相位补偿SAR差分干涉提取山区 DEM算法及精度分析 (2012年)

首先，将去平干涉相位和外部DEM模拟的地形相位作差分，以降低干涉图的条纹率。然后，采用模拟的地形相位对差分干涉图的解缠相位进行补偿得到去平干涉图的解缠相位，并用此相位进行基线精化和高程提取。实验结果表明，该算法可得到高程精度更高的山区DEM。与常规干涉算法相比，它不仅可改善解缠精度，还可得到更加真实且相干性明显改善的相干图，减少因相干性低于解缠时设定的相干性阈值而产生的高程空洞区。相比于“高程补偿”算法，其可更有效地削弱残余系统相位以及解缠和外部DEM引入的随机相位误差的影响。 ### 相位补偿SAR差分干涉提取山区DEM算法及精度分析 #### 一、引言 合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)技术作为一种新兴的技术手段，在大地测量学领域取得了广泛的应用，特别是在高精度数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)的获取方面展现出巨大潜力。本文探讨的是一种名为“相位补偿SAR差分干涉提取山区DEM”的新算法及其在精度方面的优势。 #### 二、背景介绍 - **传统方法存在的问题**：传统SAR干涉测量技术面临的主要挑战在于长基线干涉图的处理。长基线可以提高干涉测量的精度，但同时也增加了空间失相干的风险，导致干涉图条纹过于密集，从而增加了解缠难度和降低了解缠精度。 - **解决思路**：为了解决上述问题，研究者们提出了多种解决方案，其中包括引入外部DEM辅助干涉图解缠和高程提取的方法，即所谓的“高程补偿”算法。然而，这种方法仍然存在一定的局限性，特别是对于地形复杂的山区而言，精度提升的空间有限。 #### 三、相位补偿算法的核心思想 - **基本原理**：相位补偿算法的基本思路是通过利用外部DEM模拟的地形相位来补偿差分干涉图中的解缠相位，从而得到更为准确的高程信息。 - **实施步骤**： 1. **差分干涉相位的获取**：通过将去平干涉相位与外部DEM模拟的地形相位作差分，得到差分干涉相位，这样可以有效降低干涉图的条纹率。 2. **相位解缠与补偿**：接着，对差分干涉相位进行滤波处理以削弱噪声干扰，然后采用合适的算法进行相位解缠，得到残余解缠相位。将模拟地形相位与残余解缠相位相结合，得到补偿后的解缠相位。 3. **基线精化与高程提取**：利用补偿后的解缠相位进行基线精化，并基于此进行山区高程提取。 #### 四、算法优势 - **改善解缠精度**：通过相位补偿，可以显著提高解缠的精度，尤其是在地形复杂区域，能够更好地反映真实的地形特征。 - **减少高程空洞区**：由于采用了外部DEM辅助，因此能够减少因相干性低而导致的高程空洞区，使得最终得到的DEM更加完整。 - **增强相干图的真实性**：与传统的干涉算法相比，相位补偿算法能够得到更加真实且相干性明显的相干图，这对于提高DEM的整体质量至关重要。 - **削弱系统相位和随机相位误差的影响**：相比于“高程补偿”算法，相位补偿算法能够更有效地削弱残余系统相位以及解缠和外部DEM引入的随机相位误差的影响，进一步提高了DEM的精度。 #### 五、实验验证 为了验证相位补偿算法的有效性，研究人员使用了我国昆仑山地区的两景ERS Tandem模式SLC影像进行了实验。实验结果表明，该算法能够显著提高山区DEM的精度，特别是在处理长基线干涉图的情况下，相较于传统的干涉算法具有明显的优势。 #### 六、结论 相位补偿SAR差分干涉提取山区DEM算法通过引入外部DEM模拟的地形相位进行相位补偿，不仅可以改善解缠精度，还能减少高程空洞区，提高相干图的真实性，更有效地削弱系统相位和随机相位误差的影响，是一种非常有前景的山区DEM提取技术。未来的研究将进一步探索如何优化算法参数，以适应不同地形条件下的应用需求。