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合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar(SAR)是一种主动式微波成像系统,现在是公认为是一种非常成熟的对地观测工具。干涉合成孔径雷达(INSAR)利用了两幅或者多幅合成孔径雷达影像,根据传感器接收到的回波的相位差来生成数字高程模型(DEM)或者地表的形变图。差分干涉测量是利用地表形变(地震,火山,城市过度开采地下水等造成的)前后的两幅SAR影像分别和同一幅形变前的SAR影像形成干涉相位,对两个相位进行差分处理,可以获取地表的形变相位。差分干涉测量技术得到的广泛的应用,理论和应用模型也非常的成熟,取得了非常多的有价值的成果。
不过传统的干涉测量和差分干涉测量存在着一些不足。由于大气,植被等去相干等因素的影响,传统的干涉测量的精度在一定程度上受到了影响。研究者在不断的提出新的算法思想来完善干涉模型,永久散射体干涉测量和极化干涉测量是两个主要的方向。前者是从分析相位信息的时序特点出发建立起来的新的理论,而后者是从极化的方向出发,利用极化数据包含更多地物信息的特点可以进行精确的DEM获取,反演森林树高等处理。
永久散射体干涉测量(PSINSAR),是由意大利Ferretti等人在2001首先提出的。所谓永久散射体,是指在相当长的一段时间内仍保持着稳定的散射特性的点目标。利用PS技术可以解决传统干涉测量处理过程中的时间去相关,空间去相关,以及大气的影像。PS技术需要对同一地区多次成像,利用其中的一幅作为主影像与其他的影像分别做干涉处理得到相位相对稳定的像元点,这些点保持了较好的时间相干性,利用这些点组成的集合中研究每个像元的相位变化。PS算法的思想是利用一些相干性很好的点来反演出整个区域的形变情况。该技术在进行地震带的监测,滑坡监测,城市地面下沉监测等领域都得到了很多利用,结果表明该技术是非常有效和精确的。它克服了传统差分干涉测量中的去相干影像,极大的促进了干涉测量整体技术的发展。而极化干涉测量是从极化方面对干涉测量模型的改进。极化干涉充分利用了极化信息对地面地物的敏感性,对地物的结构,方向,以及土壤的粗糙度,含水量,植被的类型等都非常敏感的特点,这就可以利用这些特性可以显著的提高地物判别的精度,将地物的结构特征与空间的垂直信息结合起来,可以在很大程度上提高干涉测量的精度。利用POLINSAR技术反演森林树木高度可以充分利用全极化SAR数据提取的森林树木的完整的极化散射矩阵,细节信息,植被散射体的空间分布,高度形状等。本文提出了基于相干差和相位差双阈值的方法识别和去除非体散射的方法,结果表明利用该方法后明显的提高森林树高的反演精度。
本文同时基于干涉测量技术,差分干涉测量技术,永久散射体干涉测量技术,极化干涉测量技术等搭建了干涉测量处理软件ZONDY-SAR。ZONDY-SAR是基于MAPGIS开发平台二次开发出来的功能非常齐全的雷达图像处理软件。系统不仅具有十分简便的操作方式,而且处理功能也非常高效。在处理的示例结果来看,系统在处理效率和精度上都是非常高的,达到了市场化应用的程度