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《中南大学》 2011年
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采用D-InSAR技术获取山区DEM的研究

肖金群  
【摘要】:数字高程模型(DEM)是重要的空间基础地理信息,在资源调查与开发、防灾减灾、基础设施规划与施工等相关的科研及国民经济领域的作用越来越大。然而在我国的西部,地形复杂、海拔高、空气稀薄,部分区域甚至常年受到云雾天气影响,致使常规的DEM数据采集手段很难适用。合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术为实现西部山区DEM的大面积、快速及高精度获取提供了一种全新的方式。它是利用同一区域内的两景或多景SAR影像进行干涉,从而提取研究区高程精度达米级的高程信息。本文主要就利用InSAR技术在大范围、高精度的山区地形测绘方面存在的问题进行研究和探讨,为其在地形测绘领域的推广应用奠定基础。 论文围绕利用InSAR技术获取高精度山区DEM的算法理论和技术流程开展研究。针对SAR干涉DEM数据处理中的基线估计和相位解缠两大关键步骤,分别提出了一种适合于山区SAR数据处理的基线估计算法和差分提取DEM算法,以获取高精度的山区DEM。论文的主要研究工作如下: 1、分析了影响SAR干涉测高精度的误差源 从SAR干涉DEM的几何模型和数学模型着手,寻找影响SAR干涉提取DEM高程精度的误差源,并从理论上分析主要误差源对SAR干涉提取DEM高程精度的影响。 2、提出了一种不受地形条件限制的InSAR基线估计算法 对已有的InSAR基线估计方法的特性和适用条件进行分析总结;在此基础上,基于SAR干涉测量几何模型,构建一种不受地形条件限制的InSAR基线估计算法——基于配准偏移量的InSAR基线估计算法,并以ENVISAT卫星获取的西藏地区的真实数据进行验证分析。 3、提出了一种基于“相位补偿”的SAR差分提取DEM算法流程 针对长基线干涉对获取山区DEM存在“解缠困难”的问题,简要分析了现有的两种差分干涉提取DEM算法的特性和不足之处,在此基础上提出了一种基于“相位补偿”的SAR差分提取DEM算法。以昆仑山地区的ERS-Tandem模式数据进行差分干涉提取DEM实验,从理论和实验两方面验证了该算法的可行性和有效性。 4、探讨了SAR干涉提取DEM的高程精度与地形条件、相干性之间的关系 以本文所提出的差分提取DEM算法结果为例,采用统计学方法详细分析了差分干涉DEM高程精度与研究区地形条件、干涉对相干性之间的关系。实验结果表明,本文算法所得DEM高程精度与坡度、相干性之间是正相关的,且远离雷达视线方向的高程精度优于迎向雷达视线方向。因此,当研究区地形坡度不大(坡度小于45°)时,选择入射角大的SAR影像有利于高精度DEM获取。
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