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星载SAR影像定位与InSAR中应用有理函数模型的研究

作　者: 张笑微
导　师: 姜挺
学　校: 解放军信息工程大学
专　业: 摄影测量与遥感
关键词: 星载SAR影像距离-多普勒模型 InSAR 稀少(无)控制定位有理函数模型相位-高程转换病态问题误差补偿
分类号: P228
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 64次
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内容摘要

星载SAR系统的技术水平日益先进，星载SAR影像的空间分辨率和时间分辨率也不断提高，在对地观测领域扮演着越来越重要的角色。星载SAR影像的无控定位技术可以获取测绘困难地区重点目标的三维坐标，是星载SAR影像的重要应用之一；有理函数模型(Rational Funtion Model, RFM)在光学遥感影像和SAR影像的摄影测量处理中得到了广泛应用，将RFM引入星载InSAR数据处理流程，也具有重要的理论和实践意义。本文以高分辨率SAR影像的应用为主线，分析了SAR影像的严密几何模型和通用几何模型，分别对稀少(无)控制条件下星载SAR影像的目标定位技术和RFM在InSAR数据处理流程中的应用进行了研究，主要工作包括以下内容：1)从载荷技术、成像特点和应用技术三个方面，总结了SAR和InSAR技术以及有理函数模型的研究和发展现状，确定了论文的研究目的和意义。2)基于距离-多普勒模型，系统阐述了星载SAR影像的无地面控制信息下的定位原理。利用高分辨率TerraSAR影像进行了相关实验，无控定位精度在方位向达到了70m，距离向达到了50m。利用少量控制点精化模型定向参数，将定位精度提高至方位向25m，距离向20m。提出了一种新的目标高程归化至赤道半径的计算方法，通过推导和仿真，分析得出在高纬度地区，地形起伏将产生最大60米左右的定位误差。3)从InSAR基本几何原理出发，建立了InSAR严密几何模型和通用几何模型。对比了光学摄影测量和InSAR的共性和差异，阐明了将RFM引入InSAR数据处理的可行性。4)对InSAR干涉影像对，分别建立了用于主辅影像配准、去平地效应和相位-高程转换的RFM方程；基于全球低分辨率DEM，设计了一种无需初值和迭代的RFM参数求解方法。以SRTM模拟干涉数据和天山地区模拟干涉数据，进行了相位-高程转换实验，二阶RFM的替代精度分别达到了0.1941米和0.000014米。为解决RFM参数求解时的病态问题，分别采取了直接计算方法改正和间接误差补偿改正两种方法，SRTM模拟数据直接计算改正的精度提高了17.9%，间接误差补偿的精度提高了44.8%。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-20
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 合成孔径雷达(SAR)简介  11-17
    1.2.1 SAR 与 InSAR 载荷技术的研究与发展现状  11-13
    1.2.2 SAR 与 InSAR 的成像模型与几何特性  13-16
    1.2.3 SAR 和 InSAR 应用技术的研究和发展现状  16-17
  1.3 有理函数模型(RFM)的研究与发展现状  17-18
  1.4 论文研究的目的和意义  18
  1.5 论文的主要内容和组织  18-20
第二章基于距离-多普勒模型的星载 SAR 影像目标定位  20-37
  2.1 定位相关的坐标系和坐标变换  20-22
    2.1.1 坐标系  20-21
    2.1.2 坐标变换  21-22
  2.2 距离-多普勒定位模型  22-27
    2.2.1 模型的建立  22-23
    2.2.2 直接定位解法  23-27
    2.2.3 间接定位解法  27
  2.3 SAR 影像目标定位实验与分析  27-29
  2.4 定位精度的改善  29-37
    2.4.1 基于地面控制信息的定向参数精化  30-32
    2.4.2 地球椭球模型高度误差的修正  32-37
第三章星载 InSAR 几何模型的建立与分析  37-45
  3.1 建立 InSAR 几何模型  37-39
    3.1.1 InSAR 基本几何原理  37-39
    3.1.2 通用几何模型  39
  3.2 星载 InSAR 中建立 RFM 方程的可行性分析  39-43
    3.2.1 InSAR 与传统摄影测量的共性  39-40
    3.2.2 SAR 影像与光学影像的对比  40-43
  3.3 InSAR 技术流程分析  43-45
第四章 InSAR 数据处理中有理函数模型的应用  45-63
  4.1 RFM 方程建立  45-46
  4.2 基于 RFM 主辅影像配准  46-47
    4.2.1 粗配准  46
    4.2.2 精配准  46-47
  4.3 基于 RFM 去平地效应  47-48
  4.4 基于 RFM 相位-高程转换  48-50
  4.5 RFM 参数的求解策略  50-54
  4.6 实验与分析  54-57
    相位-高程转换  54-57
  4.7 RFM 参数求解精化方法和实验  57-63
    4.7.1 直接改正法  57-60
    4.7.2 间接改正法  60-63
第五章总结和展望  63-67
  5.1 总结  63-64
  5.2 结论  64
  5.3 需要进一步研究的内容  64-67
致谢  67-68
参考文献  68-71
作者简历攻读硕士学位期间完成的主要工作  71

星载SAR影像定位与InSAR中应用有理函数模型的研究

内容摘要

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