SAR图像转换为线中心投影及双像解析摄影测量

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1、SAR图像转换为线中心投影及双像解析摄影测量：李菲菲方子岩57文章编号：1672—7479(2009)05—0057—03SAR图像转换为线中心投影及双像解析摄影测量李菲菲方子岩(东南大学交通学院测绘工程系，江苏南京210096)LinearCentralProjectionTransformedbySARImageasWellasAnalysisonPhotogrammtrywithDualImagesLiFeifeiFangZiyan摘要侧视雷达是向平台行进方向(称为方位向)的侧方(称为距离向)发射方位向很窄，距离向很宽的脉冲电波波束，然后接收从目标返回的后向散射波。按照反射

2、脉冲返回的时间排列形成一条线状辐射带，实现距离向扫描；而通过平台的前进，线状辐射带在地面上移动，实现方位向的扫描。SAR距离投影具有透视收缩变形和顶底位移现象，而天线的每一个脉冲发射和接收瞬间完成的一次投影是线状的，一幅图像是多条线状影像拼接而成的多中心投影，这些因素综合起来，使SAR图像的几何处理显得更为复杂，通过SAR图像转换为线中心投影，导出相应的共线方程，结合摄影测量理论，阐述双像解析处理方法。关键词侧视雷达SAR距离投影线中心投影共线方程双像解析摄影处理中图分类号：P23l文献标识码：A概括起来，侧视雷达是向平台行进方向(称为方1侧视雷达(SAR)距离投影位向)的侧方(

3、称为距离向)发射方位向很窄，距离向雷达天线装在飞机的侧面，发射机向侧方垂面内很宽的脉冲电波波束，然后接收从目标返回的后向散发射一个雷达波束(压缩脉冲)，这个波束在航向方向射波。按照反射脉冲返回的时间排列形成一条线状辐很窄，在距离方向很宽，犹如薄片，与地面交线为一线射带，实现距离向扫描；而通过平台的前进，线状辐射状窄条辐射带。飞机在飞行时不断发射这样的波束，带在地面上移动，实现方位向的扫描。并不断接收地面窄条辐射带上各种地物的反射信号，如图2侧视雷达是向遥感平台(例如飞机)行进于是由这些波束扫视地面一条与飞行方向一致的带状的垂直方向的一侧或两侧的垂面内发射微波(如图2区域，形成图中

4、的成像带(如图1)。(a))，再接收有目标(如图中的A，日，c)反射或散射回来的微波信号，通过观测这些微波信号的振幅、相位、极化以及往返时间，就可以测定目标的距离特性，得到，，Y⋯Y，且距离投影瞬间各目标点的坐标为0(如图2(b))。对地学而言，侧视雷达是通过距离投影获向得地面的物方信息。2距离投影转换为线中心投影如图3所示，每一个雷达脉冲被地面窄带内各目图1侧视雷达波束标后向散射，按距离投影在轴上，相当于与飞行方向垂直的线中心投影，图中与飞行方向一致，则每一个收稿日期：2009—08—03投影瞬间，线上所有为0。设高程为z0的地平面上58铁道勘察2009年第5期SARSAR天线

5、发射Y’＼压缩脉冲向D。A扫描B带宽C距离向lf方位向(b)图2SAR距离投影原理任意一地面点A在斜距显示SAR图像上的像点为a，像上的构像重合在一起，这就是所谓的透视收缩变形。像点坐标为Y；而A点在等效的以／为焦距的“线中心这时，S，b，B。满足(2)的共线关系，而点的地面坐投影”(a所在扫描线的线中心投影)影像上的像点为标与点的地面坐标之间存在下面的转换关系a，相应的像点坐标为Y。，则Y。与Y满足(勾股定理)(X一Xs)=P(XB—Xs)1，Y=『二(1)(一)=P(一】，S)J式中，rn为影像上的扫描延迟为等效焦距。这时，天其中，P：D：／D称为修正系数，D。、D的几何含义

6、见线中心S、像点a、地面点A严格满足共线关系。图3。根据(2)和(3)式，得到任意地面点的用共线方程表示SAR图像的成像方程式一譬=f’a2p(X—Xs)+b2p(Y—l，)+c2(Z0一Zs)一a3p(X—Xs)+b3p(Y—ys)+c3(Zo—Zs)(4)式(4)即为当地面不平坦时，用共线方程表示的SAR图像的成像方程。图3距离投影与中心投影的转换3立体雷达图像获取及双像解析摄影测量因此，当地面平坦时，SAR图像的成像方程式可表达为3．1立体雷达图像获取⋯厂兽譬立体雷达图像获取模式有同侧立体模式和异侧立体模式两种，如图4所示。{’n2(4一x)+b2(，，4一)+c2(Z0一

7、Zs)一a3(X4一Xs)+b3(—Ys)+C3(Z0一Zs)轨(2)式中，(，，Z)为地面点坐标；(X，，Z)为a(a)l司侧立体模式(h)异侧立体模式点所在扫描线对应的天线中心s的地面坐标。图4立体雷达图像获取模式如图3所示，当地面不平坦时，设任意一点曰相对于平均平面有高差h，B点在斜距投影的SAR图像上如果沿飞行方向在成像带上取5000条线影像构和等效“线中心投影”图像上的像点坐标分别为b，b。成一幅多中心图像，以中间一条为Y轴，以扫描带宽的按距离投影的成像几何关系，所有到