机载InSAR山区数据处理关键技术研究

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1、@密级：——中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences博士学位论文指导教师：工壶鹰班窥虽生国抖堂睦虫王堂班冠压学科专业：值呈生篮息处堡研究所：生国抖堂医生±堂班嚣匮2013年5月ByFangfangLiADissertationSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofEngineeringInstituteof

2、Electronics，ChineseAcademyofSciencesMay，2013㈣0帅4Ⅲ哪，，Ⅲ¨¨■I吣旧删3眦2ⅢY研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国科学院电子学研究所或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我～同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：李殇参蜀期：力够．上以关于学位

3、论文使用权的说明本人完全了解中国科学院电子学研究所有关保留、使用学位论文的规定，其中包括：①电子所有杈保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②电子所可以采用影印、缩印或其他复制手段复制并保存学位论文；③电子所可允许学位论文被查阅或借阅：④电子所可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤电子所可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)4签名：乃易荔导师签日期．切岁、工馏日期：别>．夕、现摘要机载干涉SAR地形测绘技术具有非常重要的应用价值，而山区地形条件下的干涉数据处理技术是实现高精度地形测绘

4、业务化运行的关键技术之一。本论文利用多角度数据拼接的思路实现山区地形的干涉制图，重点针对干涉处理过程中运动补偿、相位滤波、以及相位解缠三个方面对干涉测量精度的影响展开研究。论文的主要工作和创新性成果包括：针对机载双天线干涉SAR系统深入分析了运动补偿残余误差对干涉测量精度的影响，明确了参考高程误差引起的运动补偿残余误差是影响干涉测量精度的主要因素，在此基础上提出了基于高程迭代的运动补偿方法，通常通过一次迭代就可以达到精度的要求。提出了基于经验模式分解(EmpiricalModeDecomposition，EMD)和IH61de

5、r指数调整相结合的全局干涉相位滤波方法。首次引入描述信号奇异性的H61der指数，根据EMD得到不同层次分量所包含信号和噪声的特征，不同程度地提高其对应的HOlder指数，从而在尽可能滤除噪声的同时不损失干涉相位的细节信息。仿真和实测数据的处理表明，该方法在低信噪比区域仍能够较好地恢复干涉条纹结构，适用于复杂地形条件下存在较多低信噪比区域的处理。针对现有基于小波变换的相位滤波方法仅通过增大小波系数中的信号成分实现，对噪声信息缺乏有效抑制的缺点，提出了基于小波阈值收缩和局部频率估计的相位滤波方法。根据局部频率估计得出的小波系数中

6、噪声和信号所在子带范围，结合VisuShrink和NeighShrink两种阈值收缩算法分别具有去噪能力强和细节保持效果好的特点，分别对噪声子带和信号子带的小波系数进行阈值收缩处理。仿真和实测数据处理表明，该方法在干涉条纹密集区域具有更好地细节保持能力，而且运算效率高，适用于大面积山区地形的干涉相位滤波处理。针对阴影、叠掩以及水体等区域相位不连续性大，解缠时容易引起误差传播的问题，提出了基于地形特征的干涉相位解缠方法。根据这些区域的地形特征，分别从理论上推导分析了各自的干涉相位特点。在此基础上，避开传统相位解缠方法通过设置积分

7、路径限制误差传播的策略，根据不同区域的相位特征进行相位补偿或重构，避免机载InSAR山区数据处理关键技术研究相位解缠时相位误差的传播。实测数据的处理验证了基于地形特征的相位解缠方法的正确性。针对质量指导的相位解缠方法需要进行大量的排序操作使得运算效率低下的问题，提出了一种基于堆排序的质量指导相位解缠快速实现方法，使运算效率显著提高，对于实际干涉制图中较大维度的干涉相位数据处理具有重要的意义。利用实测的机载双天线干涉SAR对飞数据进行了拼接实验，实现了山区地形的干涉制图，获得了数字高程模型和数字正射影像图，大大减少了单一角度数据

8、制图时无法准确测量高程的区域范围。综上所述，本论文在山区地形条件下的机载干涉SAR运动补偿、相位滤波、以及相位解缠方面取得了一定的研究成果，并利用实测对飞数据拼接实现了山区地形的干涉制图，为实现机载干涉SAR地形测绘业务化运行提供了支持。关键词：机载双天线干涉SAR；运动补偿