基于POS数据的机载SAR数据几何处理方法研究

【摘要】：合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种主动式传感器,其使用的微波可以穿透云雾,因而可以在光学传感器无法获取合格影像的地区完成对地面的数据获取任务。但由于SAR属于侧视成像,使近距端和远距端产生几何畸变,并且由地形起伏引起的叠掩、透视收缩等几何变形较大,在高山地区表现得尤为突出,从而阻碍了从SAR影像中提取信息和对SAR影像的充分利用。所以本文对SAR几何处理方法的研究具有重要的理论意义和实用价值。 本文以“国家西部1∶50000地形图空白区测图工程”为研究背景,针对机载SAR影像的固有特征和横断山脉等复杂地形区域获取地面控制点困难等问题,提出了一套在稀少控制条件下,基于POS数据和PPP处理方法的机载SAR影像正射校正和地理编码的方法,其主要内容如下: (1)介绍INS/GPS组合导航系统的发展概况、工作原理和在辅助航空摄影测量中的应用,并重点介绍了组合导航系统的PPP(Precise point positioning)和DGPS(different GPS)处理方法及各自的优点,比较二者的精度情况,分析PPP处理方式的精度能否满足机载SAR几何校正的精度要求从而提出基于POS数据和PPP处理方法的机载SAR数据几何处理方法。 (2)分析原有SAR图像间接定位方法的基础上,结合机载SAR系统自身航迹的特点和误差规律,提出了基于系统误差改正的间接定位方法,将机载SAR的系统误差改正数加入到间接定位模型中,消除系统误差对间接定位的影响,从而提高间接定位的精度;针对机载SAR系统误差对主动定位精度的影响较大,本文将斜距测量误差改正和时间延迟改正加入到主动定位方法中,以提高定位精度。并通过大量的实验验证了以上方法的可行性。 (3)考虑到机载SAR影像带宽小,几何校正控制点需求量大的情况,为了减少工作量、提高生产效率,本文在分析采用不同数量控制点进行几何校正能否满足1:50000的地形图精度要求的基础上,找到了一种最佳的几何校正方案即基于两到三个控制点的定位方法,从而达到基于稀少控制的SAR影像几何校正的目的。 (4)为了满足国家西部测图工程中机载SAR影像DOM和DEM制作需要,本文利用以上提到的基于稀少控制的主动定位和间接定位方法,进行了机载SAR影像的正射校正和地理编码实验,验证了该方法在DOM和DEM制作中是可行的。 另外,本文以VC++ 6.0为开发平台,在“ImageInfo-雷达测图工作站”的基础上研发了相应的软件模块,从而为顺利完成西部测图任务提供了技术和软件支持。