论文部分内容阅读
叠掩(Layover)是合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像中一种特有的几何失真现象。由于SAR侧视观测的几何特性,具有不同高度、相同斜距的目标点会混叠在同一分辨单元内而导致无法区分,这一现象广泛存在于起伏较大的陡峭地形中。在叠掩区域内,多个目标回波在同一个分辨单元内相互叠加,导致干涉相位出现严重错误,进而造成数字高程模型(Digital ElevationModel,DEM)的错误,破坏观测地形测绘制图的完整性,因此需要对叠掩区域特殊处理。
本文基于多基线干涉合成孔径雷达(Multi-baseline Interferometric SyntheticAperture Radar,MB-InSAR)开展叠掩区域的高程重建方法研究,在基线数目较少的条件下进行叠掩区域的高程重建,对提高InSAR复杂地形区的测绘制图完整性具有重要的实际应用意义。
叠掩区域高程重建问题本质上可归结为同一分辨单元内不同地物点的干涉相位估计问题。本文从叠掩现象的产生机理出发,分析了其在SAR图像、干涉相位、DEM中的特性,得出了叠掩区域在SAR幅度图中灰度值大、在干涉相位图中相位反偏、DEM错误的结论。在此基础上,提出了两种有效的叠掩区域高程重建方法。
首先,针对多基线InSAR多种高程精度的特点,提出了一种基于相干系数的叠掩区域高程重建方法。该方法利用多基线InSAR不同通道所获取的数据建立了叠掩区域内相干系数和叠掩目标点对回波贡献之间的信号模型,通过求解非线性方程组来对叠掩区域进行高程重建。对于N天线InSAR系统,该方法可以还原出C2N个叠掩区域散射面内目标点的高程值,天线数目越多,叠掩区域高程重建的能力越强。天线数目足够大时,可以利用非线性超定方程组进行错误检测,并对多基线InSAR作业时的航线设计做出指导。仿真数据处理结果说明该方法能够无失真的反演出叠掩区域的高程信息。
其次,在地形为规则斜坡、大尺寸场景的条件下,从叠掩区域反偏干涉相位的形成机理出发,提出了一种基于相位重构的高效叠掩区域高程重建方法。该方法利用窗口自适应的局部频率估计方法对叠掩区域反偏的干涉相位进行重构,用标量合成相位代替矢量合成相位,进而得到正确的干涉相位以及DEM。仿真数据处理结果说明该方法能够有效的反演出叠掩区域的高程信息,且随着场景尺寸的增加,其处理效率远高于前一方法。