星载分布式InSAR目标定位模型研究

针对星载二号分布式干涉合成孔径雷达系统目标定位的问题,以双基成像模型为基础,推导了雷达发射信号时刻与接收回波时刻卫星平台位置及速度发生变化的三维目标定位方程,给出了解算过程中的数据处理策略。文中采用星载分布InSAR干涉影像进行的无控制点条件下的定位和精度检测实验,验证了模型和数据处理策略的有效性和准确性。     

用RPC替代星载SAR严密成像几何模型的试验与分析

将推扫式光学卫星遥感影像与雷达影像的成像特点进行比照和分析,从理论上阐述RPC模型拟合SAR严密几何成像的可行性.然后,介绍求解RPC参数的基本方法和流程.在实验部分,采用不同分辨率的SAR数据作为实验数据,计算分母不同且为三阶的RPC模型拟合严密成像几何模型的残差.实验结果证明,无论对高分辨SAR影像或是中低分辨率的SAR影像,RPC模型拟合严密几何成像模型都达到了较高的精度,可以取代严密成像几何模型进行摄影测量处理.     

星载InSAR高程提取的误差因子分析

从基线沿水平向分解的InSAR基本原理出发,推导出星载InSAR高程公式;然后根据斜距、基线、相位、基线倾角、入射角、高度等量之间的几何构形及存在的函数关系,推导出星载InSAR影响高度精度的误差公式,并定性和定量地分析斜距、基线、相位、基线倾角、入射角、水平基线及垂直基线等测高精度因子的相关性及与对高程误差的影响,明确基线长度和方向对测高精度的影响;最后,针对星载InSAR高程提取的特点,提出一些提高测量精度的参考和建议.     

三维模型几何质量评价方法

随着三维可视化技术的广泛应用,高精度三维模型在生产应用中具有迫切需求。然而,目前大部分研究集中在如何提取三维空间信息,而对重建后三维模型的质量问题研究相对较少。本文将三维模型分解到基元点、基元线和基元面,提出了一种评价三维模型几何质量方法。以南京大学校园为实验区,针对人工建模获得的三维建筑物模型,随机选取其中30个模型进行了质量评价实验。该研究能有效对三维模型的几何质量进行定量评价,对人工或自动三维建模作业有重要的指导意义。     

InSAR变形监测方法与研究进展

变形监测是星载InSAR技术应用最为成熟的领域之一。本文首先介绍了InSAR变形监测的基本原理和卫星数据来源;然后对InSAR变形监测方法进行了系统性的分类,分析了D-InSAR、PSInSAR、SBAS-InSAR、DS-InSAR和MAI等方法的技术特点和适用范围;进而从应用的角度分析了InSAR技术在城市、矿山、地震、火山、基础设施、冰川、冻土和滑坡等领域的研究现状和不足之处;最后总结出InSAR变形监测在多维形变和低相干区测量、大气和轨道误差去除和精度评定等方面的前沿问题。     

卫星激光测高严密几何模型构建及精度初步验证

采用星载激光测高仪辅助提高卫星立体影像几何定位精度特别是高程精度,已经得到了航天摄影测量界的重视,计划于2018年发射的高分七号卫星上将同时搭载光学立体相机和激光测高仪。虽然,已有相关文献针对美国的ICESat(Ice,Cloud,and land Elevation Satellite)卫星上搭载的地球科学激光测高系统(Geo-science Laser Altimeter System,GLAS)的几何模型和产品精度作了相关介绍,但对其严密的几何定位模型和精度验证目前还没有系统性的阐述。本文较全面地对激光测高卫星的严密几何模型进行了构建与精度分析,并选择ICESat/GLAS的0级辅助文件,采用严密几何模型重现了2级产品的生产过程。将本文计算的结果与ICESat/GLAS的结果进行了对比分析,其中基于几何模型的高程误差约11 cm,平面误差在3 cm以内,表明所提出的严密几何模型的正确性,同时采用新发射的资源三号02星的激光测高数据进行了初步处理和验证。相关结论可为国产高分后续卫星的激光测高数据处理提供参考。     

基于有理函数模型的星载SAR影像几何校正

主要研究了面向星载合成孔径雷达SAR(Synthetic Aperture Radar)影像几何处理的有理函数模型RFM(Rational Function Model)的建模、求解和应用方法。首先采用与地形无关的方式,利用严密的距离-多普勒模型(Range Doppler,RD)构建虚拟控制点格网来进行RFM建模,实现了一种RFM模型参数的快速无偏解算新方法,能够取得相对于RD模型很高的拟合精度,在几何定位功能上实现了对RD模型的有效替代,同时大大提高了计算效率。然后在此基础上利用RFM模型实现了星载SAR影像的快速几何校正,为了提高几何校正结果的绝对定位精度,引入少量地面控制点对RFM模型进行了像方改正处理,以消除SAR影像几何定位的系统误差,并利用ENVISAT ASAR数据的实验结果验证了本文方法的有效性。     

星载寄生式InSAR系统相关性及相对测高精度分析

结合星载寄生式干涉合成孔径雷达(InSAR)的工作原理及高稳定频率源的工作特性,给出了时间和频率同步误差模型。基于该误差模型,分析了时间和频率同步误差对干涉相位的影响,首次推导了同步误差导致的信号去相关。基于星载寄生式InSAR系统的空间几何关系和图像信号模型,详细分析了热噪声、模糊、量化噪声、基线、方位向、配准误差及体散射等去相关效应,给出了考虑上述全部去相关因素时系统的相对测高精度,并仿真分析了以Envisat为主星的寄生式InSAR系统在ASAR雷达7个不同波位下的相对测高性能。理论分析和仿真结果表明,在合理选择轨道和雷达参数的前提下,系统可以达到很好的测高精度。     

三维模型几何质量评价方法北大核心CSCD

随着三维可视化技术的广泛应用,高精度三维模型在生产应用中具有迫切需求。然而,目前大部分研究集中在如何提取三维空间信息,而对重建后三维模型的质量问题研究相对较少。本文将三维模型分解到基元点、基元线和基元面,提出一种评价三维模型几何质量的方法。以南京大学校园为试验区,针对人工建模获得的三维建筑物模型,随机选取其中30个模型进行质量评价试验。结果表明该研究能有效地对三维模型的几何质量进行定量评价,对人工或自动三维建模作业有重要的指导意义。     

北京地区时序InSAR对流层延迟校正方法研究

对流层延迟是合成孔径雷达干涉测量(InSAR)的一个重要误差源,如何正确估计并从干涉相位中分离出对流层延迟是获取高精度InSAR产品的重要步骤.针对上述问题,该文利用Sentinel-1数据,以北京地区为研究区域,采用相位高程比、GPS天顶延迟校正图、InSAR通用型大气改正在线服务(GACOS)和第五代欧洲中尺度天气预报再分析产品(ERA5)这4种模型或数据生成对流层延迟,对该地区2017年1月8日-2017年7月31日生成的干涉图进行校正,并分析了 4种手段的校正效果.结果表明,对单个干涉图来说,在山区相位高程比的校正效果最优,在平原地区GACOS和ERA5最优且相差不大;但对于形变的时间序列来说,GACOS与GPS的形变结果最为符合,且略优于ERA5;相位高程比虽然能显著降低标准差,但不能明显改善时序结果;GPS-ZTD方法受制于空间分辨率,较其他方法改正效果略差.     

利用系统几何纠正提高ALOS PRISM影像有理函数模型精度的研究

有理函数模型（RFM）作为一种通用的传感器几何模型在星载推扫式光学卫星影像的处理中得到了广泛的应用。但是,ALOS卫星平台高频颤振引起RFM在替代PRISM传感器校正产品的严密成像几何模型时精度低,使得传感器校正产品的RFM精度无法满足测绘应用中提取DEM的需求。针对该问题,提出采用系统几何纠正产品替代传感器校正产品进行测绘生产的方法。首先通过对系统几何纠正产品特性的分析,建立系统几何纠正产品的三维几何模型,并从理论上论证该产品的三维几何模型可以被RFM高精度替代,可以支持测绘中DEM提取的应用。利用ALOS PRSIM传感器的前后视构建的立体像对,进行空间前方交会,验证了理论和方法的有效性。由于系统几何纠正产品与卫星平台无关的特性,该方法可以在其他星载推扫式光学卫星应用中推广。     

利用星载InSAR技术获取DEM及误差来源分析

星载干涉合成孔径雷达(InSAR)技术是一种高效的数字高程模型(DEM)获取方法,对其展开探讨具有十分重要的意义。本文对InSAR高程测量原理进行简要概述,提出获取DEM的相关技术流程,并分析了利用星载InSAR技术获取DEM的误差来源。     

减少有理函数模型中高次项的初步研究

本文简要介绍了有理函数模型(RFM)的原理与方法,给出了利用地面控制点分别针对单片和立体影像的RFM系统误差改正方法。在实际应用中,虽然全三次项形式的RFM可以保证高精度,但是其计算量非常庞大,为此,我们探讨了减少RFM中高次项的可行性,并研究了其在立体模型重构与正射影像纠正中对精度的影响。最后,使用中国西藏、北京和芬兰的三个IKONOS影像立体像对数据进行了相关试验,结果表明,在一定影像范围内,RFM和地形无关,不论是平原、丘陵,还是高山地,在一定影像范围内仅使用RFM的二次项形式可以满足单片正射影像纠正和立体模型重构等应用要求。     

星载InSAR立体基线定标方法

在专用的星载InSAR系统中,基线矢量精度是影响地面高程精度的主要因素之一,对其进行定标能有效提高目定标位的精度。目前,基线定标方法多采用简化的二维平面模型,该模型忽略了顺轨基线分量,导致其定标精度不高。针对此模型存在的不足,提出了一种符合星载InSAR工作特点的立体基线模型,通过建立局部移动坐标系,简化定标参数,优化处理过程。仿真数据处理结果表明,该方法能完成高精度InSAR基线矢量定标,可为星载InSAR系统定标提供支撑。     

InSAR基线对干涉图的影响分析

基于InSAR技术的基本原理,在h=0处进行了泰勒级数展开,推导了干涉相位组成。根据干涉相位组成论证了基线对影像相干性、高度灵敏度、平地效应及干涉SAR系统距离分辨率等的影响,利用数据进行了仿真实验,指出了基线长度对干涉图的影响程度,对合理选择干涉像对具有指导意义。     

星载InSAR在地形测绘中的误差来源分析

合成孔径雷达干涉（InSAR）技术是最有效的测图手段之一,然而InSAR地形测绘过程中极易受到各类误差的影响。本文探讨了国产SAR卫星无法业务化干涉的主要原因,并从卫星的干涉几何出发,研究了InSAR在地形测绘中的误差来源,研究表明,主星定轨误差、斜距测量误差、基线测量误差以及相位误差是地形测绘中的一级误差源。最终对一级误差带来的高程误差进行了定量分析,并对部分一级误差进行了分解,定位了二级误差源。     

不同分布模式电离层对星载InSAR测高精度的影响及校正

电离层总电子含量(TEC)会使合成孔径雷达干涉测量(In SAR)信号产生相位延迟,进而影响生成DEM的精度,特别是对L和P等长波段信号的影响不可忽略。因此,针对不同TEC分布模式的电离层开展研究,构建了电离层对星载In SAR测高精度的影响模型,提出了相应的校正方法,并进行了仿真实验。实验表明对于特定波长的In SAR信号,不同TEC分布模式对In SAR测高精度的影响不同:TEC均匀分布的电离层模型对In SAR测高精度的影响较小,并可通过相位解缠、基线估计等环节进行很好的补偿;而TEC不均匀分布的电离层模型对In SAR精度的影响较大,仅靠相位解缠等过程不能较好地消除,必须通过向干涉图中加入电离层影响模型予以纠正。     

GPS对流层延迟改正模型及其InSAR应用研究

分析对样本点与待插值点间水平距离和高差赋予不同影响因子的改进反距离加权内插法(IIDW)。试验表明,改进的反距离加权内插法在GPS对流层内插方面内插精度优于传统反距离加权内插法,但是在将内插值应用到InSAR干涉图对流层延迟时,高程差对对流层延迟的影响却很小。     

利用有理函数模型的几何定位仿射变换方法

针对高分辨率遥感影像在应用严密成像模型处理时存在求解参数众多、数值解算精度不高的问题,该文提出了基于有理函数模型(RFM)对几何定位进行仿射变换的方法。首先采用高分辨率遥感影像基于有理函数模型系数进行无控制点直接定位;然后利用控制点变化趋势制定控制点布设方案,并选取最优控制方案进行仿射变换;最后基于像方仿射变换进行误差补偿,从而实现减小高分辨率遥感影像存在的系统误差。以IKONOS遥感数据进行几何定位实验,结果表明:本文方法可以有效地提高高分辨率遥感影像的几何定位精度。