亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        星載InSAR高程提取的誤差因子分析

        2013-12-11 07:27:44黃長(zhǎng)軍郭際明周命端喻小東袁長(zhǎng)征
        測(cè)繪通報(bào) 2013年2期
        關(guān)鍵詞:斜距高精度基線

        黃長(zhǎng)軍,郭際明,周命端,喻小東,袁長(zhǎng)征

        (1.武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院,湖北 武漢430079;2.湖南城市學(xué)院市政與測(cè)繪工程學(xué)院,湖南益陽41300)

        一、引 言

        DEM的提取是InSAR數(shù)據(jù)處理的一項(xiàng)重要內(nèi)容。在利用InSAR技術(shù)建立DEM的過程中,高程誤差對(duì)DEM提取的精度起著重要的影響,其誤差來源主要有幾何誤差和相位誤差兩個(gè)方面。本文根據(jù)斜距、基線、入射角、相位等因子與高程之間的幾何構(gòu)形及存在的函數(shù)關(guān)系,分析了影響InSAR測(cè)高精度因素的相關(guān)性及高程誤差精度。

        二、InSAR測(cè)高原理

        InSAR觀測(cè)的幾何關(guān)系如圖1所示。A1和A2分別表示主輔圖像傳感器;B為基線距;α為基線距與水平方向傾角;θ為主圖像入射角;H為主傳感器相對(duì)地面高度;P為地面目標(biāo)點(diǎn),其高程為h。地面點(diǎn)P到天線A1的斜距為R,到天線A2的斜距為R+ΔR。為討論方便,假設(shè)主從相對(duì)獲取期間無地表形變,且無大氣影響[1-2]。

        由圖1可得,P點(diǎn)的高程

        根據(jù)余弦定理可得

        將式(2)忽略(ΔR)2項(xiàng),得到

        圖1 基線沿水平向分解關(guān)系

        在星載系統(tǒng)中,由于B2=R,為此,進(jìn)一步忽略,可由式(3)得到

        根據(jù)式(1)~式(4),利用衛(wèi)星高度H、基線B、基線傾角α及斜距差ΔR,可確定高程,即

        三、基線分解及高程精度分析

        1.分解原理

        如果將基線沿水平方向分解成Bv和Bh(如圖1所示),則Bv和Bh分別表示基線的垂直分量和水平分量,則將式(2)展開后忽略掉(ΔR)2項(xiàng),得[3]

        兩邊同時(shí)除去2R,得到

        在星載系統(tǒng)中,由于B2=R,為此,進(jìn)一步忽略,可由式(12)得到

        又由圖2可知,有

        則在兩次飛行過程中,星載SAR天線與同一地面單元的斜距差ΔR可近似為

        將式(10)代入式(5)得到

        2.精度分析

        根據(jù)波長(zhǎng)、相位、距離和時(shí)間的關(guān)系,得兩次飛行在同一地面分辨單元回波信號(hào)的相位差與斜距差的關(guān)系為

        對(duì)式(11)、式(12)進(jìn)行全微分,整理可得

        根據(jù)協(xié)方差傳播定律,如果這些量的誤差之間互不影響,則得到高程誤差公式

        事實(shí)上,斜距、基線、相位及高度等量的誤差之間不可能相互獨(dú)立,在進(jìn)行高程的提取過程中,它們之間有影響關(guān)系,其影響的關(guān)系式在文獻(xiàn)[4]已經(jīng)給出,這里不再贅述。

        四、相關(guān)誤差因子分析

        由式(14)可知,高程精度與傳感器的高度、斜距、基線傾角、相位測(cè)量誤差、基線長(zhǎng)度有著緊密的關(guān)系[5]。σH是由于InSAR距地球表面的徑向距離的不確定性而引起的測(cè)高誤差,這個(gè)誤差源在僅要求相對(duì)高度測(cè)量時(shí)并不重要,可以將其校正掉。影響InSAR高程精度的誤差因子關(guān)系如下:

        1)高程精度與相位測(cè)量誤差的關(guān)系為

        σφ是由于相位φ的不確定性引起的測(cè)高誤差。在干涉測(cè)量中,相位誤差是引起高度不確定度的一個(gè)主要因素[6]。系統(tǒng)噪聲、斑點(diǎn)噪聲、多視數(shù)、配準(zhǔn)誤差、時(shí)間的去相關(guān)和基線去相關(guān)等是相位誤差的主要來源。其中,熱噪聲對(duì)于相位測(cè)量的影響是不容忽視的。由于SAR的特點(diǎn),干涉測(cè)量中的每一個(gè)像元或多或少都要受到斑點(diǎn)噪聲或衰落噪聲的影響,常用方法一般是采用多個(gè)像元,即多視平均法來消弱和減少上述噪聲的影響。因此,多視處理會(huì)影響到相位的測(cè)量精度[6]。在配準(zhǔn)方面,干涉圖的相位反映的是兩幅圖像的同一目標(biāo)像元之間的相位差,如果兩個(gè)像元之間不能準(zhǔn)確地配準(zhǔn)或配準(zhǔn)失敗,干涉圖中的散射體成分會(huì)引起相位的測(cè)量誤差[4]。

        利用文獻(xiàn)[7]給出的 R=850 km,θ=21°,得到相位誤差、基線長(zhǎng)度、基線傾角和高程精度的誤差曲線。圖2~圖3顯示了在不同基線的條件下,相位誤差傳播系數(shù)、基線誤差傳播系數(shù)及基線傾角誤差之間的影響關(guān)系。從圖2~圖3中可知,隨著基線長(zhǎng)度的增大,相位誤差傳播系數(shù)會(huì)逐漸減少;就整體而言,在傾角越大和基線長(zhǎng)度越短的情況下,基線長(zhǎng)度誤差對(duì)高程測(cè)量誤差的影響就越大,短基線對(duì)傾角的變化反而比較敏感;反之,隨著傾角的變化,基線越長(zhǎng)則測(cè)高精度就越高。

        圖2 相位誤差傳播曲線

        圖3 基線誤差傳播曲線

        2)高程精度與基線長(zhǎng)度的關(guān)系為

        σB是基線誤差系數(shù),是由于基線的不確定性引起的,它與載體的姿態(tài)和基線長(zhǎng)度的不確定性有關(guān)。由圖3可知,隨基線長(zhǎng)度的增大,基線誤差傳播系數(shù)逐漸減少。由于斜距誤差的精度受到測(cè)量地形、大氣延遲、地球曲率、相位測(cè)量等誤差的影響,在星載INSAR測(cè)量中,在保證干涉相干的情況下,宜選取較長(zhǎng)基線的影像對(duì)來進(jìn)行干涉處理[8]。但應(yīng)該注意的是,并不是基線越長(zhǎng)越好,基線長(zhǎng)度受到實(shí)際情況的制約,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來選定合適的基線。

        3)高程精度與基線傾角的關(guān)系為

        4)高程精度與斜距的關(guān)系為

        σR是由于斜距 R的不確定性引起的測(cè)高誤差,除了與視角θ有關(guān)外,還與SAR的定時(shí)系統(tǒng)的不定性、采樣時(shí)鐘的抖動(dòng)和電波通過大氣及電離層的延時(shí)等因素有關(guān)[5]。對(duì)于大氣及電離層的延時(shí)因素,由于在電波傳播的路徑上水汽的分布并不均勻,很難用簡(jiǎn)單方法進(jìn)行高精度的校正,這成為現(xiàn)在研究的一個(gè)熱點(diǎn)[9]。從圖4可知,隨著入射角的增大,傾角和斜距對(duì)高程的影響是相反的。

        圖4 R誤差與α誤差傳播曲線

        5)高程精度與Bh的關(guān)系為

        6)高程精度與Bv的關(guān)系為

        σBh、σBh是由于基線的不定性引起的誤差,與載體的姿態(tài)和基線長(zhǎng)度的不定性有關(guān),利用文獻(xiàn)[7]中的 R=850 km,分別取 θ=23°、30°、33°和51°,α∈[0°,350°],做出 Bh參數(shù)與測(cè)高精度的誤差曲線(Bv誤差曲線圖與Bh相似,限于篇幅,沒有列出),其關(guān)系如圖5~圖8所示。

        圖5 Bh誤差傳播曲線(θ=23°)

        圖6 Bh誤差傳播曲線(θ=30°)

        圖7 Bh誤差傳播曲線(θ=33°)

        圖8 Bh誤差傳播曲線(θ=51°)

        由圖5~圖8變化曲線可知,基線分量Bh是隨著θ逐漸增大,基線傾角α將逐漸減小來對(duì)高程精度影響的?;€傾角對(duì)高程精度的影響規(guī)律是基線長(zhǎng)度越短,θ-α=|π/2|時(shí),基線長(zhǎng)度誤差對(duì)高程的影響越大。而且基線短,其對(duì)傾角的變化比較敏感,反之基線越長(zhǎng)測(cè)高精度越高。隨傾角的變化,精度變化趨勢(shì)則不是很明顯。以圖7為例,當(dāng)B=200 m時(shí),高程精度影響從0迅速下降到-8×1015,由此可見波動(dòng)影響是很大的。

        圖9所示為σBh、σBv與σh分量之間的相對(duì)誤差系數(shù)關(guān)系。由圖9可知,要使基線分量與高程的相對(duì)誤差為0.4 m的絕對(duì)誤差,需要基線的相對(duì)測(cè)量誤差分別為1.76 ×10-3和 2.97 ×10-3。就上述誤差的特性來看,涉及的誤差具有公共誤差的屬性,若要使測(cè)量高程精度達(dá)到符合精度要求,準(zhǔn)確確定干涉基線就顯得非常必要[6]。

        圖9 σBh、σBv與基線相對(duì)測(cè)量誤差的關(guān)系

        根據(jù)干涉測(cè)量的特性,可以在干涉測(cè)量區(qū)域設(shè)置一些具有精確地形信息的特征點(diǎn)或地面控制點(diǎn)作為參考基準(zhǔn),然后利用成像區(qū)域內(nèi)的特征點(diǎn)或控制點(diǎn)信息,獲取實(shí)際的基線信息和基線姿態(tài)。特征點(diǎn)或控制點(diǎn)最好是選擇一些已知位置和高度的強(qiáng)反射點(diǎn),如裸露的巖石、房角或人工角反射器等,選擇的特征點(diǎn)或控制點(diǎn)不得少于3個(gè)。利用已知控制點(diǎn)高度的公式反算出基線信息,利用這個(gè)方法把測(cè)高誤差近似減小到僅由相位測(cè)量誤差引起的數(shù)值,從而使基線估計(jì)的誤差減小到可以接受的程度。

        由式(14),令 Bhcosθ+Bvsinθ=0,結(jié)合式(9)得到

        由式(21)可知,當(dāng)θ-α=π/2時(shí),Bhcosθ+Bvsinθ的誤差系失去意義[8]。此時(shí)相位和基線對(duì)高程測(cè)量精度的影響為0。在處理干涉影像時(shí),這種情況應(yīng)引起特別的重視,利用這個(gè)特點(diǎn)可以合理選擇干涉影像。

        五、結(jié)束語

        本文推導(dǎo)了星載InSAR測(cè)高精度與斜距差、基線等成像參數(shù)之間的關(guān)系,并對(duì)影響測(cè)高精度的相關(guān)誤差因子進(jìn)行了分析。結(jié)果顯示,基線參數(shù)(基線長(zhǎng)度和基線傾角)是影響高程精度的一個(gè)重要因素。隨著基線長(zhǎng)度的增大,相位誤差傳播系數(shù)會(huì)逐漸減少;就整體而言,在傾角越大和基線長(zhǎng)度越短的情況下,基線長(zhǎng)度誤差對(duì)高程測(cè)量誤差的影響就越大,短基線對(duì)傾角的變化反而比較敏感;反之,隨著傾角的變化,基線越長(zhǎng)則測(cè)高精度就越高。最后通過對(duì)水平基線和垂直基線對(duì)測(cè)高精度的影響分析,證明了在獲取高精度的地面高程過程中,基線參數(shù)的估算精度至關(guān)重要。要準(zhǔn)確確定干涉基線,可以采用地面控制點(diǎn)作為參考基準(zhǔn),通過求控制點(diǎn)高度的公式反算出基線來減小基線估計(jì)的誤差,以此減小基線誤差給測(cè)高誤差帶來的影響。

        [1]王超,張紅,劉智.星載合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量[M].北京:科學(xué)出版社,2002.

        [2]袁孝康.干涉式合成孔徑雷達(dá)的測(cè)高精度分析[J].空間電子技術(shù),1999(2):22-29.

        [3]ZEBKER H A,GOLDSTEIN R M.Topographic Mapping from Interferometric Synthetic Aperture Radar Observations[J].Journal of Geophysical Research,1986(91):4993-4999.

        [4]劉國(guó)林,郝曉光,薛懷平,等.影響InSAR測(cè)高精度因素的相關(guān)性分析[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào):信息科學(xué)版,2007,32(1):55-58.

        [5]LYONS S N.Investigations of Fault Creep in Southern California Using Interferometric Synthetic Aperture Radar and GPS[D].San Diego:University of California,2002.

        [6]袁孝康.干涉式合成孔徑雷達(dá)測(cè)量技術(shù)[J].上海航天,1998(5):20-26.

        [7]HANSSEN R F.Radar Interferometry:Data Interpretation and Error Analysis[M].Netherlands:Kluwer Academic Publishers,2001.

        [8]鄧永和.InSAR測(cè)高精度的精密公式[J].大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué),2010,30(1):92-94.

        [9]JOUGHIN I.Estimation of Ice2Sheet Topography and Motion Using Interferometric Synthetic Aperture Radar[D].Washington:University of Washington,1995.

        [10]張磊,伍吉倉(cāng),陳艷玲.InSAR高程模型及其精度分析[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào):信息科學(xué)版,2007,32(2):108-111.

        猜你喜歡
        斜距高精度基線
        中間法短視距精密三角高程在高層平臺(tái)沉降監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
        適用于MAUV的變基線定位系統(tǒng)
        航天技術(shù)與甚長(zhǎng)基線陣的結(jié)合探索
        科學(xué)(2020年5期)2020-11-26 08:19:14
        基于雷達(dá)測(cè)距與角位置輔助的SINS空中對(duì)準(zhǔn)方法
        高抗擾高精度無人機(jī)著艦縱向飛行控制
        斜距歸算成水平距離誤差定量分析
        一種改進(jìn)的干涉儀測(cè)向基線設(shè)計(jì)方法
        船載高精度星敏感器安裝角的標(biāo)定
        基于高精度測(cè)角的多面陣航測(cè)相機(jī)幾何拼接
        高精度免熱處理45鋼的開發(fā)
        山東冶金(2015年5期)2015-12-10 03:27:41
        国产欧美日产久久| 肉色丝袜足j视频国产| 久久综合九色综合97欧美| 推油少妇久久99久久99久久| 国产精品久久无码免费看| 亚洲精品在线97中文字幕| 少妇高潮太爽了在线视频| 无码国产午夜福利片在线观看| 亚洲AV无码久久精品国产老人| 国产高清自产拍av在线| 亚洲欧洲免费无码| 三男一女吃奶添下面| 亚洲综合五月天欧美| 久久精品天堂一区二区| 体验区试看120秒啪啪免费| 国外精品视频在线观看免费| 一本大道在线一久道一区二区| 中文字幕熟女激情50路| 国产又猛又黄又爽| 99久久免费精品高清特色大片| 一区二区三区国产97| 国产自拍视频在线观看免费| 中国少妇内射xxxx狠干| 国产午夜久久久婷婷| 一区两区三区视频在线观看| 免费av片在线观看网址| 久久人人爽天天玩人人妻精品 | 国模少妇无码一区二区三区 | 国产中文字幕亚洲精品| 夫妇交换性三中文字幕| www.狠狠艹| 最新日本免费一区二区三区| 亚洲2022国产成人精品无码区 | 日本欧美在线播放| 亚洲精品乱码久久麻豆| 日韩av无码一区二区三区| 国产精品va在线播放我和闺蜜| Jizz国产一区二区| 日本伊人精品一区二区三区| 丰满人妻被黑人猛烈进入| 天天干夜夜躁|