雷達(dá)干涉測量

前言

大地測量學(xué)自空間技術(shù)的崛起以來發(fā)生了巨大的變革，不僅發(fā)展了空間大地測量學(xué)，而且促進(jìn)了大地測量學(xué)與地球科學(xué)、空間信息科學(xué)的相互交叉和滲透?？臻g大地測量是對地觀測的重要技術(shù)支撐之一，運(yùn)用于諸多方面，例如，空間信息之時(shí)空坐標(biāo)參考基準(zhǔn)的建立，衛(wèi)星的定軌、姿態(tài)的控制與測定，遙感影像基線的量測等。同時(shí)，對地觀測技術(shù)的創(chuàng)新又豐富了空間大地測量的技術(shù)手段，合成孔徑雷達(dá)干涉測量（INSAR）就是其中的一個(gè)重要的交叉領(lǐng)域。作為雷達(dá)遙感的一個(gè)重要分支，INSAR技術(shù)在過去的一二十年取得了重大的突破，引起了遙感領(lǐng)域?qū)W者們的關(guān)注。雖然在某些數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)采用的方法等方面仍然需要進(jìn)一步的研究和發(fā)展，但是其主要的技術(shù)障礙已基本克服，正在朝實(shí)用化方向發(fā)展。從INSAR技術(shù)的發(fā)展過程來看，最初的動機(jī)是為了解決從合成孔徑雷達(dá)影像提取地形信息（高程）的問題。該技術(shù)也確實(shí)為大面積快速獲取高精度、高分辨率的地面高程信息提供了一條新的途徑。目前的INSAR技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到傳統(tǒng)地形測繪以外的廣闊領(lǐng)域，已成為空間大地測量學(xué)的一個(gè)重要領(lǐng)域。INSAR技術(shù)提取高程的精度可達(dá)數(shù)米，而運(yùn)用差分干涉手段（D-INSAR），量測高程的變化（地表的形變）可達(dá)厘米級甚至毫米級。INSAR技術(shù)是通過遙感影像處理的方式量測地表形變，從空間尺度上可以高分辨率取樣。衛(wèi)星定位技術(shù)可以在地表上以點(diǎn)的形式測定地表形變，而INSAR可以在地面上以面的形式測定地表形變。因此通過INSAR對地殼形變的分析將對地震預(yù)報(bào)的研究，區(qū)域乃至全球的板塊運(yùn)動等方面做出貢獻(xiàn)。

內(nèi)容概要

雷達(dá)干涉測量(1NSAR)是近十幾年來非?；钴S的研究領(lǐng)域，其一般理論日益成熟，應(yīng)用前景頗為看好。本書結(jié)合作者多年來從事雷達(dá)遙感和INSAR技術(shù)研究的成果和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，力圖兼顧入門性和前沿性兩方面，首先闡述本書的學(xué)科背景以及INSAR技術(shù)的發(fā)展、現(xiàn)狀和存在的主要問題。然后在介紹雷達(dá)遙感的相關(guān)知識和SAR影像主要特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地論述了雷達(dá)干涉測量技術(shù)的基本原理、成像模式、數(shù)據(jù)獲取與數(shù)據(jù)處理的一般步驟等，并進(jìn)一步探討高程提取的理論精度、立體視覺與雷達(dá)干涉成像的聯(lián)系與區(qū)別，試圖從不同的角度理解干涉成像的原理。在數(shù)據(jù)處理和相關(guān)的算法方面，著重論述了復(fù)數(shù)INSAR影像對的自動配準(zhǔn)、抑制干涉圖噪聲、相位解纏和數(shù)字高程信息提取等關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)施算法等。對于每一個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)，盡量兼顧多種算法或?qū)嵤┩緩剑⑦M(jìn)行分析對比，給讀者提供多方面的理解。最后還介紹了INSAR技術(shù)的重要應(yīng)用之一的差分干涉技術(shù)的基本原理和應(yīng)用。    本書從雷達(dá)遙感基礎(chǔ)開始到INSAR關(guān)鍵技術(shù)的論述，大致形成相對完整的結(jié)構(gòu)，方便各種專業(yè)背景的讀者閱讀?？勺鳛閺氖聹y繪、遙感、地理、地質(zhì)災(zāi)害、自然資源、數(shù)字信號處理和影像信息科學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域的研究人員、工程技術(shù)人員和大專院校師生閱讀參考書，也可作為高等院校、科研院所的研究生專業(yè)課教材。

作者簡介

廖明生，1962年生，江西龍南人。武漢測繪科技大學(xué)學(xué)士（1982年）、碩士（1985年），武漢測繪科技大學(xué)與中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所、丹麥技術(shù)大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士（2000年），曾赴日本東北大學(xué)、丹麥技術(shù)大學(xué)和香港中文大學(xué)進(jìn)行合作研究。現(xiàn)任武漢大學(xué)測繪遙感信息工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授，博士生導(dǎo)師，主要從事遙感影像信息處理及應(yīng)用等方向的研究，近幾年發(fā)表論文50余篇，專著1部。林琿，1954年生，祖籍廣東汕頭。中國科學(xué)院碩士（1983年），美國布法羅大學(xué)博士（1992年）?，F(xiàn)任香港中文大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，中國科學(xué)院暨香港中文大學(xué)地球信息科學(xué)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室主任，中國遙感中心香港基地主任，國際歐亞科學(xué)院院士，香港攝影測量與遙感學(xué)會理事會主席，中國海外地理信息系統(tǒng)協(xié)會（（2PGIS）首任會長，國內(nèi)多個(gè)大學(xué)和科研院所客座教授、博士生導(dǎo)師等。目前研究方向包括雷達(dá)遙感及其應(yīng)用、虛擬地理環(huán)境等，已發(fā)表學(xué)術(shù)論文100余篇，撰寫專著6部，主編文集8部。

書籍目錄

第一章 概 論　1．1 引 言　1．2 合成孔徑雷達(dá)遙感的進(jìn)展　1．3 1nsar技術(shù)的應(yīng)用　1．4 本書的內(nèi)容安排和閱讀建議　本章小結(jié)第二章 合成孔徑雷達(dá)遙感基礎(chǔ)　2．1 雷達(dá)遙感物理基礎(chǔ)　2．2 真實(shí)孔徑雷達(dá)基本原理　2．3 sar系統(tǒng)基本原理　2．4 sar影像的主要特性　本章小結(jié)第三章 雷達(dá)干涉測量概述　3．1 insar基本原理　3．2 立體幾何量測原理與干涉成像　3．3 insar成像的幾種模式　3．4 insar技術(shù)存在的問題　本章小結(jié)第四章 復(fù)數(shù)影像配準(zhǔn)　4．1 影像配準(zhǔn)的基本原理　4．2 干涉圖質(zhì)量的評估與影像配準(zhǔn)精度　4．3 insar復(fù)數(shù)影像配準(zhǔn)方法概述　4．4 基于幅度影像的從粗到細(xì)匹配策略　4．5 幅度影像相關(guān)系數(shù)用于精確匹配的局限性　4．6 相干性測度用于精確配準(zhǔn)　本章小結(jié)第五章 干涉圖生成與相位噪聲濾波　5．1 干涉圖的生成　5．2 在復(fù)數(shù)域?qū)Ω缮鎴D進(jìn)行去噪處理的原理　5．3 基于局部坡度(10cal slope)的自適應(yīng)濾波　5．4 中值-自適應(yīng)平滑濾波　本章小結(jié)第六章 相位解纏　6．1 相位解纏概述　6．2 相位解纏的基本原理　6．3 典型的基于路徑積分解纏方法　6．4最小二乘解纏方法　本章小結(jié)第七章 從相位到dem的計(jì)算　7．1 從相位到高程的轉(zhuǎn)換　7．2 雷達(dá)影像的幾何處理　7．3 insar數(shù)據(jù)的地理編碼處理　本章小結(jié)—第八章 差分干涉技術(shù)及應(yīng)用　8．1 概 論　8．2 差分干涉的基本原理　8．3 d—insar數(shù)據(jù)處理的間接方法　8．4 關(guān)于d—insar數(shù)據(jù)應(yīng)用的幾點(diǎn)討論　8．5 d-insar用于形變監(jiān)測的實(shí)例　8．6 gps技術(shù)發(fā)展概述　8．7 gps技術(shù)與insar技術(shù)的集成應(yīng)用　本章小結(jié)參考文獻(xiàn)名詞索引

章節(jié)摘錄

插圖：前者基于路徑積分的相位解纏算法，都是基于逐個(gè)像素搜索，利用相位數(shù)據(jù)的局部信息，通過一定的方法得到全局的解。基本思路均是采用不同的策略選擇積分路徑，避開數(shù)據(jù)中的“殘差”或不連續(xù)點(diǎn)，以滿足相位梯度閉合路徑積分為零的條件。如枝切法根據(jù)最鄰近原則，根據(jù)“殘差”的分布自動生成中性的“枝狀切線”或“枝切”，以使積分路徑不穿過這些“枝切”。由于枝切法僅僅考慮了“殘差”點(diǎn)的分布而沒有利用其他的信息，因此常常會出現(xiàn)“枝切”將大片區(qū)域孤立開和“枝切”位置放置不當(dāng)?shù)膯栴}。Xu wei等（1999）對此提出了可利用干涉數(shù)據(jù)相干系數(shù)等輔助信息指導(dǎo)積分路徑選擇的區(qū)域增長算法，并在處理復(fù)雜的相位數(shù)據(jù)時(shí)獲得成功。Ferrctti A等（1997）利用多基線干涉數(shù)據(jù)并采用最大似然法自動選擇合理的積分路徑。Flvnn等（1997）提出的基于最小不連續(xù)測度的相位解纏算法則是利用網(wǎng)絡(luò)圖的方法自動選擇合適的積分路徑，以使解纏相位數(shù)據(jù)中的不連續(xù)的長度最小。另外還有一些基于網(wǎng)絡(luò)理論的相位解纏算法也屬于此類。這類基于積分路徑的算法優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算速度較快，在相干性較好的區(qū)域可以獲得精確的解纏相位。

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