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基于ALOS PALSAR数据的地形辐射校正研究

郑洁  
【摘要】:合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种主动式的对地观测系统,具备全天候、全天时、高分辨率、多波段、多极化、可变侧视角等特性,被大量应用于农业生产、军事侦察、科研和航空测量等领域。特别是随着星载、机载和无人机等运载平台技术越来越成熟,SAR数据产品已经广泛应用到各个领域,比如山区农林业的资源调查、军事方面、地质灾害、海洋和水文等。然而,在崎岖的山区,由于地形的变化造成对应的SAR成像时每一像元所接收的地面的回波有很大差别,其几何特征和辐射特征均会受到影响,从而阻碍了SAR影像的特征信息提取和其它方面信息的综合应用。因此,SAR影像地形辐射校正的研究不仅是微波遥感领域中的热点问题,而且在信息提取、解译、定量分析和参数反演等方面都有极为重要的意义。为了使SAR影像在各个领域得到更加充分的利用,发挥其自身应用价值,本文深入研究了基于距离-多普勒(Range-Doppler,R-D)定位模型,在轨道卫星参数优化技术的基础上,利用优化后的成像参数,研究分析了SAR影像正射校正和地形辐射校正的技术和方法。本文分析了SAR成像原理和SAR影像的几何特征与辐射特征,在此原理基础上,从元数据中提取出R-D模型解算的参数,并采取了多项式轨道描述法和四参数法轨道根数描述法来对卫星轨道进行拟合,同时对两种方法的实用性和精度进行对比评价。在卫星轨道描述的基础上,对R-D定位模型进行构建,并基于优化后轨道参数详细探讨了利用间接定位法的解算和直接定位法的解算。然后通过建立SAR定位模型,结合DEM影像坐标位置,求解计算函数,确定模拟影像灰度值从而生成SAR模拟影像。将模拟SAR影像与原始SAR影像自动匹配进行正射校正,并对校正结果的有效性和定位精度进行分析评价。结果表明经过正射校正的SAR影像定位精度与野外的实测数据对比,其定位精度明显提高。由于正射校正并未消除地形对SAR影像的影响,因此本文在正射校正的基础上,基于局部入射角计算方法和投影角计算方法分别对SAR影像进行了地形辐射校正,并通过定量和定性指标对校正结果进行了精度评价和实验分析。校正结果表明经过地形辐射校正的SAR影像,其地形效应得到有效的消除,且影像质量等也有明显改善。


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