据进行实验,结果表明利用EKF能够实现道路高效稳健的提取.
  • 摘要：随着遥感技术的迅猛发展和应用领域的不断拓宽,遥感平台和遥感器越来越多样化,获取的遥感数据也越来越丰富.与单一型来源的遥感数据相比,多源遥感图像提供的信息具有冗余性、互补性和合作性.如何从多源遥感数据中提取更可靠、更有效的信息,已经成为遥感技术应用的热点问题.多传感器、多时相、多分辨率的遥感图像数据,存在各自的优势和局限.本文针对TM多光谱与SAR高分辨率的特征,分别采用Gram-Schmidt变换、主成分变换和小波变换共3种融合算法,以欧空局ERS2 SAR与美国Landsat TM影像为数据源,对江苏省南京市江宁区的影像数据进行融合,并以目视判读为依据,采用均值、熵、平均梯度和相关系数对融合后图像的信息量及清晰度作了评价.结果表明,采用小波变换融合方法取得了较理想的结果,融合后的影像数据既能保持多光谱图像的光谱特性,同时又能利用SAR图像的高空间分辨率性质,分类精度有较大的提高.最后基于地面蚊虫实测数据分析,讨论了蚊虫类型变化与地理景观因素的关系,证明了城市化发展对蚊虫种群产生的影响,利于采取有效措施进行蚊媒病的防制.
  • 摘要：地下开采结束后,虽然经过长期的自然压实,开采后形成的地下空洞、岩体中的离层、裂缝和垮落岩块的欠压密、孔隙中饱和水等现象仍将长期存在.在采空区上方兴建建筑物、强排地下水以及老采空区中围岩和矿柱的强度弱化等,都可能打破覆岩中原有的相对应力平衡状态,导致采空区及其覆岩的二次移动和变形,最终使地面出现不均衡沉陷、倾斜岩体沿层面或断层面产生滑动变形、空洞垮落引起地面突然塌陷等现象,进而导致地面建筑物沉陷、局部开裂、倾斜等破坏,突然性塌陷可能造成人员严重伤亡和财产损失.为获得有效的老采空区上方地基稳定性评价方法,以徐州某矿区为例,根据收集的地质资料,应用概率积分法对采空区的沉陷变形及影响范围进行了定量评价;基于9景AlOS影像,应用SBAS方法提取了该区域的沉降量、开采沉陷影像角、高沉降梯度区及后期沉降量;在结合建筑物荷载影响深度与老采空区冒落裂缝带发育高度相对位置关系的研究的基础上,对采空区上方地基的稳定性进行了定量评价,论证了在该区域建设建筑物的可行性,验证了前期预计的准确性:对采空区上方建筑物提出了相应的安全保护措施,为该开发区建设提供了技术依据.本实验丰富了老采空区地基稳定性评价理论、充分利用塌陷地进行建筑、保障地表建(构)筑物安全和节约投资,具有重要的理论和实际意义及广阔的推广应用前景.
  • 摘要：准确高效的获取土地利用信息对生态环境评价非常重要.广东省地处华南热带和亚热带季风气候区,经济作物种类繁多,土地覆盖破碎,为土地利用精确分类带来很大不确定性,而常年多云雨的天气也为有效光学影像的获取带来困难.为提高土地覆盖分类精度,以雷州半岛为实验区,综合应用LandsatTM/ETM、多时相ⅡJ光学影像,以及X波段TerraSAR数据,通过分析不同地物类型在光谱、极化以及多时相特征上的差别,对原始图像进行特征提取.在此基础上融合多源遥感信息的地物特征运用面向对象土地覆盖分类方法获取研究区高精度的土地利用信息.结果显示这一方法能有效提高土地覆盖利用信息获取精度,为研究生态环境变化提供更准确的数据支持.
  • 摘要：基于多发多收(MIMO)体制的合成孔径雷达(SAR)是解决高分宽幅问题的有效途径,MIMO SAR的核心问题是如何设计相互正交的发射波形并实现各发射波形回波信号的有效分离.研究表明,经典的相位编码、离散频率编码等MIMO正交波形不适合实际场景SAR成像,原因在于来自目标点附近区域的回波叠加后会对主回波造成严重干扰,引起成像SNR的下降和图像质量的恶化.最近,德国DLR的Krieger教授最近提出了短时平移正交(shorttermshiftorthogonal)波形的概念,结合距离向的波束形成可实现回波信号的有效分离,是多维度正交波形的一种,但并未对其成像性能进行细致分析.本文从衡量SAR成像质量的具体指标出发,包括综合积分旁边比(ISLR)等,通过理论分析和仿真验证对比了短时平移正交波形和传统编码正交波形的SAR成像性能,研究内容对短时平移正交波形的设计提供参考.
  • 摘要：随着SAR图像分辨率的不断提高,SAR图像的空间信息更加丰富,图像内容更加复杂,地物目标的结构和纹理信息更加明显,细节的随机性和复杂性越来越明显,这些给高分辨率SAR图像分类来带了巨大的挑战.近年来,视觉词包算法作为一种有效的高分辨率遥感图像解译算法受到了学者的广泛关注,然而传统的视觉词包算法在词典的建立过程中采用K均值算法,其初始聚类中心和个数的选取将影响视觉词典大小,从而进一步影响分类效果.本文针对传统视觉词包算法在特征选取以及词典建立方法上的不足,提出了一种改进的适合高分辨率SAR图像的视觉词包分类算法,并以丹麦日德兰半岛农业测试田地区的机载EMISAR全极化数据作为实验数据,首先,提取了高分辨率SAR图像的灰度、纹理以及极化特征,组成局部特征集;然后,在视觉词典建立的过程中,将具有优势的仿射聚类算法代替了对初值敏感的K均值聚类;最后,利用SVM结合直方图交叉核,对高分辨率SAR图像进行分类.实验结果表明,与传统的利用K均值聚类建立视觉词典的视觉词包算法相比,本文提出的分类算法具有更高的分类精度以及更好的分类效果.
  • 摘要：水稻是我国主要的粮食作物之一,生长季内多云雨频繁.水稻叶面积指数(LAI)的变化能够体现其生长和发育的不同状态,同时也是其长势监测、单产预测的一个关键的生态参数.光学遥感是目前反演植被叶面积指数的主要手段,当叶面积指数较大时,冠层的反射信息出现饱和,基于光学遥感手段反演叶面积指数会出现低估问题.合成孔径雷达(SAR)遥感技术能够穿云透雾,受气候影响较少,更易获取植被立体信息,雷达后向散射系数对水稻冠层结构参数的变化有一定响应,利用SAR进行水稻叶面积指数的反演具有无可比拟的优势.本文综述了水稻SAR后向散射机理及其主要的影响因素影以及国内外基于SAR水稻叶面积指数LAI反演方法的研究进展,并对未来SAR水稻监测研究进行展望.
  • 摘要：从事非破坏性研究在考古学中至关重要.在现代考古学中,大区域景观考古相对于传统的分析单体建筑或城市而言变得越来越重要.相对于传统的费时费力的考古挖掘方式,采用现代地球物理和遥感技术进行大区域景观考古可大大缩短工作时间、减少资源消耗,是一种非破坏性的考古研究方式.目前,考古学中用到的数据主要来自航空测量和光学卫星数据.长波段的SAR数据由于具有很好的穿透性,在很久之前曾被用于干旱地区考古调查.除此之外,SAR数据在考古中的应用较少,原因在于考古学应用需要的数据分辨率较高,过去的中低分辨率SAR卫星数据难以满足需求.现在,高分辨率SAR卫星(如COSMO SkyMed和TerraSAR-X)的发展可以满足考古学应用需求,具有较好的应用前景.TerraSAR-X卫星的凝视聚束模式数据的空间分辨率有更大的提高,其方位向分辨率可达到20cm,在考古研究中具有更好的应用前景.本文将用高分辨率凝视聚束TerraSAR-X数据开展干涉分析,检测提取阿尔泰山脉古墓葬群.该初步结果将展示高分辨率凝视聚束TerraSAR-X数据在考古学中具有较好的应用前景.
  • 摘要：星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种主动式微波遥感技术,具备全天时、全天候的对地观测能力.目前,SAR的主要工作模式有条带模式、聚束模式、滑动聚束模式和TOP模式,针对不同的应用需求可以选择不同的工作模式进行对地观测成像.然而,星载SAR受地形起伏、地球曲率、地球自转等多种因素的影响产生了几何畸变,其图像无法直接满足应用需求,因此必须进行高精度的几何校正来满足应用需求.1982 年,Curlander提出了经典的以斜距方程、多普勒方程和地球模型方程为基础的R-D几何校正算法,但是该算法仅适用于条带模式,无法满足更高分辨率的滑动聚束/聚束模式几何校正的要求.本文针对这一问题,在R-D几何校正算法的基础上,通过对空间几何模型、时空映射关系和时频映射关系的研究,完成了对多普勒方程和斜距方程的修正,提出了满足高分辨率聚束/滑动聚束模式的几何校正算法.通过计算机仿真完成了回波信号仿真、CS成像处理、图像像素定位和图像重采样处理,仿真结果验证了修正后的几何校正算法的有效性.
  • 摘要：南极冰盖冻融探测是气候和环境变化研究的重要部分,微波遥感,尤其是合成孔径雷达(SAR)应用于南极冰盖冻融探测的方法具有重要意义.研究基于C波段星载SAR影像进行南极 冰盖冻融探测方法,实现高空间分辨率的南极冰盖冻融探测.通过对于南极冰盖不同区域的后向散射特征和冻融状态变化引起的后向散射变化的分析,确定采用阂值法决策树分类来区分不同雪带.基于干雪带分布信息和海拔高度信息,分别发展了两种决策树分类方法,利用基于图像分割的决策树分类方法来优化分类结果,并利用微波辐射计冰盖冻融探测结果和自动气象站 数据做验证.结果表明利用双极化SAR数据基于两种决策树分类都能够有效地区分南极冰盖雪带的区分,而图像分割和后处理技术可以应用于冰盖冻融探测并取得很好效果.
  • 摘要：高精度的角反射器是合成孔径雷达(SAR)定标尤其是其辐射定标的重要地面参考标准,其合理化设计成为保证SAR辐射定标精度的关键.三面角反射器是使用最为广泛的一类角反射器,其设计通常根据角反射器雷达横截面(RCS)理论公式和载荷、背景参数来进行.角反射器的峰值RCS和不同俯仰方位向RCS理论公式是基于几何光学法(GO)并在波长远大于棱长条件下进行推导的,其适用性存在一定局限.FEKO软件是一款基于积分方程方法的通用高频电磁计算软件,可分析各类形状的目标RCS.本文首先分析FEKO不同计算方法的性能,进而采用矩量法分析等腰直角、正方形、五边形、六边形、圆弧等三面角反射器理论公式与FEKO结果在3dB范围内的吻合情况、分析存在地表反射杂波影响时,上述角反射器的RCS变化特性,从而确定所设计的角反射器形状;最后,通过待定标载荷参数、试验区背景后向散射系数等输入参数,设计相应的角反射嚣尺寸参数.
  • 摘要：湿地是地球上独特的景观,是一种独特的生态系统,是不同尺度的水生态系统和陆地生态系统等多种生态过程相互作用的结果.南矶湿地国家自然保护区所处的赣江口与鄱阳湖交汇的河口三角洲湿地是典型的内陆河口湿地,在全球具有高度代表性,亦是世界同纬度地区保存完好的湿地生态系统之一.保护好南矶湿地,对于构建鄱阳湖生态安全格局,维护区域生物多样性,以及保障长江中下游地区生态安全均具有重大意义.SAR以其全天时/天候的观测能力,以及对地物的穿透能力使其在湿地生态系统探测及景观格局分析中得到了很好的应用.以散射矩阵记录回波信息的极化SAR能够全面记录地物后向散射信息,大大提高湿地生态系统分类及景观格局分析精度.本文在分析南矶湿地自然地物散射特征的基础上,利用两期RADARSAT-2极化SAR数据,通过极化分类方法对极化SAR数据进行解译,并利用Fragstats景观分析软件对不同时期的景观格局进行分析,同时利用Fragstats软件分析南矶湿地的景观格局变化特征,定量分析南矶景观空间格局特征以及变化特征,为鄱阳湖湿地保护提供科学参考.
  • 摘要：海流是海洋中最重要的动力学元素之一,由于SAR海面回波数据的多普勒质心异常与海面运动的径向速度密切相关,因而,近年来基于SAR海面回波数据多普勒效应的中小尺度海流观测技术逐渐成为微波海洋遥感领域的研究热点之一.本文给出了利用多普勒法从ASAR宽幅数据(WSM)中反演海表径向速度的算法步骤,详细描述了算法中各误差的来源及所需要的校正方法.厄加勒斯海流因其独特的地理位置,使其成为验证该算法正确性的理想区域,结果表明径向速度能够较好地反映其路径特征,与地转流的定量对比显示,尽管小入射角范围由于误差存在一定偏差,径向速度能较为准确地定位强流速区域,同时温度图像的对比显示流速较大的区域温度梯度较大.多普勒法反演得到的高分辨率海表流场为进一步探究中小尺度环流特征提供了一种新的技术手段.
  • 摘要：合成孔径激光雷达(SAL)由于其较短的波长对于相对运动速度相同的目标可以产生更大的多普勒频移,所以在成像分辨率及成像时间上,相比合成孔径雷达(SAR)具有显著优势.本文利用蒙特卡洛随机因子方法,根据Kolmogorov大气湍流谱,模拟生成激光在大气湍流作用下的相位屏,研究大气湍流对激光光束相位的退化作用.同时,建立了机载合成孔径激光雷达大气相干长度、大气湍流结构常数同激光信号传输距离的关系,计算退化光束相位信噪比.模拟结果表明:当光束波长不同时,随着相位屏湍流强度的增强,波长较短的光束随信噪比降低率先进入负值区间,说明波长较长的激光信号具有更强的抗噪性.当激光信号相位信噪比大于24.4dB时,经合成孔径雷达回波信号共轭迭代补偿算法补偿,激光图像信号湍流退化效应可基本消除;当激光信号相位信噪比大于0dB且小于24.4dB时,利用补偿算法可以消除激光图像信号部分湍流退化效应;当相位信噪比低于OdB时,补偿算法补偿效果不明显.
  • 摘要：针对机载重轨差分干涉SAR地表形变监测应用需求，本文着重介绍了机载SAR重轨差分干涉的研究现状及其关键技术，实现了高精度运动补偿技术、孔径补偿、地形补偿技术、高精度成像技术和时变基线重构技术。并且，展示了相应的模拟结果。
  • 摘要：基于CS技术的森林三维结构参数反演的技术难点在于植被高度向信号的稀疏表示:(1)满足压缩感知技术的重要条件之一是被反演的信号必须是稀疏的(2)植被高度向信号在空域上往往不是稀疏的.(3)解决植被高度向信号的稀疏表示,即找到一组基使其在该组基下的表示是稀疏的.本文提出一种基于散射机制分解的压缩感知极化层析SAR算法.通过将森林植被高度向信号分解成冠层信号和地面信号,该算法对两部分简单信号分别单独进行基于压缩感知技术的植被高度向信号反演,以解决对多种散射机制存在下的信号的稀疏基选择不合适造成的植被高度向估计误差问题.利用6景法国航天航空研究中心(ONERA)机载SETHI系统全极化SAR数据对上述提出的算法进行真实数据试验,实验结果证明了基于循环谱分析技术的压缩感知层析SAR算法的有效性.
  • 摘要：SAR与光学影像在获取地物波谱特征信息时,其波段范围、数据获取能力、影像特征等方面存在差异,将两者融合,对提高目标识别精度和地物分类的可靠性等方面具有重要意义.鉴于经验模态分解(EMD)较小波变换在非平稳、非线性数据上的分解优势以及不需要预先设定任何基函数的特点,提出了一种基于二维EMD的SAR与多光谱遥感影像的融合方法.该方法首先对滤波后的SAR影像以及经过彩色空间变换的多光谱影像的灰度分量进行二维EMD变换,得到不同尺度的图像.然后对不同尺度的图像采用自适应加权方案进行加权融合,经过EMD逆转换后得到新的灰度分量.最后,通过彩色空间逆变换得到最终的融合图像.融合实验以COSMO-Skymed与高分一号影像为例,分别采用文中方法以及常用的融合方法(IHS、PCA、小波变换)进行融合实验,并从空间分辨率提高、光谱保真度两个方面选择评价指标对融合后图像进行评价.实验结果表明，基于二维EMD的方法得到的融合图像既能保持图像光谱特性,又可以提高图像的空间分辨率.
  • 摘要：新一代星载SAR系统具有高分辨率、短重访周期的优点,使得InSAR技术不仅能进行 大范围地表沉降监测,还可以监测到大型人工线状地物的形变细节,从而对短周期微小形变的监 测和预警成为可能.本文对2013年4月至12月的II幅TerraSAR-X影像开展了基于短时间序列InSAR技术的地面沉降精细测量实验,以上海内环高架路为例,从面、线、点三个层面全方位剖 析城市高架路桥的沉降驱动力.研究结果表明,上海内环高架路桥的形变存在较大的空间差异,且沿线大型交通枢纽处的沉降相对比较严重,说明高分辨率时间序列InSAR技术在城市公共交通 工程形变监测、管理维护和预警方面具有独特优势,并可以为城市管理者对公共交通工程的规划 和建设提供决策支持.
  • 摘要：本文分析了俯冲大前斜视毫米波SAR成像模式,以及在该模式下距离徙动分量对成像的影响,研究了该模式下频谱分析(SPECAN)成像算法,分析了不同方向的运动误差分量对成像的影响,仿真验证了成像算法的有效性,以及运动误差的影响.
  • 摘要：分析D-InSAR技术在矿区地表形变监测中存在的不足,提出采用L波段高分辨率PALSAR雷达数据,基于差分雷达干涉测量技术及L波段的多模式观测数据,对矿区地表形变进行监测.以陕西彬县彬长矿区为研究区,选取2007-2009年6景不同模式下的ALOS PALSAR雷达数据,通过不同模式数据组成3对干涉对,分别获取不同时段的矿区地表形变区域及地表形变量,并对相干性图及形变量进行分析,其监测精度可达到1cm.研究结果表明:D-InSAR技术用于矿区形变监测可以得到有效的监测结果,不同模式下的PALSAR数据结合应用可以为矿区地表形变提供更好的监测效果.
  • 摘要：星载合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)具有大范围、快速、全天候、全天时等优势,在获取高精度DEM等方面具有广泛应用.电离层中含有色散介质和各种尺度的不规则性,是制约InSAR精度的一个重要因素,会对穿过其中的InSAR信号产生色散、时延、法拉第旋转等影响.因此,有必要开展电离层对InSAR信号的影响及校正研究.本文重点从电离层相位延迟、距离向和方位向分辨率下降及相应的校正方法等方面进行了理论分析,分别用X、C、L、P波段进行实验分析了电离层对不同波段星载InSAR的影响.然后针对电离层引起的相位延迟对L波段InSAR测高精度的影响构建了星载InSAR电离层影响模型,最后通过仿真实验验证影响程度和校正效果.实验结果表明:电离层对InSAR的延迟和距离向分辨率影响随着信号波长的增大而增强,特别是对L、P等长波段信号的影响不可忽略;电离层时延对星载InSAR生成的DEM精度会有影响,这种影响与电离层中TEC的分布有关,可通过基线补偿法、加入电离层影响模型等环节进行补偿.最后对更好的校正算法和四维电离层模型进行了展望.
  • 摘要：全极化合成孔径雷达(Polarimetric SAR,PolSAR)提供了比传统SAR更为丰富的地物散射信息和分类特征,能够更加准确地提取地物目标的散射特征.极化目标分解是有效地将PolSAR数据与目标的物理特性联系起来的理论核心.本文将Freeman分解应用于极化SAR图像分类研究中,为了克服其反射对称性假设所导致的表面散射和二次散射的功率为负数问题,本文引入了去极化方位角这一概念来修正Freeman分解的负功率问题,同时修正其本身体散射功率过高估计的问题.首先对PolSAR图像的相干矩阵进行去方位角处理,消除极化方位角对目标的影响;然后对目标进行修正体散射分量的Freeman分解得到能较好区分不同散射地物的三种散射功率分类;最后采用模糊C-均值(FCM)方法对归一化的散射功率进行分类处理.实验结果显示,在对极化分解之前去极化方位角可以有效降低分解结果中的负功率问题,在Freeman分解中修正体散射分量可以明显抑制体散射功率的过估计问题,同时有利于增强PolSAR图像分类精度.
  • 摘要：针对多时相合成孔径雷达图像的变化检测,本文提出了一种基于广义Gamma分布模型和Jeffrey散度的多时相合成孔径雷达图像的变化检测方法.首先,引入广义Gamma分布(GΓD)对多时相SAR图像进行拟合,采用基于对数累积量的参数估计方法(MoLC)计算GΓD的参数;然后,引入Jeffrey散度作为两种分布差异的衡量因子,从而通过使用经验公式计算多时相SAR图像之间的变化差异图.使用GΓD能够对实际场景进行更好的拟合,而Jeffrey散度具有较好的数值稳定性和对噪声的鲁棒性.最后通过对2009年和2010年苏州地区的两幅Radarsat-2图像的实验表明,本文提出的方法有效避免局部方差变化带来的虚警,并能有效检测出变化区域,验证了算法的有效性.
  • 摘要：卫星观测是目前国际上最主要的对地观测手段,但在对海洋、陆地、大气的精细化观测过程中,仅靠卫星难以实现.而无人机平台具有时空分辨率高、机动性强、运行成本低的特点,能够有效弥补卫星观测的不足.因此,对卫星与无人机的协同观测研究成为当前国内外的研究热点,该研究能够为对地观测提供更加有效的手段,为星-机协同观测体系的建立奠定理论和技术基础,具有重要意义。本文介绍了国内外已经开展的卫星与无人机协同对地观测计划,归纳了卫星-无人机协同观测方法,结合卫星规划参数和无人机的时空采样特征,对星-机协同调度规划方法进行了分析.同时,在星-机遥感产品生产方面,对星-机协同遥感产品的反演、多源遥感数据的融合与同化、多尺度时空遥感数据快速流程化处理、遥感产品真实性检验等关键技术进行了介绍.最后,本文对卫星-无人机协同观测体系在中小尺度海洋观测、区域生态环境、灾害和应急等领域的应用进行了展望.
  • 摘要：通过一维FFT转换到方位距离频谱域,将整个成像后的SAR图像频谱分割成多个子视(通常为等宽等间隔的子频谱),得到原SAR图像的子视图.子视图之间的相干性可用来增加船只和海洋杂波的对比度.将该时频技术融合到极化SAR图像中就可以得到各极化通道的子视分解图,然后通过类似极化干涉相干最优技术在整个极化空间中寻找能最大化船海对比度的子视相干图,从而改善后期CFAR检测的检测率和虚警率.实验表明极化时频分析可获得比常规单极化更好的船海对比度.
  • 摘要：SAR图像分割是SAR图像处理的一项关键技术,是进一步进行SAR图像识别、分析和理解的基础,是SAR图像处理到SAR图像分析的关键步骤.SAR图像中相干斑噪声的存在,使SAR图像分割变得非常困难.传统的SAR图像分割算法需要通过预处理抑制相干斑噪声,而此类处理方法在抑制噪声的同时,不可避免地损失目标区域的边缘信息,存在分割边界不完整、分割精度不高等问题,难以满足实际的SAR图像分割需求.针对这一难题,本文以提高分割精度,保护图像的几何结构边缘和提高算法的鲁棒性为目标,提出了一种适用于处理SAR图像分割的改进活动轮廓模型.新模型同时结合SAR图像Gamma分布统计特性的区域信息和边缘信息,首先通过引入基于ROEWA算子边缘指示函数加权非凸的正则化项,定义了新模型的能量泛函.然后极小化能量泛函,建立了水平集函数演化的偏微分方程.最后对水平集演化方程的数值求解,实现了对SAR图像感兴趣区域的分割.分别采用仿真图像和实测SAR图像对新模型进行验证.实验结果表明,新模型对SAR图像具有很强的边缘定位能力,能使目标区域分割更完整.
  • 摘要：双基地机载雷达回波多普勒频率与杂波散射体到接收机距离之间具有很强的相关性,杂波分布呈现出空时耦合特性,双基地机载雷达的杂波特性远比单基地机载雷达复杂,使得杂波抑制问题变得更加困难.空时自适应处理(STAP)所需要的杂波协方差矩阵的估计误差变大,会直接导致STAP算法检测性能的恶化.针对这一问题,本文提出了一种双基地机载雷达杂波抑制的空时自适应处理方法.该方法通过考虑载机速度的观测值与真实速度的误差,利用双基地机载雷达几何配置、系统参数、载机平台速度等信息设计杂波预滤波器,通过对杂波在空域、时域联合补偿抑制大部分杂波,再由降维STAP方法进行抑制剩余的杂波,进而提高STAP算法的动目标检测能力.计算机仿真实验表明,该方法能有效的对几种典型几何配置下的双基地机载雷达杂波进行抑制,降低杂波自由度,进一步改善了降维STAP算法的动目标检测性能.
  • 摘要：神东矿区目前是全球最大的煤炭生产基地,高密度井田、高强度开采将对西北地区生态环境造成深远影响,故分析其采动损害影响,揭示高强度开采沉陷规律,对矿区土地修复与生态重建具有重要意义.采用“2轨+DEM”D-InSAR技术对2012年1月20日至12月21日共13期的RADARSAT-2精细多视(5m)、精密轨道纠正数据进行处理,其中“相位累积式”干涉测量识别出开采沉陷区,“相邻重访周期式”干涉测量获得24d周期性地表形变值.实地调查ORDOS神东主矿区11个井工开采、8个露天开采矿井获得336d活动区域60余处,其中露天开采扰动区30余处,井工开采扰动区20余处(活跃开采沉陷区10余处,残余变形区6处).结合部分矿井2012年地质采矿背景获得如下结论:1.实现了大范围矿区开采沉陷地质环境调查与评价:获得了大范围、长周期的矿区开采沉陷形变场,便于“时-空”相关性分析;2.实现了多工作面开采沉陷地表移动特征值的提取:包含最大下沉值,最大水平移动值,最大倾斜变形值,最大曲率变形值及最大水平变形值;3.实现了多工作面地表移动、残余变形过程相关参数提取与计算:下沉速率,水平移动速率等.实验表明5m精密轨道的高分SAR数据不仅胜任矿区地质灾害详查,还可提取多个矿区地表移动参数,为SAR在矿区开采沉陷应用研究提供了一个很好的范例.
  • 摘要：自1978年第一颗星载SAR——Seasat-A发射以来,世界主要航天大国相继发射了多颗SAR卫星.几十年来,星载SAR传感器的性能不断提高,向着高分辨率、多极化、多模式和星座化等趋势发展.德国和意大利分别完成了SAR-Lupe(5颗)和COSMO-SkyMed(4颗)SAR卫星星座的布置,用于军事侦察或军民两用,欧空局和加拿大也正在积极开发SAR星座任务.SAR卫星星座能够显著提高对地观测能力,既可以通过编队飞行进行双/多站、多角度和干涉成像,还可以通过多星组网大大缩短重访周期,满足对重点区域的密集观测需求.在SAR卫星越来越小型化、低成本的背景下,星座组网正成为SAR对地观测的主要发展方向之一.
  • 摘要：在SAR系统进行测量时,对同一个地区,由于入射角度的不同,导致接收信号在距离向产生不同的频率偏移,因而使得不同测量时间获得的数据在频谱上有一定的偏移.通过对接收数据进行处理,可以将两次或多次测量的影像频谱叠加,从而获得更宽的距离向信号带宽,由此提高斜距分辨率.本文从频谱偏移原理出发,利用两次测量数据的干涉结果,将两次测量数据的频谱进行偏移对准,从而合成为一个具有更大带宽的影像数据,进而提高距离向分辨率.实验证明,通过对两次测量数据进行频谱合成,得到了更高斜距分辨率的影像.一般情况下,基线越大,合成后影像带宽越大,分辨率改善效果越好.理论上,在极限基线下,最大可以获得相当于原始影像两倍带宽的合成影像.但成像质量也受到基线长度的影响,因而也要合理的选择基线长度.
  • 摘要：极化SAR能够根据目标的散射特性进行类型的识别,具有良好的地物分类能力.然而当极化信息趋于饱和时,限制了其分类精度的进一步提高.极化干涉SAR通过分析相干性差异能够区分不同目标,可以有效补充极化SAR分类的不足.本文在Freeman-Durden分解基础上,结合极化最优相干系数,对泰安实验区的L波段PolSAR影像进行基于随机森林的监督分类.结果表明引入极化最优相干系数后总体分类精度得以提高,在一定程度上解决了体散射过高估计的问题.
  • 摘要：空间-表面双站合成孔径雷达(SSBSAR)能以全球导航卫星系统作为发射源,是目前无源SAR领域的研究热点,在军事和民用领域中存在着广阔的应用前景.本文紧密结合我国北斗卫星导航系统的独特性,首先通过信号模糊函数分析北斗地球静止轨道(GEO)卫星作为SSBSAR发射源的适用性,然后为以北斗GEO卫星作为发射源,依靠接收天线在轨道上的滑动提供合成孔径的无源地基SAR提出合适的距离-多普勒成像算法,最后通过仿真分析这种类型的地基SAR的性能特征.仿真结果表明,这种类型的地基SAR能获取比较高质量的SAR图像,可适用于地质滑坡和人造建筑物稳定性的连续监测.
  • 摘要：本文从SAR油膜监测的机理出发,定量分析海表面油膜对雷达后向散射系数的影响.基于Marangoni阻尼理论和非线性波交互机制,建立了一个油膜修改的波谱模型,结合一个理论散射模型建立的模型,可以用来计算不同入射波长、入射角、海洋环境参数和油膜特性等条件下的油膜覆盖海面雷达后向散射系数.以C波段Envisat ASAR溢油观测数据为例,将模型模拟的不同入射角、风速条件和油膜特性参数的油膜覆盖海面的雷达后向散射特系数与实测数据进行了对比.结果表明,在中小入射角和中等风速条件下,该模型计算的油膜海面雷达后向散射系数与实测数据基本一致.
  • 摘要：辐射定标主要工作有两部分:天线方向图及定标常数测算.本文中,天线方向图采用均匀分布目标测量,主要方法是:利用三倍中误差的方法进行非均匀地物的剔除,并对处理后的图像沿方位向进行平均,得到经过一致性处理之后的SAR功率图像,采用最小二乘的方法获得天线方向图模型估值.定标常数测量中,首先对整幅SAR图像沿距离向进行校正.之后,对校正后的图像分别采用峰值法和积分法从图像上提取点目标的能量,计算定标常数.结合大量SAR数据进行了定标实验,并对定标结果进行了分析.实验结果表明,文章采用的均匀分布目标天线方向图在轨测试方法能够很好的拟合出天线方向图.且在定标常数计算中,积分法较峰值法更为稳定.
  • 摘要：在InSAR技术中干涉图和相干图分别反映了地物的几何和物理属性及其变化情况,不同的地物目标的物理属性随着时间变化程度不一样.对多时相相干变化图进行研究在地物分类、变化监测方面有着重要意义.高寒山区的雪盖是融雪径流模型的重要参数,积雪覆盖、冻融状态信息对西部高寒山区的水利发电和农业生产有着重要影响.本文以四川西部达古冰川为例,根据积累的多幅L波段PALSAR传感器的SLC图像进行干涉处理,生成了多时相的相干变化图.对相干变化图的空间相干性和时间相干性进行分离,得到了该地区的多时相时间相干图.以Landsat5、7卫星的TM影像生成的NDVI和NDSI指数作为参考影像,辅助相干变化图的解译工作.根据多时相高寒山区的时间相干图对积雪覆盖、冻融状态进行研究,实现高寒山区的积雪相干变化检测,定性、定量的分析了地形、温度、海拔对相干变化的影响,为进一步根据L波段InSAR研究雪水当量打下基础.
  • 摘要：基于永久散射体(PS)的干涉测量技术可有效克服合成孔径雷达在地表形变监测时所面临的时空失相关和大气效应的影响.PS点不受空间和时间失相关的影响,始终保持着较高的干涉相关性,其准确识别是该技术的关键环节之一.本文针对当前常用PS点目标提取方法需多次手工调整阈值、自动化程度低的不足,从PS点的高干涉相关性和强散射稳定性出发,提出了一种结合相干系数阈值法和振幅离差阈值法的PS点目标级联自动阈值识别方法.在获取相干系数之后,基于概率对比推理(a-contrario)的非参数阈值法可自动提取出相干性最高的候选点,然后根据基于恒虚警率(CFAR)的振幅离差阈值法,选取散射特性稳定的候选点为最终的PS点.该级联阈值法只需根据应用需要在CFAR中指定合适的虚警值,即可实现全自动的PS点阈值检测.利用上海地区19景ALOS PALSAR图像开展的2组实验结果表明,提出的新方法性能优于单一的阈值法,获取的PS候选点分布更为合理均匀,在城区和郊区场景中均获得了较好的检测结果,具有较高的稳定性和适应性.
  • 摘要：土壤含水量是地球水循环中重要的组成参数,对于旱情监测、气象研究及水文监测等领域有着重要的应用意义.主动微波遥感由于具有全天时全天候观测、与地表层土壤物理性质相关性较强、影像分辨率较高等特点,被广泛地应用于土壤含水量反演研究中.合成孔径雷达(SAR)作为一种典型的主动微波传感器,在此项研究中发挥着越来越积极的作用.高级积分方程模型(AIEM)是目前最常用的描述裸土表面后向散射的物理模.虽然由于各参数耦合复杂,AIEM 无法直接用于土壤含水量反演,但众多研究已经证明,利用AIEM 对地表后向散射系数进行模拟能够得到稳定且相对精确的结果.本文在研究中利用理论模型AIEM 模拟裸露地表情况下SAR 的L波段后向散射系数,利用基于组合粗糙度的多项式方法与GA优化BP神经网络的方法分别建立同极化、全极化后向散射系数与土壤含水量之间的映射关系作为反演模型.并利用SMEX03俄克拉荷马州Little Washita流域的L波段AIRSAR数据对两种基于AIEM的反演模型与传统经验模型的土壤含水量反演精度进行了验证,基于AIEM的两种模型反演精度均高于传统经验模型,其中同极化与全极化多元回归分析模型的反演精度最高,均方根误差均在4％左右,全极化GA-BP神经网络模型次之,反演均方根误差为6.56％.结果表明,在AIEM的基础上发展的两种模型对L 波段土壤含水量反演具有一定有效性.
  • 摘要：SIFT算法是尺度不变特征转换算法,在图像处理领域有着广泛的应用,能在一定程度上保证尺度不变性、旋转不变性以及削弱光照的影响.但SAR影像由于成像方式所特有的斑点噪声,利用SIFT算法进行SAR影像之间的匹配并不能得到很好的效果.本文通过研究SAR影像带有地理特征以及斑点噪声的特点,以及SIFT算法在应对噪声以及影像旋转的局限性,提出了针对SAR影像之间匹配的SIFT算法预处理,利用影像与影像之间的空间信息进行匹配,利用SIFT算法进行局部特征点匹配之后,采用RANSAC进行错配点的去除,实现SAR影像的高精度配准,实验结果表明,本文提出的预处理以及错配点的去除给利用SIFT算法进行SAR影像的匹配提供了可能.
  • 摘要：结合全国山洪灾害调查评价工作,研究了利用地面三维激光扫描技术进行小流域山洪沟快速野外调查的关键技术.重点研究了山丘区复杂沟道的激光点云数据植被和地面快速分类算法,利用自然邻近点算法实现点云数据中空洞的插值修补算法,小流域河道断面快速批量计算方法和利用点云数据制作高精度的DEM数据和等高线数据的计算方法等.在此基础上,开发了三维可视化激光点云数据处理软件LIDARVIEW软件,并将上述技术和软件应用于湖南浏阳市宝盖寺小流域内山洪沟调查工作.研究结果表明:地面三维激光扫描技术在获取高精度、高密度的激光点云数据上具有显著的优势,能够极大提高外业调查效率,满足山洪灾害调查和分析评价的要求.
  • 摘要：多源遥感图像融合可以将同一场景不同来源的遥感影像融合在一起,利用它们在信息上的互补性和空间上的相关性,达到提高图像空间分辨率、突出目标特征、优化分类精度和动态监测的目的.合成孔径雷达(SAR)由于其特有的全天时、全天候成像及对一些地物的穿透能力,可以很好地与光学传感器进行互补,对于提高遥感解译和信息提取的精度和效率具有重大的意义.稀疏表示是最近几年信号处理领域的热点之一,并且已经在图像处理和分析领域有了广泛的应用.本文提出了一种基于稀疏表达的SAR和光学影像融合方法.将待融合的多光谱影像进行ⅢS变换得到Ⅰ分量,对Ⅰ分量和SAR影像分别进行稀疏表达得到稀疏系数,然后对稀疏系数进行融合,结合过完备字典得到融合后的Ⅰ分量,最后进行ⅢS逆变换得到融合后的多光谱影像.其中,本文使用SOMP算法求解稀疏系数,以确保不同来源的影像是由相同的字典原子组所表达的.实验表明,无论是从目视效果还是定量指标来评价,本文的方法都要优于传统的融合方法.
  • 摘要：近年来,随着全球各地地震灾害频繁发生,快速准确地了解灾区情况,尤其是建筑物的倒塌情况对应急救援尤为重要.其中,不受气象条件限制的SAR传感器备受关注.鉴于震前数据难以获取以及震后倒塌建筑物有别于完好建筑物的纹理特性,本文尝试基于震后单时相SAR影像利用纹理信息对城区建筑物倒塌程度进行评估,主要贡献有两点:1.以三种统计纹理特征为例,从监督分类的角度对纹理信息在建筑物倒塌程度解译的应用潜力做以探讨;2.将宏观有效性和微观有效性加以区分,引入随机森林算法比较分析各纹理特征对识别倒塌程度的重要性.
  • 摘要：近年来,随着高分辨率雷达卫星遥感技术和中尺度数值预报模式的发展,海气边界层现象的研究有了快速突破,遥感与模式结合分析海气边界层现象动力机制成为当前研究的热点领域.本文将对近年来SAR卫星观测到的大气重力波和锢囚锋等典型边界层过程进行实例研究,同时利用中尺度业务化气象预报模式以及雷达海面成像仿真模型对上述现象进行模拟.建立最优化数值模式行星边界层参数化方案和典型边界层现象的雷达仿真方案,并揭示典型边界层现象发生发展灭亡的内在规律.研究成果可为海洋参量遥感定量反演算法研发、中尺度数值天气预报模式优化和雷达载荷技术参数设计提供理论支撑.
  • 摘要：重庆天气长期处于多雾、多云雨条件下,SAR具有不受天气条件影响的独特优势,在重庆地区城市应用中越来越引起人们的关注.本文基于国产高分辨率SAR数据对重庆市綦江城区建筑物特征提取开展研究,主要包括:(1)通过选取不同滤波方法和滤波窗口大小对SAR数据进行斑点噪声的抑制处理,以图像均值、标准差和等效视数等为处理结果评价指标,定量、定性分析不同滤波效果,确定窗口大小为7×7的Gamma滤波方法能够取得较好的滤波效果;(2)根据滤波结果,基于图像灰度和纹理特征分析,利用灰度共生矩阵计算不同灰度纹理特征和窗口尺寸大小对图像建筑物目标特征的影响,确定用于建筑物分类提取的最佳纹理特征分量和特征组合,结果显示窗口大小为11×11的均值、熵和原始图像组合既保持了图像边缘信息清晰度,同时又减少了小窗口的复杂性;(3)采用SVM监督分类方对纹理特征合成假彩色图像和无纹理特征参与图像提取城区建筑物目标,结果表明利用灰度纹理特征方法提取的建筑物效果明显优于未利用灰度纹理特征方法.
  • 摘要：圆迹SAR是雷达平台绕成像场景作圆轨迹飞行的一种成像方式,极坐标格式算法(PFA)是圆迹SAR的一种高效成像方法,但需通过插值运算将极坐标转换为直角坐标,不仅运算效率低,而且有限的插值核长度会带来成像质量的下降.本文提出一种基于尺度变换的二维重采样方法,避免了PFA算法过程中的插值操作,解决了不同子孔径下波束域的重采样问题和重采样结果的合成处理等问题.通过计算量的理论分析和成像仿真实验,验证新算法相对于现有圆迹SAR PFA算法的优越性.
  • 摘要：随着全极化雷达技术的发展,极化SAR数据在不同领域得到了广泛应用.高质量的极化SAR数据对展开上述应用至关重要.以极化通道不平衡因子和极化串扰为代表的极化误差的存在是影响极化SAR数据质量的重要因素,并将进一步影响极化SAR数据的在具体领域中的应用效果.本文针对极化SAR系统中存在的通道不平衡和串扰因子对极化SAR数据的影响展开研究,利用苏州地区的Radarsat2全极化数据,采用模拟分析的方法,分析探讨了通道不平衡和串扰因子对不同地物的后向散射系数,相对相位,以及极化散射机制的影响.实验结果表明,极化通道不平衡幅度对不同地物后向散射系数影响相同,对HV、vv极化后向散射系数比较敏感,使不同地物的散射角差别减少,同时会改变不同地物的散射分量比重;通道不平衡相位对后向散射系数和散射熵散射角没有影响,但是对不同地物相对相位十分敏感,同时也会影响散射机制;串扰因子幅度对后向散射系数及散射机制影响较小,但是对相对相位影响很大,而串扰因子的相位影响可以忽略不计.该实验结论能为针对不同实际应用的极化SAR系统参数的设计和系统极化定标要求提供理论依据和参考.
  • 摘要：水平集SAR图像分割已经成为SAR图像分割的重要方法之一,但是目前利用水平集方法进行SAR图像分割的时候一般只针对单幅图像,对于多时相SAR图像,传统的水平集SAR图像分割算法则不能较好的利用其丰富的信息.本文提出的多时相水平集分割算法则弥补了这一缺陷.该算法是利用多时相Wishart分布作为多时相极化SAR图像协方差矩阵的概率统计模型,并以此计算出对应的水平集能量项,通过偏微分方程求解水平集函数,实现多时相SAR图像的分割.通过实验分析,该算法能够有效的避免SAR图像的相干斑噪声对SAR图像分割的影响,使分割算法的精度得到有效提高,极大提高了图像分割的准确性.同时算法能够利用多幅SAR图像包含的信息,因此该方法能够分割只利用单幅SAR图像无法区分的地物.同时,该算法中还引入了距离限制项作为水平集函数进化的限制项,有效提高了算法的收敛速度,使得水平集曲线能够快速贴近地物的边界,减少实验计算的时间.本文采用了根河实验区4景图像进行了分割实验,从实验结果可以得知,该方法能够有效的分割油菜,小麦,大麦等地物,且效果良好.
  • 摘要：快速获取大范围地表土壤水分空间分布是一个迫切急需解决的科学问题,而主动微波遥感能够弥补传统光学遥感与被动微波遥感监测土壤水分的不足.本文以河套灌区沙壕渠试验站土壤水分雷达监测为案例,利用BP神经网络技术,建立了雷达后向散射系数反演土壤水分的人工智能模型,经实测数据检验能够满足工程需要,可促进微波遥感在土壤水分监测中的应用与开拓.
  • 摘要：地面沉降是在自然和人为因素作用下,由于地表松散未固结土体压缩而引起的地面高程降低的地质现象,是一种难以补偿的环境和资源损失.随着印度尼西亚雅加达市城市化进程的飞速发展,成片高密度住宅区的修建,地下水的过度抽取、大型地下工程和填海工程的修建等日益频繁的人类活动,使雅加达的地面沉降获得更多关注.为了掌握雅加达地区地面沉降宏观趋势,提高地面沉降减灾水平,利用3m空间分辨率的TerraSAR-X时间序列数据,应用常规两轨法和CPInSAR方法进行了地面沉降监测.在CPInSAR数据处理过程中,利用幅度离散指数和频域相干性等多准则结合的方式更准确的识别地面散射特性稳定的目标,同时采用了永久散射体干涉数据处理技术和小基线子集干涉数据处理技术相结合的处理算法,最大限度地开发时序高分SAR数据中的相干目标相位信息.InSAR监测发现,在雅加达市西侧、勿加泗市北侧各有快速沉降中心一个,其中勿加泗市北侧的沉降中心在2010年12月至2011年2月期间,沉降量可达约6cm.结果显示,基于高分TerraSAR-X数据和DInSAR技术能够掌握雅加达地面沉降的时空态势,为地面沉降防控提供支撑.工作中还发现,市区高层建筑的高程残余相位对地面沉降分析的影响较大,今后应寻求针对性解决方法.
  • 摘要：贵州喀斯特高原山区天气常年多云雨,地块破碎,耕地分布不集中,农作物种植情况复杂多样,传统光学遥感手段难以满足大面积农作物生长监测需要.研究选择贵州省清镇流长现代烟草农业基地单元为研究区域,高分辨SAR数据为试验数据,烟草为典型农作物代表,根据不同地物后向散射特征差异,提取烟草种植分布情况;提取分析烟草后向散射特征,结合烟草生长参数提出一种适用于喀斯特高原山区烟草生长监测模型的方法,旨在解决烟草大面积精准快速监测瓶颈.通过实测数据分析、验证发现:利用支持向量机分类(Support VectorMachine,SVM),烟草识别精度到达了82.03％:后向散射系数与烟草的叶长、叶宽以及叶片鲜重相关性分析,建立线性回归模型,模型基本上能够反应其线性回归的耦合关系.表明高分辨率SAR数据为数据源的新型遥感监测手段能提供丰富的喀斯特高原山区典型农作物后向散射信息,适用于贵州喀斯特高原山区复杂地形地貌及气候条件,能为高原山区现代烟草农业大范围实时遥感监测提供技术支持.
  • 摘要：城市是人类高度聚集、工业发达的社会经济中心,在国家可持续发展中发挥着非常重要作用,城市土地利用变化检测对于城市的管理和规划同样意义重大.本文以浙江省杭州市为研究对象,对城市新增建设用地进行检测.首先对2009年和2011年两期Radarsat-2影像进行配准,选取1000×1000大小的子图像为研究区,进行滤波处理;选取合适的参数,根据变差函数方法提取SAR影像的纹理特征,采用单变量影像比值法,获取代表两个时相特征变化的比值图像;利用阈值分割进行阈值估计,提取变化区域;对变化图进行后处理,得到最终的新增建筑区;最后计算检测率和虚警率,对提取结果进行精度评价.同时,采用分类后比较法进行变化检测,首先基于改进变差函数提取两期的建筑区,再通过比较获取新增建设用地.实验结果表明,基于比值法的变化检测与分类后比较法相比,比值法能够较好地提取出城市的新增建筑用地,但存在一定的虚警,这主要是由于两幅影像的入射角相差较大,在一些未变化区域的亮度值表现出了差异.
  • 摘要：基于成像几何关系的机载SAR原始回波模拟数据可以用来研究机载InSAR定位、InSAR干涉定标、重轨差分干涉等与几何关系密切相关的处理方法以及方法测试等.本文主要研究基于严密几何关系的机载SAR原始回波模拟,建立了雷达天线相位中心与地面目标之间严密的几何关系.雷达天线相位中心的位置与姿态是由POS数据处理获得,雷达天线相位中心及地面目标位置由特定的地理坐标系统来描述.为减少地球曲率的影响,本文依据真实的机载SAR系统参数、POS数据及测区DEM数据,建立局地切平面坐标系,在局地切平面坐标系下描述雷达天线相位中心与地面目标的几何关系,分析了由于飞机抖动引起的雷达天线相位中心姿态变化对雷达波束指向的影响.根据雷达发射脉冲时雷达天线相位中心位置和姿态及照射范围内的真实DEM数据,计算精确的雷达波束指向,对脉冲照射地面范围在方位向和距离向进行等距剖分,模拟每个剖分单元的剖分信息,进行机载SAR原始回波模拟。
  • 摘要：新型SAR系统有着广阔的应用前景和需求,而我国尚未发展应用于小卫星的SAR系统,既基于小卫星的轻小型多极化合成孔径雷达,所以本项目即据此展开.本文通过分析系统的应用需求,提出了载荷和平台的基本要求,在满足基本要求的基础上构建了星载新型SAR系统的基本组成,并论述了平台轨道的初步设计,为了满足应用中对观测幅宽的需求,特别提出了DBF-SAR、紧缩极化等多项关键技术并进行了仿真分析。通过论述和仿真分析证明了项目的可行性和先进性.
  • 摘要：本文选择PALSAR全极化数据和宜良县森林资源二类调查数据作为数据源,首先对PALSAR全极化数据进行了定标、多视和配准处理.在此基础上,选择了Pauli、Krogager 、Freeman-Durden和Cloude-Pottier算法进行了极化分解研究,利用宜良县森林资源二类调查数据中的地类和森林类型作为已知地物覆盖类型,比较分析了四种目标分解算法对不同地物类型的分解结果.Pauli分解算法可以清晰的分辨出植被、建筑和水体,Krogager和Freeman-Durden分解算法可以清晰的分辨出植被和水体,但有一部分农地和幼林没有分辨出来,Cloude-Pottier分解算法分辨效果不是太好,仅仅能够分辨出植被,对于水体、建筑和农地的效果不理想.
  • 摘要：宋六陵历经苍桑、历史上几遭损毁,地面建筑已荡然无存,但作为江南最大的皇家陵园,对于研究南宋历史和文化具有重要价值.本文主要介绍模拟陵和经过钻探验证的光宗陵和徽宗后陵的探测成果.结果表明高密度电阻率是比较有效的考古地球物理勘探方法.既适用于前期面积性初勘工作,也适用于后续的精细勘探过程.高密度电法、地震勘探(包括地震映像)以及探地雷达等多种地球物理方法联合勘探有利于对异常目标的判断和识别.经过文物部门的钻探验证,针对宋六陵的综合地球物理方法取得了不错的应用效果.
  • 摘要：对于高分辨率星载SAR系统,由飞行轨迹非直线性和“停-走”假设引入的相位误差不可忽略.本文提出了一种补偿上述误差的方法.首先,在传统等效斜距模型的基础上提出了一种修正的斜距模型,该模型能够更加精确地描述卫星飞行轨迹;在此基础上,推导了“连续运动”模型下的回波信号表达式,并得到了其二维频域表达式;其次,分析了误差相位在二维频域的表现形式;最后,提出了一种精确补偿上述误差相位的方法.计算机仿真实验验证了该补偿方法的正确性及有效性.
  • 摘要：天津市已成为我国地表沉降严重的城市之一,为了监测天津市地表沉降,本文采用了PS时间序列技术——PSInSAR技术和SBAS技术,分别对天津市北辰区附近区域2009年10月11日到2010年10月9日之间的17幅TerraSAR-X SAR数据进行周期为一年的沉降监测实验,两者的实验结果表现出较好的一致性,说明了该结果的可靠性.同时通过对沉降结果分析,发现该实验区有三处沉降严重的地方:分别位于实验区中部、北部和东南部,且最大沉降速率达到-18.50mm/yr,为地方政府提供了预防沉降灾害的决策依据.
  • 摘要：高机动目标检测是空间微波对地遥感技术领域未来发展的重要方向.针对目前星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,简称SAR)运动目标测速精度低的问题,本文提出了一种基于多角度观测的成像模式,实现对动目标速度的高精度估计.目标的运动会导致多普勒信息的变化,目标的方位向速度会引起多普勒调频率的改变,造成方位向信号散焦,在不同观测角度成像结果中目标在方位向移动;目标的径向速度会引起多普勒中心频率变化，且该变化只与径向速度有关,在不同观测角度成像结果中目标位置相同，则需要两颗卫星完成对径向速度的估计。利用动目标多普勒信息的改变,在建立了星载SAR多角度观测运动目标空间几何关系模型基础上,推导了基于多普勒调频率变化反演目标方位向速度的公式和基于两颗卫星反演目标径向速度的公式。分析了分辨率、卫星速度及斜视角度等对测速精度的影响，弥补了传统GMTI测量目标径向速度的缺陷,且提高了测速精度。最后通过计算机仿真实验,验证了本文所提出方法的有效性和精确性。
  • 摘要：永久散射体雷达干涉测量技术(PS-InSAR)被认为是形变时空演变监测与分析最为有效的技术手段之一.如何从时序SAR影像中有效自动识别永久散射体(PS)是PS-InSAR技术应用的关键环节之一.本文基于模糊集理论与PS点的属性特征,提出了模糊PS点的概念,设计了一套PS点的模糊识别理论与方法.该方法通过模糊集理论把PS点的特性模糊化,得出PS点的模糊描述,一方面解决了传统PS点识别方法的“非此即彼”判断带来的逻辑悖论,另一方面为提高实用PS点密度提供了量化依据.选取太原古交城区和山区两块实验研究区,以2012年4月至2013年1月时间跨度的27幅TerraSARX影像为数据源,得到了不同隶属度阈值下实用PS点的模糊选择结果,对比分析了利用模糊方法和传统方法选出的PS点的特性.实验结果表明:模糊PS点方法可有效合理地增加实用PS点,为PS-InSAR技术的应用提供新的理论依据.

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