极化干涉合成孔径雷达技术发展与应用

极化干涉SAR技术是近年SAR遥感领域内的研究热点.本文首先概述了极化干涉SAR技术基本理论,并总结了目前极化干涉SAR技术的应用现状;然后在详细介绍国外ALOS-PALSAR、TerraSAR-X和RADARSAT-2三个典型星载极化SAR系统的基础上,分析了极化干涉SAR技术的应用前景.     

基于极化干涉SAR的植被高度反演算法对比分析

极化干涉SAR综合了干涉SAR和极化SAR的优点,被广泛应用于植被高度的反演。对已有的四种基于极化干涉SAR的植被高度反演算法进行了论述,利用PoLSARpor进行仿真数据实验,对比分析了四种植被高度反演算法的优缺点及其适用范围。最后指出极化干涉SAR技术有待进一步研究的方向和问题。为选取基于极化干涉SAR的植被高度反演算法提供参考。     

一种基于INSAR的叠掩区域识别算法

干涉合成孔径雷达是获取场景数字高程模型和正射影像图的有效技术之一。叠掩现象是SAR图像几何失真现象的一种。由于多点回波叠加,叠掩区域的相位并不准确,而且在相位解缠中影响判别。因此对叠掩区域进行识别具有重要意义。分析了叠掩区域的干涉相位特性及幅度特性,提出了一种结合SAR幅度图像和干涉相位对叠掩区域进行识别的算法,该算法能够有效的将叠掩区域区分出来,为InSAR后续处理提供可靠依据。仿真数据的处理结果,证明了算法的有效性。     

SAR差分干涉测量技术及其在地表形变监测中的应用现状

合成孔径雷达差分干涉测量技术(D-InSAR)是一种新的空间对地观测技术．它利用合成孔径雷达(SAR)的相位信息提取地表的三维信息和高程变化信息,可以监测地球表面和冰雪表面的微小变化,且探测地球表面位移变化的精度可达到cm量级．因此,介绍了D-InSAR的基本原理和发展概况,综述了D-InSAR在地表形变监测中的应用现状,并对D-InSAR的应用前景进行了展望、     

分布式卫星AT-INSAR测速仿真实现

分布式卫星SAR系统是国外提出的一种新的合成孔径雷达系统,沿航迹干涉成像是该系统的主要工作模式之一。这种多卫星组合可提供沿航迹的干涉相位信息,从而进行慢速目标的检测和成像。     

合成孔径雷达(SAR)在地质、灾害应用研究中的新进展

针对地质应用的需求,从SAR成像原理及发展现状,阐述了雷达在地质中的应用前景,总结了SAR方法在地质研究、地质灾害监测中的应用和特点,结合近年来国内外研究人员的最新研究成果,总结了SAR在地面目标的识别与分类、InSAR在地质遥感中对地面形变、地震及地质灾害监测中的优势和特点、地质研究与应用中常用的SAR处理方法.通过合理利用雷达数据,不断改进算法和模型,就能获得更加丰富的地质、地物的表象,为地质研究提供新的信息,克服人们难以达到或者由于客观条件而造成的地区数据缺乏的困难.     

星载高分辨聚束模式SAR数据干涉处理

数字高程模型（DEM）在很多地形应用,如三维地形图绘制、区域建设、环境保护和灾害预防方面起着越来越重要的作用。长期以来DEM的获取依赖于人工或光学方法进行测量,但这受到测绘区域、测绘时间和天气状况等诸多因素的制约。合成孔径雷达（SAR）的出现极大地帮助解决了上述的制约问题。通过合成孔径雷达会获取SAR图像进行干涉测量可以较为方便地得到待测场景的高程信息,特别是聚束SAR模式（spotlight SAR mode）解决了传统条带模式下低分辨率的问题。然而,通过传统的干涉处理方法处理聚束SAR会带来方位向残余条纹和大量的相位无解区域影响DEM生成。针对传统的SAR干涉处理方法无法解决高分辨聚束模式下的DEM反演问题,就此提出了一种新的基于多普勒中心频率估计进行配准和联合相位解缠的星载高分辨聚束模式SAR数据干涉处理方法,通过新的处理方法对TerraSAR-X高分辨聚束模式的数据进行处理,详细阐述了从数据配准到地理编码的各个处理环节,并将处理结果与传统处理方法的结果进行比较,显示出了较好的DEM反演结果。     

InSAR技术在西藏玛尼强震区的应用

为测量 1997年 11月 9日西藏玛尼里氏 7.4级地震震前一年的地壳形变和震时同震形变 ,以地震震中为图像中心的 5 0 km× 5 0 km范围内 ,选择了 5景 ERS- 1/ 2数据组成5个像对 ,并在此基础上组成 2个差分像对 ,以分别表示地震前一年形变和同震形变 ,再应用合成孔径雷达干涉测量(In SAR)技术进行处理。在同震形变差分图上 ,地震断层作用清晰可辨 ,在卫星斜距方向上可测量出近 0 .5 m的形变。结果表明 :In SAR技术对于定量研究同震形变和地震断层具有特别的优势和广阔的应用前景     

基于严密模型的多基线InSAR高程反演方法

针对常用多基线干涉合成孔径雷达(In SAR)高程反演方法基于简化模型、精度低、计算量大的问题,该文提出一种新的多基线In SAR高程反演方法。该方法引入严密几何关系的三维重建模型,并添加干涉相位的整周期数作为求解参数,迭代求解目标点的三维坐标。由于该方法采用目标点三维坐标信息连接不同干涉数据,明显降低了系统误差对整周期数求解的影响,因此较常用多基线In SAR高程反演方法更具可靠性。机载数据实验结果表明:对于定标数据,该文方法结果的精度与最大似然高程估计(MLHE)方法相同;对于未定标数据,该文方法结果的精度优于MLHE方法;MLHE方法的数据处理时间为该文方法的6~7倍。在星载数据实验中,MLHE方法耗时351 s,该文方法耗时14 s。     

一种新的InSAR干涉纹图的滤波方法

在干涉处理时做了多视处理,干涉相位图中噪声依然比较严重。噪声影响着干涉SAR的图像质量,使得相位解缠无法进行或者使生成的DEM精度降低。为了获得高质量的干涉SAR图像,必须对噪声进行有效抑制,同时应该保持干涉SAR图像的分辨率。文中探讨了干涉合成孔径雷达(InSAR)中干涉相位图的噪声抑制方法,提出了基于非线性偏微分方程的干涉纹图的滤波方法。该方法的优点是在消除噪声的同时,有效地保留干涉条纹的边缘信息。文中采用了加拿大RadarSat1数据,实验处理结果验证了方法的有效性。     

Satellite SAR interferometric observations of displacements associated with urban subsidence in Suzhou, Eastern China

SAR interferometry (InSAR) has a high potential for surface displacement mapping in the range from millimeter to meter. In this paper the potential of ERS-1/2 SAR interferometry for mapping subtle land subsidence has been investigated. A time series of ERS-1/2 SAR data from February 1993 to February 2000 is collected from measurements taken in Suzhou city, Jiangsu Province, China, eight ERS-1/2 SAR images are used to create seven interferograms, and three differential interferograms are produced using the three-pass method, which clearly show the spatial extent of land subsidence. The deformation maps are validated by leveling surveys, the correlation coefficient and standard deviation between them are 0.943 and 0.1706 respectively. Based on seven benchmarks, the subsidence rates are estimated, the overall trends are in close agreement with InSAR results. The results of study show that for the mapping of land subsidence in urban environments InSAR has a strong potential due to its cost-saving, high resolution and accuracy.     

SAR差分干涉测量技术在地震区域形变测量中的应用研究

合成孔径雷达(SAR)差分干涉测量是一种最新的大地形变测量遥感技术方法.利用欧洲空间局1996年4月15日获取的地球资源卫星ERS-1数据和4月16日获取的ERS-2数据,以及1997年12月2日获取的ERS-2数据,应用差分干涉测量技术对发生于1997年11月8日的西藏玛尼地震进行了提取区域形变场的应用研究.从得到的变化检测条纹图中可识别出地表破裂带,并可定量推算震中周围和两条断裂带附近的变形情况.分析结果表明:断裂为左行平移性质,断裂带南侧水平错动的最大变形量至少超过2.8 m,北侧水平错动的最大变形量至少超过1.75 m.差分干涉测量分析结果与地面调查及已有的相关研究资料符合得很好.     

一动一静双基地SAR动目标检测方法研究

针对一动一静双基地合成孔径雷达(SAR)系统,提出了一种多通道双基地SAR动目标检测与速度估计方法;并且在杂波对消后利用目标幅度或相位信息,得到了运动目标径向速度和位置偏移量估计的解析表达式.仿真中利用卫星平台作为发射机、平流层飞艇平台作为接收机,验证了算法的正确性.     

Long term monitoring of urban subsidence by Permanent Scatterer DInSAR

When using differential SAR interferometry (DInSAR) to monitor the surface deformation over a long time scale, it is often strongly affected by the spatial and temporal decorrelations and atmospheric dishomogeneities. The recently developed Permanent Scatterers (PS) technique proposed by Fertti et al. can overcome these difficulties by interpreting time-series of interferometric phase only at coherent point scatterers. In this study, we apply this PS technique using 25 ERS-1/2 scenes from 1992 to 2000 to monitor the subsidence in Suzhou. By using the linear deformation model, the deformation map in Suzhou urban area over the eight years is obtained. And the calculated results are in good agreement with the measurements of leveling.     

Long term monitoring of urban subsidence by Permanent Scatterer DInSAR

When using differential SAR interferometry (DInSAR) to monitor the surface deformation over a long time scale, it is often strongly affected by the spatial and temporal decorrelations and atmospheric dishomogeneities. The recently developed Permanent Scatterers (PS) technique proposed by Fertti et al. can overcome these difficulties by interpreting time-series of interferometric phase only at coherent point scatterers. In this study, we apply this PS technique using 25 ERS-1/2 scenes from 1992 to 2000 to monitor the subsidence in Suzhou. By using the linear deformation model, the deformation map in Suzhou urban area over the eight years is obtained. And the calculated results are in good agreement with the measurements of leveling.     

融合目标轮廓和阴影轮廓的SAR图像目标识别

针对合成孔径雷达图像目标识别问题,在基于图像成像模型分析基础上,提出了一种融合SAR目标轮廓和阴影轮廓的目标识别算法.首先提出了一种基于去控制标记符的SAR图像分割算法,得到SAR图像目标轮廓和阴影轮廓,然后用这2种轮廓融合,用傅立叶描述子将二维数据转为一维数据,最后用基于串接准则的融合算法得到识别结果,进行SAR目标识别.基于MSTAR的实验结果验证了本算法的有效性.实验结果证明:目标轮廓和阴影轮廓的结合,除反映本身包含的局部空间结构信息外,还能反映SAR目标的高度信息,较单一轮廓特征,是一种更为稳健的特征.     

基于地理坐标参数的SAR图像自动概略配准法

提出了一种新的基于地理坐标参数的SAR(Synthetic Aperture Radar)图像自动概略配准方法.该方法利用SAR图像的地理坐标(经纬度)参数,用多项式拟合主辅图像中像元的地理坐标随其图像坐标的变化,首先得到主图像中心像元地理坐标值,然后在辅图像中找到某个像元,其地理坐标等于主图像中心像元的地理坐标,此辅图像中像元的图像坐标与主图像中心像元的图像坐标之差即为概略配准的偏移量.用真实的SAR数据研究证明,本文提出的方法运算速度快,配准精度高.     

基于增量非负矩阵分解的SAR目标识别

随着SAR数据的快速增长,传统的目标识别方法由于不具备增量学习的能力,导致计算代价逐渐增加,从而越来越无法满足实时信息处理的需求。在识别过程中关键的特征提取环节,非负矩阵分解能够获取目标基于部分的特征表示,已被成功应用于SAR目标识别领域。然而面对新增样本,采用非负矩阵分解描述SAR目标特征的过程中,会产生重复训练,从而大大降低了识别效率。本文提出基于增量非负矩阵分解的SAR目标识别方法,实现了基于非负矩阵分解的SAR目标特征表示的增量学习能力,从而大大降低计算代价。针对MSATR数据集的仿真试验结果表明,在保证识别率的基础上,本文提出的方法能够降低样本训练时间74.7%以上。因此该方法能够适应数据增加的现实需求,并能够为建立具有自主学习能力的SAR目标识别系统提供有效的技术支撑。