基于机载多基线PolInSAR的森林冠层高度反演

以美国航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)、欧洲航天局(European Space Agency,ESA)、加蓬航天局合作的AfriSAR项目中的Lopenp和Mondah为实验区,以L波段的多基线全极化无人驾驶飞行器合成孔径雷达(unmanned aerial vehicle synthetic aperture radar,UAVSAR)数据为数据源,分别采用高度偏差(height variance,VAR)方法、偏心率(eccentricity,ECC)方法和平均相干幅度与分离度乘积(product of average coherence magnitude and separation,PROD)方法、原点到拟合直线距离与分离度乘积(product of fitted line distance from origin and coherence separation,LINE)方法进行基线选择,并基于地面随机体散射模型(random volume on ground,RVoG)三阶段方法反演森林...     

线性变化消光S-RVoG模型的多基线PolInSAR森林高度反演

随机地体散射(random volume over ground,RVoG)模型广泛应用于极化干涉合成孔径雷达(polari-metric synthetic aperture radar interferometry,PolInSAR)森林高度反演当中.该模型假设森林是随机均匀同质体,模型中消光系数为恒定值,未充分考...     

多基线极化干涉SAR植被高度反演方法

针对传统单基线PolInSAR三阶段植被高度算法,反演易受到噪声因素影响导致反演结果精度较低等问题。文中采用几何结构最优法和高程精度最优法两种多基线PolInSAR植被高度反演方法,结合瑞典北部E-SARP波段数据,验证得出两种多基线算法植被高度反演的精度以及其在不同植被高度覆盖区的适用条件。实验结果表明两种多基线方法植被高度反演精度相对传统单基线算法分别提高44.05%和22.11%,且当两种多基线方法同时反演植被高度时,植被高度大于10m时采用几何结构最优法较好;植被高度小于10m时采用高程精度最优法。     

采用PolInSAR技术反演植被高度的算法应用与研究进展

极化合成孔径雷达干涉测量（polarimetric interferometric synthetic aperture radar,PolInSAR）技术是提取植被高度的有效手段,应用其进行植被高度反演已经有20多年的历史。旨在通过分析近年来国内外基于PolInSAR技术的植被高度反演研究的现状,以全面、深入了解当前国际研究动态。     

森林高度的单基线P波段PolInSAR反演北大核心CSCD

针对传统三阶段方法难以适用于P波段极化干涉合成孔径雷达(PolInSAR)植被高反演难题,该文采用先验信息对消光系数进行固定,在此基础之上,对经典三阶段算法中地体散射幅度比为0的假设进行参数化。通过模拟实验验证新方法相比已有方法在不同地体幅度比条件下均能得到较好的反演精度,且固定消光系数不会引起树高显著偏差。最后,利用2景E-SAR P波段全极化数据进行树高度反演。实验结果表明,新方法反演树高的均方根误差(RMSE)为3.43m,相比已有方法,RMSE提高的幅度为35.7%,有效提升了传统三阶段算法的适用范围。     

稳健的多基线SAR干涉相位估计

针对传统多基线合成孔径雷达干涉相位估计方法存在稳健性不高、适应性不强的问题,该文提出一种稳健的多基线合成孔径雷达干涉相位估计方法。利用最大似然频率估计准则从最短基线干涉图中提取每一复像元随基线变化频率的粗略估计值,并把提取的粗略频率通过共轭复乘补偿给相应的抽样复干涉信号,来降低抽样复干涉信号频率,避免了干涉基线间隔过大导致的抽样复干涉信号频谱混叠现象,从而克服了干涉基线间隔对长基线干涉相位估计精度的限制。实验结果表明,该方法不受干涉基线间隔的限制,能较为精确地获得长基线干涉相位估计值,对多基线干涉合成孔径雷达技术应用拓展以及高精度地理信息系统构建等具有参考价值。     

多基线合成孔径雷达干涉相位估计方法探讨

针对多基线SAR干涉相位展开方法精度与效率之间难以兼顾的问题,文章提出一种高效稳健的相位展开方法:利用基于修正矩阵束模型的联合相位梯度估计技术快速和精确地从较短基线干涉图获取长基线干涉相位梯度,以增加算法的精度和效率;建立基于干涉图相干系数(或伪相干系数)以及相位微分偏差的相位质量图指导展开路径,以保证沿最优路径展开长基线干涉像元,有利于降低误差传递效应,提高相位展开精度;引入量化跟踪策略,减s少搜索最佳展开路径所消耗的时间,提高方法效率。仿真数据处理结果表明此方法具有精度及效率较高、稳健性较强的特点。     

基于PolInSAR三分量分解的建筑物高度向信息提取方法

传统的基于InSAR提取建筑物高程的方法难以区分同一分辨单元内不同散射体的高度信息.文中提出一种基于PolInSAR Freeman三分量分解的城市建筑物高度向信息提取方法,可有效获取同一分辨单元内不同散射体的散射中心.首先对极化干涉互协方差矩阵进行Freeman三分量分解,分离不同散射机制对应的相位中心,然后根据相位信息重建建筑物三维模型.利用覆盖美国加州Richmond地区的两景高分辨率TerraSAR-X极化SAR数据进行实验,结果表明,PolInSAR三分量分解能够分离同一散射单元内不同散射体的相位中心,从而有效提取出建筑物高度向信息及其三维模型.     

一种改进的PolInSAR PCT方法反演植被垂直结构

针对传统PCT方法中“相干相位-幅度联合反演算法”的缺点,采用RVOG模型,利用改进的非线性迭代算法反演植被高、地表相位.改进的非线性迭代算法不仅充分利用不同极化方式对应的复相干系数,同时兼顾复相干系数的先验统计误差,提高参数解算的可靠性,进而提高PCT结果的反演精度.最后,采用两景德国E-SAR数据进行实验,实验结果表明：文中提出的方法能较好地反映植被的垂直结构信息;植被冠层对应的平均相对反射率函数近似服从高斯分布;反演的相对反射率值与植被的种类、密度存在一定关联.     

星载InSAR基线估计算法分析

根据干涉合成孔径雷达（InSAR）高程测量原理,基线是InSAR系统得以实现的前提,它的精度对地面高程的精度影响很大,因此如何确定基线受到人们的重视,提出了许多基线估计算法。本文首先给出了基线定义,然后介绍了各类基线估计算法的原理,最后比较了各类算法的优缺点。     

基于多波束雷达测高的地形高度匹配算法研究

近几年来地形辅助导航系统(TAN)受到广泛重视并已成功应用。该系统的核心之一是地形高度匹配算法(TEM)。本文在分析单波束雷达测高互相关匹配算法(COR)的基础上,提出一种基于多波束雷达测高的互相关匹配算法,该算法将一维COR匹配算法扩展到二维中,并建立相关模型,利用二维COR匹配算法搜索计算飞行器位置。导航仿真结果表明:该算法的匹配精度、地形适应性都要优于一维COR匹配算法。     

最大似然估计的改进多基线InSAR解缠算法

多基线InSAR相位解缠算法能够突破相位欠采样及相位连续性假设的问题,可获得比单基线更为精确的解缠结果,但现有的多基线相位解缠算法存在噪声鲁棒性差或运行时间长的缺点。为提升精度减少运行时间,该文提出了结合最大似然估计算法与扩展卡尔曼滤波算法的多基线相位解缠算法。该算法首先对基于最大似然估计算法重建的预估地形高程进行误差点判断,之后利用扩展卡尔曼滤波的方法对误差点高程进行重建,获得最终估计的地形高程。为验证算法的适用性,采用模拟数据和实测数据进行实验处理,以归一化均方根误差和算法运行时间作为评价指标,将此算法与最长单基线最小费用流解缠算法、最大似然估计多基线解缠算法和最大后验估计多基线解缠算法进行比较,实验结果表明该方法精度较高、运行时间较短。     

一种基于多基线组合频率估计的相位展开方法

提出一种新的多基线干涉SAR相位估计方法。该方法选取适当的基线组合,用最大似然估计器提取每一复像元（随基线变化的）频率,在展开最短基线干涉相位基础上,最终获得长基线干涉相位估计值。该方法简单有效,且不需要进行大量的迭代运算;甚至当最短基线较短时,不需要进行干涉相位展开。仿真数据处理结果验证了本文方法的有效性。     

青藏高原植被覆盖度与地形相关性分析

提取青藏高原海拔高度、坡向,用分级分类的方法综合分析了青藏高原植被覆盖度和地形的相关性,利用30 m ASTER GDEM数据、Landsat影像数据及植被类型等资料,结合ERDAS和ArcGIS 9.3软件对青藏高原DEM进行处理,计算NDVI,研究得出的主要结论如下:1青藏高原海拔高度在4 500 m处的NDVI最高;5 500 m之后的NDVI逐渐降低,海拔与植被覆盖度呈负相关;2青藏高原北坡、西北坡和东北坡的NDVI较高,南坡的NDVI较低,阳坡的NDVI较高,阴坡的NDVI较低。     

顾及地形因素的S-RVOG模型和PD相干最优算法联合反演植被高度

针对极化干涉SAR植被高度反演中RVOG模型未考虑地形影响,且三阶段算法受到地面相位估计误差和纯体相干性估计误差影响,提出了一种植被高度反演思路,采用考虑地形因素的S-RVOG模型作为反演模型校正地形影响,同时引入PD相干最优算法用于改善三阶段算法中直线拟合地表相位估计和纯体相干性估计精度。为验证算法的有效性,首先采用欧空局提供的PolSARpro软件模拟了不同地形坡度水平的PolInSAR数据进行仿真试验,然后采用德国宇航局提供的E-SAR机载全极化SAR数据进行真实植被场景测试,并进行了定性和定量分析。结果表明,本文方法对于不同坡度水平数据,均能有效改善传统RVOG反演模型中地形影响和三阶段算法自身误差影响,反演精度更高。     

PolInSAR森林高度反演中方法及波段选择引起的不确定性分析

森林高度是反映森林资源数量和质量的重要参数,极化干涉合成孔径雷达PolInSAR (Polarimetric Synthetic Aperture Radar Interferometry)技术在森林高度反演中极具潜力。由于森林散射特征受波长影响明显,由此引起的散射机理差异使得基于PolInSAR技术反演的森林高度结果具有很大的不确定性。为了定量化该不确定性的影响,本文以模拟森林场景为例,对PolInSAR技术森林高度反演中常用的4种方法——极化相位中心高度估测法、复相干相位中心差分法、复相干幅度反演法以及相干幅度、相位联合反演法,以及它们在常用的4个微波波段P、L、C和X中的森林高度估测结果进行了分析;明确了匀质森林场景中,算法、波段选择引起的森林高度估测结果的不确定性。研究结果表明：在森林场景基本一致的情况下,估测算法的选择直接影响森林高度估测结果,其中复相干幅度反演法在4个波段的估测结果中精度均最高,但各估测点的估测结果离散度及不确定度较大。波长对4类估测方法估测结果的影响差异明显：复相干幅度反演法的反演结果几乎不受波长的影响,而相干幅度、相位联合反演法受波长影响明显,在P和L波...     

利用重力梯度估计海底地形

利用重力异常估计海底地形目前是获取全球海底地形的主要方法.论文对利用重力梯度(在短波波段它比重力异常对地形更加敏感)估计海底地形的方法进行了研究.论文设计了频域和空间域两种估计方法,并利用卫星测高推导的垂向重力梯度数据对这两种方法进行了测试.     

基于S-RVoG模型的PolInSAR森林高度非线性复数最小二乘反演算法

针对经典的PolInSAR森林高度三阶段几何反演算法在单基线条件容易受到地体幅度比假设以及地形坡度影响的问题,从测量平差角度提出了基于S-RVoG模型的PolInSAR非线性复数最小二乘森林高度反演算法。该算法不再需要假设某一个极化通道地体幅度比为零,且采用考虑地形坡度影响的S-RVoG模型作为平差模型。为了验证算法,本文采用欧空局BioSAR2008项目提供的3景P波段极化干涉SAR数据进行两组单基线森林高度反演试验。结果表明,在单基线条件下,基于RVoG模型的非线性复数最小二乘算法反演结果优于三阶段几何反演算法,而基于S-RVoG模型的非线性复数最小二乘算法进一步提高反演精度,对于坡度较大区域(坡度>10°),精度平均提高了18.48%。