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《西南交通大学》 2009年
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星载InSAR数据处理中的几个关键问题研究

蔡国林  
【摘要】: 星载合成孔径雷达干涉测量是正在发展并极具潜力的一种空间对地观测技术,具有高分辨率、全天时、全天候、大范围等优势,已在数字高程模型重建、地表形变探测、地球物理研究等方面表现出了良好的应用前景。然而,由于采用了单天线双航过模式,其获取的DEM的精度和可靠度受到四个因素的严重制约,即时间/空间失相关、大气延迟、地形因子及热噪声。为此,本文对星载合成孔径雷达干涉技术进行系统研究,重点分析这四个影响因子,探索克服这些因素的关键理论和方法,旨在提高InSAR DEM的精度和可靠度,为InSAR的相关数据处理提供新的思路和途径。具体研究内容和相关结论有: 噪声类型和特点的分析是InSAR干涉图滤波的前提,论文从小波系数能量和分布特征两个角度对干涉图进行了研究。结果表明:(1)干涉相位图中只含加性噪声,不含乘性噪声;(2)高频子带中的显著系数的分布规律并不是随机的,它呈成簇分布且在同一尺度或各尺度之间都具有一定的相关性,而噪声对应的小波系数是随机分布的,不具有相关性;(3)加性噪声经小波分解,其系数服从标准正态分布。 根据干涉图噪声在小波域内的标准正态分布特征,论文将小波变换和维纳滤波的优势结合,提出了一种基于小波-维纳滤波的InSAR干涉图滤波算法;又由于同一小波尺度间干涉信号具有相关性而噪声不具相关性这一特点,本文还提出了一种基于小波相位分析的干涉图滤波算法。美国Phoenix地区高信噪比干涉图和伊朗Bam地区低信噪比干涉图的两组滤波实验表明,不论是对高信噪比干涉图,还是低信噪比干涉图,这两种算法都能获得较好的效果。 研究了大气延迟对雷达传播和干涉相位的影响,结果显示,气压和湿度越大,引起的雷达传播延迟量就越大,对于干涉相位而言,大气压力变化引起的相位偏差要比由水汽变化引起的相位偏差小得多。此外,根据大气延迟项的“1/f过程”特征,本文利用1/f过程的小波模型估算了研究区六幅干涉图中的噪声和大气影响值。 研究了地形坡度、坡向对InSAR DEM质量的影响。结果显示:InSARDEM的精度与地形坡度存在明显的相关性。地形坡度小于10°时,DEM的偏差变化不大且精度较高,在[10°,30°]区间时,高程精度与地形坡度呈线性反比关系,大于30°时,高程精度变得不可预知;但很难发现InSAR DEM精度与地形坡向之间存在何种规律。 研究了InSAR DEM精度与空间基线、时间基线之间的关系。在一定范围内,空间基线和垂直基线越长,获取的DEM的精度越高,而在空间基线长度相当的情况下,垂直基线越长,获取的DEM的精度越高。InSAR DEM的精度或多或少与干涉对的时间间隔有关,尤其在植被覆盖地区,植被生长变化对雷达回波信号的影响很大,导致了DEM精度的降低。 为消弱噪声、大气延迟及空间基线对InSAR DEM精度的影响,提出了一种基于小波变换的多基线InSAR DEM融合算法。即在消除空间基线影响后,利用1/f过程的小波模型估计噪声和大气延迟对InSAR干涉相位的贡献值,并在此基础上实现小波域内的多基线InSAR DEM加权融合。美国Phoenix地区的6个InSAR DEM的融合实验表明,该算法能够有效地降低噪声、大气延迟及空间基线的影响,获得较高精度的DEM。
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TN958

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 张博;张文君;蔡国琳;;基于InSAR技术的DEM提取及InSAR DEM精度与地形因子的关系[J];安徽农业科学;2012年06期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 范洪冬;InSAR若干关键算法及其在地表沉降监测中的应用研究[D];中国矿业大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 丁琼;刘国祥;蔡国林;马德英;;InSAR DEM精度与地形特征的关系分析[J];测绘科学;2009年01期
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4 史世平;使用ERS-1/2干涉测量SAR数据生成DEM[J];测绘学报;2000年04期
5 刘国祥,丁晓利,李志林,陈永奇,李志伟;使用InSAR建立DEM的试验研究[J];测绘学报;2001年04期
6 汪鲁才,王耀南,毛建旭;基于相关匹配和最大谱图像配准相结合的InSAR复图像配准方法[J];测绘学报;2003年04期
7 于晶涛,陈鹰;一种新的INSAR干涉条纹图滤波方法[J];测绘学报;2004年02期
8 曾琪明,解学通;基于谱运算的复相关函数法在干涉复图像配准中的应用[J];测绘学报;2004年02期
9 汪鲁才,王耀南,毛六平;基于小波变换和中值滤波的InSAR干涉图像滤波方法[J];测绘学报;2005年02期
10 周春霞,鄂栋臣;InSAR技术在南极地区的应用[J];测绘与空间地理信息;2005年05期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 穆冬;干涉合成孔径雷达成像技术研究[D];南京航空航天大学;2001年
2 岳焕印;基于小波变换的干涉SAR数据处理方法研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
3 毛建旭;合成孔径雷达干涉(INSAR)三维成像处理技术研究[D];湖南大学;2002年
4 王欣;多传感器数据融合问题的研究[D];吉林大学;2006年
5 陈艳玲;星载SAR及InSAR技术在地球科学中的应用研究[D];中国科学院研究生院(上海天文台);2007年
6 靳国旺;InSAR获取高精度DEM关键处理技术研究[D];解放军信息工程大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐文婷;李承鹏;;基于自适应遗传算法的离散化方法[J];合肥师范学院学报;2011年03期
2 王秀云;黄淑玲;袁新田;陈晔;;大别山区DEM的制作及其沟谷的提取[J];山东农业科学;2009年05期
3 蔡莉;胡学钢;;一种基于粗集的决策表求核算法[J];安徽大学学报(自然科学版);2007年06期
4 周玉华;李景杰;;不完备决策表的一种属性约简方法[J];安徽大学学报(自然科学版);2009年04期
5 胡海风;杨波;;基于MAPGIS平台的三维虚拟飞行技术实现[J];安徽地质;2009年01期
6 杨萍,万上海,陈耿;一种基于可变支持度的缺省规则挖掘算法[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2004年02期
7 孙全玲;基于粗集和神经网络的建模方法研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2005年02期
8 孙虹;方敏;;基于Rough集和RBF网络的车牌字符识别方法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2006年04期
9 孙虹;;粗糙集神经网络系统在车牌字符识别中的研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2007年04期
10 王秀云;陈晔;舒强;张强;;溧水县DEM的建立及坡面土地面积的提取[J];安徽农业科学;2006年15期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 危前进;董荣胜;孟瑜;崔更申;;基于粗糙集的机械装配知识发现方法[A];广西计算机学会25周年纪念会暨2011年学术年会论文集[C];2011年
2 董翠珠;蒋淼;;利用数字影像DMC快速制作DOM方案[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
3 ;Fuzziness in Covering Generalized Rough Sets[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 李雄;党生;;基于Rough集理论的战场侦察情报处理[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 朱寅;吴敏;曹卫华;何勇;;基于小波分解与图像增强的高炉红外图像处理方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 陈楚湘;沈建京;陈冰;尚长兴;王运成;;运用粗糙集理论建立中老年肺炎中医症候诊断标准[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 龚锦红;杨辉;衷路生;;稀土萃取分离过程的Rough集案例推理方法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
8 ;Influence Diagram Based on Rough Set Theory[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
9 ;The Prediction of Soil Moisture Based on Rough Set-Neural Network Model[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
10 陈楚湘;沈建京;陈冰;尚长兴;王运成;;运用粗糙集理论和Apriori算法建立中医症候诊断标准[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陶秋香;PS InSAR关键技术及其在矿区地面沉降监测中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
2 贾瑞生;矿山开采沉陷三维建模与可视化方法研究[D];山东科技大学;2010年
3 刘营;雷达图像编码器的并行处理研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 田峰敏;水下地形导航模型求解与导航区初选策略研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 殷志伟;基于统计学习理论的分类方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 姜延吉;多传感器数据融合关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 唐艳红;基于航海雷达的海浪遥测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 穆振侠;高寒山区降水垂直分布规律及融雪径流模拟研究[D];新疆农业大学;2010年
9 陈春雷;多尺度林业遥感数据融合技术的应用研究[D];北京林业大学;2011年
10 张目;高技术企业信用风险影响因素及评价方法研究[D];电子科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 苏艳丽;高功能孤独症儿童抑制功能的近红外成像研究[D];南京医科大学;2010年
2 马剑;机载LiDAR数据插值方法研究[D];河南理工大学;2010年
3 田继辉;用于三维影像快速浏览的多尺度DEM数据组织研究[D];河南理工大学;2010年
4 史卫平;DInSAR技术及其在矿区地面沉降监测中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
5 田会波;海底地形三维可视化[D];山东科技大学;2010年
6 陈赓;弹性波透地通信信号接收关键技术的研究[D];山东科技大学;2010年
7 张宗营;SAR影像配准方法研究[D];山东科技大学;2010年
8 王梁文敬;典型地物的极化后向散射特性分析及其在分类中的应用[D];山东科技大学;2010年
9 唐红梅;基于辐射与空间信息的遥感图像检索[D];山东科技大学;2010年
10 岳海亮;信息论在粗糙集连续属性离散化中的应用[D];辽宁师范大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李小凡;李颖;曾琪明;赵永红;;应用与ASAR同步的MERIS对重复轨道InSAR进行大气校正[J];北京大学学报(自然科学版);2009年06期
2 刘国祥,丁晓利,李志林,陈永奇,李志伟;使用InSAR建立DEM的试验研究[J];测绘学报;2001年04期
3 汪鲁才,王耀南,毛六平;基于小波变换和中值滤波的InSAR干涉图像滤波方法[J];测绘学报;2005年02期
4 林卉,赵长胜,杜培军,舒宁;InSAR干涉图滤波方法研究[J];测绘学报;2005年02期
5 杨磊;赵拥军;王志刚;;基于功率和相位联合估计TLS-ESPRIT算法的极化干涉SAR数据分析[J];测绘学报;2007年02期
6 孙倩;朱建军;李志伟;尹宏杰;胡波;蒋弥;;基于信噪比的InSAR干涉图自适应滤波[J];测绘学报;2009年05期
7 吴立新,高均海,葛大庆,廖明生;工矿区地表沉陷D-InSAR监测试验研究[J];东北大学学报;2005年08期
8 张晓玲;韦顺军;韩迪;;结合相干系数的极化干涉SAR植被高度估计方法研究[J];电子科技大学学报;2009年03期
9 路旭,匡绍君,贾有良,黄立人;用INSAR作地面沉降监测的试验研究[J];大地测量与地球动力学;2002年04期
10 葛大庆;王艳;郭小方;范景辉;刘圣伟;;利用短基线差分干涉纹图集监测地表形变场[J];大地测量与地球动力学;2008年02期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李新武;极化干涉SAR信息提取方法及其应用研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
2 张红;D-InSAR与POLinSAR的方法及应用研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
3 杨杰;星载SAR影像定位和从星载InSAR影像自动提取高程信息的研究[D];武汉大学;2004年
4 陈强;基于永久散射体雷达差分干涉探测区域地表形变的研究[D];西南交通大学;2006年
5 王志勇;星载雷达干涉测量技术在地面沉降监测中的应用[D];山东科技大学;2007年
6 何儒云;星载合成孔径雷达干涉测量处理技术研究[D];湖南大学;2007年
7 罗小军;永久散射体雷达差分干涉理论及在上海地面沉降监测中的应用[D];西南交通大学;2007年
8 靳国旺;InSAR获取高精度DEM关键处理技术研究[D];解放军信息工程大学;2007年
9 楼良盛;基于卫星编队InSAR数据处理技术[D];解放军信息工程大学;2007年
10 彭曙蓉;高分辨率合成孔径雷达干涉测量技术及其应用研究[D];湖南大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 姜文亮;PS InSAR技术监测断层活动性应用研究[D];中国地震局地壳应力研究所;2007年
2 马德英;短时空基线PS-DInSAR理论及其算法研究[D];西南交通大学;2008年
3 蒋弥;D-InSAR可检测的最大最小形变梯度的函数模型研究[D];中南大学;2008年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 刘伟科;刘国林;张晓庆;;雷达干涉测量技术在矿区形变监测中的应用研究[J];地矿测绘;2012年01期
2 李海平;李卫;赵永兰;;雷达差分干涉测量技术在地面沉降监测中的应用研究[J];测绘与空间地理信息;2013年01期
3 范洪冬;邓喀中;祝传广;陈炳乾;李培现;;基于时序SAR技术的采空区上方高速公路变形监测及预测方法[J];煤炭学报;2012年11期
4 吴文娟;郭广礼;;基于DInSAR的南屯煤矿93_上10工作面采动损害分析[J];煤矿安全;2013年04期
5 周荣;顾爱辉;钱小娟;;D-InSAR技术地表沉降监测概述[J];中国西部科技;2012年10期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 盛耀彬;基于时序SAR影像的地下资源开采导致的地表形变监测方法与应用[D];中国矿业大学;2011年
2 陈国良;煤矿区“一张图”建设的若干关键技术研究[D];中国矿业大学;2011年
3 张学东;工矿区地表沉陷D-InSAR监测模式与关键技术研究[D];中国矿业大学(北京);2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 山锋;基于SBAS-InSAR技术的大同市地面沉降监测研究[D];长安大学;2011年
2 孙广通;时间序列InSAR地表形变反演及大气相位改正技术研究[D];辽宁工程技术大学;2011年
3 张金芝;InSAR技术在地面沉降监测中的应用研究[D];山东科技大学;2011年
4 罗铖;基于SBAS_InSAR的西安地表沉降监测[D];长安大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡惠英,吴善培;小波去噪在语音识别中的应用[J];北京邮电大学学报;1999年03期
2 秦绪文;张过;李丽;;SAR影像的RPC模型参数求解算法研究[J];成都理工大学学报(自然科学版);2006年04期
3 李德仁,周月琴,马洪超;卫星雷达干涉测量原理与应用[J];测绘科学;2000年01期
4 张继贤,杨明辉,黄国满;机载合成孔径雷达技术在地形测绘中的应用及其进展[J];测绘科学;2004年06期
5 刘国祥,刘文熙,黄丁发;InSAR技术及其应用中的若干问题[J];测绘通报;2001年08期
6 岳焕印,郭华东,王长林,阎福礼;利用ERS-1/2重轨干涉SAR数据提取DEM及其精度分析[J];测绘通报;2001年08期
7 张华,曾琪明,李小凡,高亮,刘贻华,张树义;大图像分块法在InSAR处理中的应用探讨[J];测绘通报;2005年09期
8 史世平;使用ERS-1/2干涉测量SAR数据生成DEM[J];测绘学报;2000年04期
9 刘国祥,丁晓利,李志林,陈永奇,章国宝;星载SAR复数图像的配准[J];测绘学报;2001年01期
10 刘国祥,丁晓利,李志林,陈永奇,李志伟;使用InSAR建立DEM的试验研究[J];测绘学报;2001年04期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 靳国旺;杜丽敏;徐青;兰朝桢;;INSAR干涉图的滤波处理[A];现代通信理论与信号处理进展——2003年通信理论与信号处理年会论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 杨杰;星载SAR影像定位和从星载InSAR影像自动提取高程信息的研究[D];武汉大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 靳国旺;航天INSAR提取DEM的研究[D];中国人民解放军信息工程大学;2003年
2 刘军;高分辨率卫星CCD立体影像定位技术研究[D];中国人民解放军信息工程大学;2003年
3 王冬红;INSAR像对的预滤波与过采样研究[D];中国人民解放军信息工程大学;2005年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵汉青;;基于小波变换的医学超声图像去噪方法研究[J];医学信息(上旬刊);2010年12期
2 刘广建;贾平;;基于小波和维纳图像复原的像移补偿方法[J];微计算机信息;2009年18期
3 张天瑜;;基于维纳滤波的小波图像去噪算法研究[J];井冈山大学学报(自然科学版);2011年01期
4 邱政权;尹俊勋;杨俊;;在噪声环境下的分级说话人辨识[J];控制与决策;2007年05期
5 李伟;;基于小波变换的图像去噪方法[J];数字通信;2010年01期
6 李相平;章力强;应涛;韩红斌;;多传感器航迹关联算法研究[J];制导与引信;2010年04期
7 苏峰;曲长文;简涛;;时频分布的分辨率比较[J];舰船电子对抗;2011年01期
8 杨龙平,丁宣浩,孙建明;一种新的基于小波变换的图像消噪方法[J];云南民族大学学报(自然科学版);2005年01期
9 王颖丽;;基于小波变换的遥感图像融合技术研究[J];科技资讯;2009年29期
10 黄应清,季向琦,张智诠;基于小波变换的图象压缩中量化方法的研究[J];装甲兵工程学院学报;2000年01期
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1 孟平;;Morlet小波在提高地震资料分辨率中的应用[A];油气地球物理实用新技术——中国石化石油勘探开发研究院南京石油物探研究所2004年学术交流会论文集[C];2004年
2 王真理;;地震剖面的特征分辨率[A];寸丹集——庆贺刘光鼎院士工作50周年学术论文集[C];1998年
3 姜海舟;李楠;;基于小波变换及维纳滤波的语音抗噪研究[A];全国第二届信号处理与应用学术会议专刊[C];2008年
4 朱肇轩;王厚军;王志刚;;基于小波变换提高ADC分辨率的研究[A];2008中国仪器仪表与测控技术进展大会论文集(Ⅱ)[C];2008年
5 吴昊;曾国卿;;一种基于Haar小波的图像处理技术[A];2006“数学技术应用科学”[C];2006年
6 崔兴福;吴保珍;;小波变换在提高地震资料信噪比及分辨率中的应用[A];1995年中国地球物理学会第十一届学术年会论文集[C];1995年
7 王小侠;赵凤群;戴芳;方小艳;;基于分形维数的四叉树图像编码[A];2006“数学技术应用科学”[C];2006年
8 代健美;耿华芳;;两种像素级图像融合方法的比较与分析[A];2009系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2009年
9 林梓;宋鹏;;基于小波变换的1/f类分形信号的噪声抑制[A];第十届全国信号处理学术年会(CCSP-2001)论文集[C];2001年
10 王岩;周俐利;勒中鑫;;小波变换与边缘辨识[A];1999年中国智能自动化学术会议论文集(下册)[C];1999年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;PK你的传统视界[N];电子资讯时报;2006年
2 丁虹;购买液晶电视谨防术语误导[N];福建科技报;2007年
3 方成亮;理性选购:释疑用户五大困惑[N];中国计算机报;2007年
4 湖南 薛凌云;教你玩转奥运高清[N];电脑报;2008年
5 木子;主流扫描仪冲击“质”与“速”[N];中国企业报;2003年
6 周雪;高清:还原视听感受[N];电脑商报;2008年
7 项雨;数码照片打印有标准[N];中华工商时报;2003年
8 江苏 李兵;选LCD?还是选CRT?[N];电脑报;2003年
9 刘亮 张亮;改善你的扫描效果[N];电脑报;2004年
10 ;信利MP4HD900试用手记[N];电脑报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 蔡国林;星载InSAR数据处理中的几个关键问题研究[D];西南交通大学;2009年
2 姚建红;基于小波变换的地震勘探信号处理技术研究[D];大庆石油学院;2010年
3 李少梅;数字地貌晕渲理论与技术的研究[D];解放军信息工程大学;2004年
4 王强;基于声信号检测的管道TPD预警系统研究[D];浙江大学;2005年
5 姜朝阳;作物冠层传输过程中的时间序列分析与阻力估算[D];中国科学院研究生院(上海生命科学研究院);2003年
6 张旗;基于属性的图像分类研究[D];大连海事大学;2005年
7 柯丽;基于小波变换的空间遥感图像实时压缩方法研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2005年
8 董卫军;基于小波变换的图像处理技术研究[D];西北大学;2006年
9 姜长泓;轨道车辆轮轴故障检测系统研究[D];吉林大学;2006年
10 李丽明;瞬态诱发耳声发射(TEOAE)识别与分析新方法的应用基础研究[D];中国协和医科大学;1997年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 江陶;基于FPGA小波域维纳滤波去噪算法的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
2 廖重贵;小波分析在变形监测中的应用研究[D];江西理工大学;2010年
3 钟艳华;JPEG2000中DWT的VLSI结构设计[D];国防科学技术大学;2010年
4 海洋;基于不可分小波变换的指纹增强[D];华中科技大学;2010年
5 杨旭;基于小波变换的综合滤波法去噪声[D];昆明理工大学;2010年
6 毛安定;基于小波变换的图像分割技术[D];昆明理工大学;2009年
7 钟读贤;小波矩量法在电磁散射问题求解中的应用研究[D];安徽大学;2010年
8 丁西明;基于小波变换的图像增强研究[D];安徽大学;2010年
9 蔡娜;小波变换在THz时域光谱技术中的应用[D];河北工程大学;2010年
10 李娜;基于小波变换和自适应算法的声学回声消除理论与应用研究[D];昆明理工大学;2010年
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