星载InSAR绝对相位确定和DEM生成技术研究及工程化应用

摘要

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)具有全天时、全天候等特点，己成为气候复杂地区获取测绘数据的重要手段。干涉合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar Interferometry，InSAR）是在SAR基础上发展起来的一种雷达成像技术，能够全天候、大范围、高精度地得到地面场景的数字高程模型（Digital Elevation Model,DEM），被广泛地应用于地形测绘、植被分类和研究地表沉降等。 DEM是InSAR技术的主要产品。随着InSAR技术的不断发展，获取的数据量越来越大，分辨率越来越高，对DEM生成效率和精度的要求都进一步提高。绝对相位确定和DEM生成是获取高精度DEM的两个关键环节。针对多源信息（地面控制点、先验DEM、差频数据等），绝对相位确定环节可以采用不同的绝对模糊数估计方法。由于InSAR系统工作模式的不同，DEM生成模型解算方法也不一样。由于多源信息和多模式的存在，不利于大批量、连续、高效地获取高精度的DEM。为解决上述问题，本文以实现多源信息绝对相位自适应确定和统一DEM生成模型的解算方法为核心，以绝对相位确定和DEM生成的工程化应用为目标，开展了以下工作： 1、论述了InSAR系统的分类和应用。通过研究星载InSAR系统的国内外发展现状，引出了多源信息和InSAR系统多模式的存在不利于大批量、连续、高效地获取高精度DEM这一问题。分析了SAR/InSAR成像的原理和几何模型，研究了InSAR获取DEM的主要流程及影响DEM精度误差的来源和特性。 2、对现有的绝对相位确定的算法进行了理论分析，基于多源信息的特点总结了各算法的优势和局限性。实现了多源信息绝对相位自适应确定的工程化应用，能够根据用户提供多源数据和参数信息自适应选择最佳的处理算法。通过多组仿真和实测数据进行了验证，并给出了处理结果。 3、对DEM生成环节中的目标定位和地理编码两个模块进行了理论分析和算法研究。在DEM生成的工程化应用中改进了DEM生成模型的解算方法，实现了单双基模型的统一处理。 4、伴随着大批量、高精度数据处理的需求，从输入输出界面、参数设置界面、高效运算、智能化应用等方面设计了绝对相位确定环节和DEM生成环节。通过多组仿真和实测数据对其进行验证，并展示了工程化应用的成果。

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