复杂地形区域合成孔径雷达正射影像制作方法研究

摘要

合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar,SAR)作为一种主动式传感器,为完成多云多雾复杂地形区域的测图任务提供了重要平台。但因SAR为斜距成像,由地形起伏引起的影像几何失真大、辐射畸变突出,在高山地区表现得尤为突出,从而阻碍了从SAR影像中提取信息,并与其它具有地理参考的信息的综合应用。为了充分发挥SAR的应用潜力,对于SAR正射影像制作方法的研究具有重要的理论意义和实用价值。本文以“国家西部1∶50000地形图空白区测图工程”为研究背景,针对SAR影像的固有特征和横断山脉等复杂地形区域获取地面控制点困难等问题,提出了一套在稀少控制条件下,SAR影像DOM(DigitalOrthophotoMap,DOM)的制作方法及技术流程,其主要贡献如下:(1)在分析无地面控制支持下SAR影像直接定位原理的基础上,详细推导了一种基于最小二乘的数值解法;(2)在分析比较了直接优化模型参数纠正法和间接优化模型参数纠正法的基础上,对原有的纠正方法进行了改进,提出了一种稀少控制下基于R-D模型的高精度、实用化的SAR影像正射纠正法;同时,针对SAR影像数据量大、逐点处理速度慢的问题,提出了一种基于格网的快速处理算法,从而有效地提高了SAR影像的纠正效率;(3)由地形通过地面散射面积引起的辐射误差不容忽视,入射角越小,误差就越大,尤其是高海拔地区。因此,本文基于SAR影像地理编码模型和DEM详细推导了计算散射归一化面积的整个过程,从而有效地实现了SAR影像的地形辐射误差校正。(4)针对SAR影像存在严重的阴影叠掩现象,单一侧视方向的SAR影像无法满足地物调绘、DOM制作等要求的缺陷,本文提出了一种基于坡度坡向的多侧视方向SAR影像融合的方法,从而实现了SAR影像上阴影叠掩信息空白区灰度的有效补偿。该方法主要涉及:SAR影像阴影叠掩区的检测与提取算法、基于决策树规则的多侧视方向SAR影像融合法。另外,本文基于上述的原理及方法,利用VisualC++6.0开发平台,在自主软件“ImageInfo-雷达测图工作站”的基础上研发了相应的软件模块,从而为顺利完成西部测图任务提供了技术和软件支持。

目录

致谢

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究目的与意义

1.3 SAR影像几何纠正的国内外研究现状

1.3.1 国外研究现状

1.3.2 国内研究现状

1.4 问题的提出

1.5 论文的研究目标、主要内容

1.5.1 论文的研究目标

1.5.2 论文的主要内容

2 SAR 影像地理定位方法

2.1 坐标系统

2.2 SAR影像的几何特征.

2.3 SAR 影像定位模型

2.3.1 距离-多普勒( Range-Doppler) 模型

2.3.2 传感器轨道的描述方法

2.4 地理定位方法

2.4.1 基于最小二乘的直接定位法

2.4.2 间接定位法

3 稀少控制下SAR正射影像制作方法

3.1 总体技术流程与方法

3.2 预处理

3.3 稀少控制下SAR影像正射纠正方法.

3.3.1 基于间接优化模型参数的正射纠正法

3.3.2 基于网格的快速纠正法

3.4 地形引起的雷达影像辐射误差及其校正

3.5 基于坡度坡向的SAR多侧视方向影像融合方法

3.5.1 影像阴影叠掩区的检测与提取

3.5.2 多侧视方向的SAR数据的融合

4 实验分析

4.1 SAR 正射纠正软件模块的设计与实现.

4.2 实验与分析

4.2.1 测区概况及数据情况

4.2.2 直接定位实验

4.2.3 稀少控制SAR影像正射纠正

4.2.4 定位( 纠正)误差来源分析

4.2.5 地形辐射校正实验

4.2.6 多侧视方向的SAR影像数据融合

结论

参考文献

作者简历

学位论文数据集