上海论文网是一家老字号论文网站,专业提供硕士毕业论文服务。

基于ERS-2/ENVISAT交叉干涉建模提取DEM及精度评定一以阿拉斯加地区为例

日期:2012-10-31 17:30 作者:上海论文网 编辑:gufeng 点击次数:211
销售价格:0 论文编号:el201210311730134852 论文字数:2451 所属栏目:博士论文
论文地区: 论文语种:其他 论文用途:其他

本文系统地阐述了利用CInSAR技术提取DEM的技术原理及关键步骤,并以生成高精度DEM为目的对影像配准这一关键步骤进行了研究。

第1章绪论


1.1论文研究问题的提出及意义
目前,数字高程模型(DEM)己经成为遥感和GIS技术进行三维空间数据分析和地形分析的关键数据,在环境资源调査、城市规划、灾害监测以及测绘和遥感领域等各方面发挥着重要的作用。19世纪50年代,摄影测量技术问世并应用于测量,其主要任务是测量得到各种比例尺地形图以及数字地面模型。近几十年来,摄影测量技术成为获取DEM数据的主要手段,但由于航测影像会产生模糊、失真和相互遮挡等不利因素,将导致影像信息的不完整性和多义性。在常规立体摄影测量中,立体像对需要通过地面控制点來提取地面目标的高程信息,并且受到时间和天气的限制[2]。我国西部地区,由于其多云雾的特点,传统光学传感器在云雨天气及对一直有云层覆盖的区域难以成像,另一方面由于摄影测量的成本很高,使得该地区很难获取到高精度的DEM数据,产生大量的空白区,对国家的国土资源保护、开发及利用都会造成很大的影响。
InSAR技术发展于上世纪六十年代末,综合了干涉测量技术和合成孔径雷达原理,区别于传统的雷达处理技术只考虑信号的幅度信息,InSAR同时考虑相位信息和幅度信息。在对地球表面的观测研究中,传统的光学传感器所获取的数据包含着不同地物特征的反射光谱信息,利用地物特征在不同的光谱波段中的反射强度,可对地物特征进行识别和提取。但是,光学传感器容易受到大气条件的影响,如下雨、多云及下雪等恶劣天气,会导致地物特征的真实光谱信息改变或被遮掩,从而导致影像解析的难度大大增加。微波遥感可以很好的克服恶劣天气的影响,全天时、全天候的对地面进行微波遥感观测。SAR是一种主动式相干微波遥感系统,与光学遥感系统相比,SAR影像可以很好的反映结构信息,具有全天候、全天时以及穿透性强等特点,并且图像含有丰富的纹理信息。特别是SAR系统全天候、全天时和穿透性强的特点,在我国南方地区是一种非常理想的空间信息获取手段。雷达千涉测量的研究在我国国内测绘学界引起了广泛的关注。


1.2国内外研究现状及分析
据报导,1969年Rodgers和Ingalls首次利用合成孔径雷达干涉(InSAR)技术对金星进行表面反射率测图,使用雷达波长为3.8厘米[61。 1970年,另一篇报导了关于波长为70厘米的InSAR技术在金星表面极化福射方面的应用,并且清晰地提取了月球表面大范围的地貌特征[7]。 1974年,Graha首次提出利用机载SAR干涉测量(InSAR)进行地球表面测图的构思[8],他在传统SAR构造上增加了一根横向天线用来提取第三维的高程信息。最早的实用InSAR系统于1986年由Zebker等人提出,它是一个机载侧视InSAR系统,通过旧金山海湾地区的两幅SAR影像生成数字高程模型(DEM) [9]。此后,星载InSAR系统也被首次提出,InSAR技术得到广泛重视。


第三章雷达干涉测量相位构成.........................30
3.1引言........................30
3.2参考椭球趋势面相位........................30
3.3地形相位分析........................31
3.5 InSAR误差传播........................33
3.6星载InSAR生成DEM的局限性........................36
第四章ERS-2/ENVISAT交叉干涉测量........................39
4.1引言........................39
4.2 CInSAR技术基本原理........................39
第五章基于CInSAR技术提取Alaska极北区域........................48
5.1引言........................48
5.2交叉干涉研究数据的介绍........................48


结论


ERS-2/ENVISAT交叉干涉(CInSAR)拓展了 InSAR的研究和应用思路,其长基线和短时间间隔的特点弥补了常规干涉技术中很多的不足。但作为一种新的干涉技术,其对干涉数据处理提出了挑战。本文系统地阐述了利用CInSAR技术提取DEM的技术原理及关键步骤,并以生成高精度DEM为目的对影像配准这一关键步骤进行了研究。最后以阿拉斯加极北地区为研究区域,选取C波段ERS-2/ENVISAT于2008年1月25号获取的两幅影像进行影像配准和DEM提取实验,并进行精度评定和误差分析。本文主要研究成果包括:
1.分析了课题所涉及的国内外研究现状,并结合实际的数据处理系统地介绍了雷达系统和SAR干涉测量的基本原理。重点分析了干涉相位主要构成、弓I起InSAR测量误差的因素以及星载InSAR生成DEM的局限性;
2.针对InSAR生成DEM的局限性,明确指出并分析了 CInSAR技术的优越性。对CInSAR技术的基本原理进行了详细的介绍,指出了其长空间基线和短时间间隔的特点,讨论了由于影像对之间的微小频率差异和长空间基线等因素产生的交叉干涉处理过程中的一些关键性问题,并深入探讨了常规配准方法在长基线或地形起伏剧烈地区SAR影像对配准中的局限性,提出了一种改进的外部DEM辅助配准方法。实验表明,该配准方法可以实现不同平台且地形起伏剧烈地区SAR影像对的配准,对后续的交叉干涉结果精度将带來显著的改善效果;
3.本文利用欧空局ERS-2和ENVISAT卫星C波段各一景影像和外部NED 60m分辨率DEM,采用CInSAR技术和改进的外部DEM辅助配准方法,进行交叉干涉处理并成功提取了阿拉斯加极北地区较高精度的DEM产品,与NED DEM进行比较分析表明,二者差异均值为5.1753m,标准差为±6.0114m。同时,对交叉干涉结果中存在的轨道误差进行了误差建模分析。

该论文为收费论文,请扫描二维码添加客服人员购买全文。
相关阅读