采用D-InSAR技術(shù)獲取山區(qū)DEM的研究.pdf

1、數(shù)字高程模型(DEM)是重要的空間基礎(chǔ)地理信息,在資源調(diào)查與開(kāi)發(fā)、防災(zāi)減災(zāi)、基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃與施工等相關(guān)的科研及國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的作用越來(lái)越大。然而在我國(guó)的西部,地形復(fù)雜、海拔高、空氣稀薄,部分區(qū)域甚至常年受到云霧天氣影響,致使常規(guī)的DEM數(shù)據(jù)采集手段很難適用。合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量(InSAR)技術(shù)為實(shí)現(xiàn)西部山區(qū)DEM的大面積、快速及高精度獲取提供了一種全新的方式。它是利用同一區(qū)域內(nèi)的兩景或多景SAR影像進(jìn)行干涉,從而提取研究區(qū)高程精度達(dá)米級(jí)的

2、高程信息。本文主要就利用InSAR技術(shù)在大范圍、高精度的山區(qū)地形測(cè)繪方面存在的問(wèn)題進(jìn)行研究和探討,為其在地形測(cè)繪領(lǐng)域的推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
　　 論文圍繞利用InSAR技術(shù)獲取高精度山區(qū)DEM的算法理論和技術(shù)流程開(kāi)展研究。針對(duì)SAR干涉DEM數(shù)據(jù)處理中的基線估計(jì)和相位解纏兩大關(guān)鍵步驟,分別提出了一種適合于山區(qū)SAR數(shù)據(jù)處理的基線估計(jì)算法和差分提取DEM算法,以獲取高精度的山區(qū)DEM。論文的主要研究工作如下:
　　 1、分析

3、了影響SAR干涉測(cè)高精度的誤差源
　　 從SAR干涉DEM的幾何模型和數(shù)學(xué)模型著手,尋找影響SAR干涉提取DEM高程精度的誤差源,并從理論上分析主要誤差源對(duì)SAR干涉提取DEM高程精度的影響。
　　 2、提出了一種不受地形條件限制的InSAR基線估計(jì)算法
　　 對(duì)已有的InSAR基線估計(jì)方法的特性和適用條件進(jìn)行分析總結(jié);在此基礎(chǔ)上,基于SAR干涉測(cè)量幾何模型,構(gòu)建一種不受地形條件限制的InSAR基線估計(jì)算法——基

4、于配準(zhǔn)偏移量的InSAR基線估計(jì)算法,并以ENVISAT衛(wèi)星獲取的西藏地區(qū)的真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證分析。
　　 3、提出了一種基于“相位補(bǔ)償”的SAR差分提取DEM算法流程
　　 針對(duì)長(zhǎng)基線干涉對(duì)獲取山區(qū)DEM存在“解纏困難”的問(wèn)題,簡(jiǎn)要分析了現(xiàn)有的兩種差分干涉提取DEM算法的特性和不足之處,在此基礎(chǔ)上提出了一種基于“相位補(bǔ)償”的SAR差分提取DEM算法。以昆侖山地區(qū)的ERS-Tandem模式數(shù)據(jù)進(jìn)行差分干涉提取DEM實(shí)驗(yàn),從

5、理論和實(shí)驗(yàn)兩方面驗(yàn)證了該算法的可行性和有效性。
　　 4、探討了SAR干涉提取DEM的高程精度與地形條件、相干性之間的關(guān)系
　　 以本文所提出的差分提取DEM算法結(jié)果為例,采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法詳細(xì)分析了差分干涉DEM高程精度與研究區(qū)地形條件、干涉對(duì)相干性之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文算法所得DEM高程精度與坡度、相干性之間是正相關(guān)的,且遠(yuǎn)離雷達(dá)視線方向的高程精度優(yōu)于迎向雷達(dá)視線方向。因此,當(dāng)研究區(qū)地形坡度不大(坡度小于45°)