基于极化SAR数据的地表信息提取研究

论文摘要

传统的合成孔径雷达技术(Synthetic Aperture Radar, SAR)使用的是单极化SAR系统,只能收发H或V极化方式的数据(HH或VV数据)。而全极化SAR系统可以同时发射并同时接收这两种正交极化方式的脉冲。因此,极化SAR技术(Polarimetric Synthetic Aperture Radar, PolSAR)可以充分利用全极化测量数据(HH、HV、VH和VV)提供的电磁波散射信息,能够获得更丰富的地物信息,在反映地物散射特征方面具有更大的潜力。基于SAR图像的地物分类是SAR图像解译的一个重要应用,近年来,随着SAR传感器技术的发展,使利用全极化SAR数据进行分类成为可能,并逐渐成为SAR图像分类的主要研究方向；极化SAR干涉技术(Polarimetric SAR Interferometry, PolInSAR)是将干涉技术和极化信息有效结合,它具备了SAR干涉(Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR)和极化SAR的优点,通过多极化通道数据综合技术建立各个极化干涉相位的定量关系,可以明显改善干涉的相干性及提高地面高度参数反演精度。本文主要围绕利用极化SAR数据获取地表的地物分类信息和相关高程信息展开研究。本文系统地探讨了利用极化SAR数据进行地物分类的基本原理和流程,并结合机载极化SAR数据的实际情况,提出了基于Freeman分解的监督分类方法,并得到了较好的分类结果。在极化SAR和SAR干涉的基础上,研究了极化干涉SAR测量算法。较详细地分析了极化SAR干涉测量理论模型、算法以及实现中的关键环节。并应用极化干涉相干最优化技术处理了山东泰安和Amazon雨林地区的真实L波段PALSAR全极化数据,得到了这两个地区的数字高程模型(DEM)。与常规的InSAR技术进行对比,利用极化干涉技术可以显著提高相干性,特别是在植被覆盖地区。另外还利用极化干涉技术粗略估计了植被高度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状和趋势
• 1.2.1 极化SAR技术的研究现状
• 1.2.2 极化SAR干涉技术的研究现状
• 1.3 本文的组织结构
• 第二章 极化SAR基本理论
• 2.1 引言
• 2.2 极化波概念
• 2.3 基本的极化SAR散射机制
• 2.4 目标极化散射特性的表征
• 第三章 极化SAR分类
• 3.1 引言
• 3.2 极化SAR目标分解
• 3.2.1 基于H-A-α的极化SAR目标分解
• 3.2.2 基于Freeman的极化SAR目标分解
• 3.3 分类方法
• 3.3.1 Wishart K-均值非监督分类方法
• 3.3.2 最大似然监督分类方法
• 3.4 分类流程
• 3.5 实验结果与讨论
• 第四章 极化SAR干涉生成DEM
• 4.1 引言
• 4.2 SAR干涉测量
• 4.2.1 SAR干涉生成DEM原理
• 4.2.2 SAR干涉相干性定义
• 4.3 极化SAR干涉测量原理
• 4.3.1 极化相干最优化
• 4.3.2 极化SAR干涉生成DEM流程
• 4.4 实验结果与讨论
• 4.4.1 山东泰安地区数据实验
• 4.4.2 Amazon雨林地区数据实验
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果