基于单片InSAR正射影像的调绘方法技术

本发明专利技术公开了一种基于单片InSAR正射影像的调绘方法，包括步骤：1.单片InSAR正射影像获取；2.基于单片InSAR影像的调绘，其调绘过程如下：201、建立InSAR影像地物特征库；202、室内判读：根据InSAR影像地物特征库对地物进行定性和定位；203、野外核查；204、阴影区和叠掩区的调绘与补测；204、新增地物与隐蔽地物的调绘与补测；205、室内数据处理；3.接边处理。本发明专利技术设计合理、方法步骤简单、实现方便且使用效果好、调绘精度高，能解决现有全数字航空摄影测量系统及调绘方法无法满足单片InSAR影像的调绘需要、单片InSAR影像调绘效果差、不能充分发挥InSAR技术优势等实际问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机载合成孔径雷达干涉测量
，尤其是涉及一种基于单片 InSAR正射影像的调绘方法。
技术介绍
InSAR(Interferometric Synthetic Aperture Radar ；简称干涉测量合成孑L径雷达或合成孔径雷达干涉测量)技术源于美国，在欧美发达国家得到不断完善与成熟，其应用领域也得到不断推广。对于^SAR技术发达的国家，如美国和德国的空间信息化产业技术公司，已将实用化的机载高分辨率^SAR技术作为一种新的、先进的技术手段，用于地形测绘、森林测量、资源调查和环境制图、地质环境和灾害监测等方面，并且随着这一技术的快速发展，新的应用领域还在逐步拓宽。合成孔径雷达干涉测量anSAR)技术，经过近二十年的研究，其理论日臻成熟，实际使用过程中，雷达干涉测量具有以下优点第一、不依赖于太阳光，而是利用自身发射的电磁波进行测量，因此可以全天时工作；第二、除了能穿云破雾之外，还不受天气因素的影响，因此可以全天候工作；第三、雷达干涉测量可以直接获取地形的高程信息。因而，现如今合成孔径雷达干涉测量anSAR)技术的应用领域也得到不断推广。许多欧美国家已将实用化的机载高分辨率^SAR技术作为一种新的、先进的技术手段，用于地形测绘、森林测量、 资源调查和环境制图、地质环境和灾害监测等方面。我国也在近几年开展了机载高分辨率hSAR技术，在地形测绘方面的应用研究。 合成孔径雷达干涉测量anSAR)技术，特别是机载高分辨率^SAR技术作为一种新的、先进的技术手段，已经逐渐应用于地形测绘。在我国它处于起步阶段，主要在机载^iSAR系统的研制阶段，地形测绘则刚刚起步，为此迫切需要开展机载高分辨率MSAR技术在地形测绘方面的应用研究。由于基于单片MSAR影像的测图不同于立体测图，不能直接在影像上量测垂直地物的高度或比高，需要借助三维DEM数据或野外人工量测，这样一来，工作量比较大、作业过程比较繁琐。如图1所示，实际测量时，由于单片hSAR正射影像特殊的侧视成像机理，对于高出地表的垂直地物，会产生阴影区和叠掩区。其中，阴影区即雷达波束不能到达之处，因此地面上该部分没有回波返回到雷达天线，从而在MSAR图像上形成阴影区，阴影的影像呈现为黑色。阴影区的长度1^与垂直地物高度h和侧视角θ之间满足公式h = Lgsin θ cos θ。 叠掩区，即雷达波束到垂直地物顶部A的时间比到垂直地物底部B的时间短，因而垂直地物的顶部影像a先被记录，底部影像b后被记录，因此顶部影像a和底部影像b的位置在单片hSAR影像中不是同一位置(但实际情况是正射投影A和B两点应为同一点)，因而在单片hSAR影像中产生了 Lgl的投影宽度，而且Lgl与垂直地物的高度h存在如下关系h = Lgltane。总之，垂直地物的高度h与其产生的阴影宽度Lg或叠掩宽度Lgl之间都存在着一定的关系，这就是基于单片MSAR影像测量垂直地物高度系统的基本原理。另外，结合图2，由于单片hSAR正射影像特殊的侧视成像机理，对于高出地表的垂直地物，则产生顶底位移现象，即雷达波束到顶部A的时间比到底部B的时间短，因而顶部影像a先被记录，底部影像b后被记录，因此顶部影像a和底部影像b的位置在单片 InSAR影像中不是在同一位置上(但实际情况是正射投影A和B两点应为同一点)，则在单片hSAR影像中产生了量为ΔΓ的定位误差，因而单片hSAR影像中对垂直地物进行测量时，存在定位误差。其次，由于在单片MSAR影像中，垂直地物顶部的影像往往因未遮挡而多呈现为突出的高亮点，而底部的影像由于遮挡而不易定位。因此，基于单片hSAR影像垂直地物的采集，可以通过采集其顶部位置，经过误差改正，达到底部定位的目的。在hSAR系统成像过程中，地物目标的位置在方位向上按平台飞行时序记录成像，在距离向上按地物反射信息先后来记录成像，其构象几何学属于斜距投影，这一特点决定了 MSAR影像固有的几何特性和特殊的辐射特性，InSAR影像中必然存在叠掩区、阴影区以及其特有的投影差等现象，而且它不同于光学航空摄影所获取的影像，无法采用原有的调绘方法进行地物的判读和定位。因此基于这样的技术背景，需对基于单片MSAR正射影像的调绘方法进行进一步研究。目前，我国采用的数据采集及处理系统主要是全数字航空摄影测量系统，该系统主要适应于立体像对的数据采集及处理，不适合基于单片MSAR影像的采集及处理，而且对于垂直地物的高度无法从单片^SAR影像中直接获取，因而现有的全数字航空摄影测量系统及调绘方法，无法满足单片MSAR影像调绘的需要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于单片 InSAR正射影像的调绘方法，其设计合理、方法步骤简单、实现方便且使用效果好、调绘精度高，能有效解决现有全数字航空摄影测量系统及调绘方法无法满足单片^SAR影像的调绘需要、单片^SAR影像调绘效果差、不能充分发挥^iSAR技术的优势等问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是一种基于单片hSAR正射影像的调绘方法，其特征在于该方法包括以下步骤步骤一、单片MSAR正射影像获取采用机载化341 系统且按常规的机载合成孔径雷达干涉测量方法，获取测区的多张单片MSAR影像，并将所获取的多张所述单片MSAR影像均存储至与数据处理器相接的存储单元内；多张所述单片MSAR影像均为正射影像；步骤二、基于单片hSAR正射影像进行调绘对步骤一中存储至存储单元内的多张所述单片^SAR影像分别进行调绘，且对多张所述单片^SAR影像的调绘方法均相同；对于其中任一张单片MSAR影像而言，其调绘方法包括以下步骤201、室内判读，其室内判读过程如下2011、影像放大处理及同步显示通过数据处理器对被判读单片hSAR影像进行放大，并通过与数据处理器相接的显示单元对放大后的被判读单片MSAR影像进行同步显示；2012、阴影区、叠掩区和可判读区域确定人为对通过显示单元进行同步显示的被判读单片MSAR影像进行视觉观察，找出被判读单片MSAR影像上存在的阴影区和叠掩区； 同时，通过数据处理器对找出的阴影区和叠掩区进行标记；相应地，被判读单片MSAR影像上除被标记的阴影区和叠掩区之外的区域，为可判读区域；2013、室内判读利用数据处理器且根据预先在存储单元内所建立的hSAR影像地物特征库，对步骤2012中所述可判读区域内按照成图比例尺的技术规范要求需进行判读的所有地物分别进行判读；所述^SAR影像地物特征库内存储有多种不同类型地物的参考特征参数，且每一种类型地物的参考特征参数均包括地物类型、地物性质、地物在MSAR 影像上的形状和大小尺寸以及地物在MSAR影像上的色调和灰度值；实际进行室内判读时，对所述可判读区域内需进行判读的所有地物的判读方法均相同；对于所述可判读区域内需进行判读的任一个地物来说，其室内判读过程包括以下步骤20131、地物性质判断采用处理器自动判读方法或人为判读方法对被判读地物的性质进行室内判读；当采用处理器自动判读方法对被判读地物的性质进行室内判读时，其室内判读过程如下I、被判读地物的特征参数获取所述数据处理器调用尺寸量测模块和灰度值读取模块，在被判读单片^SAR影像上量测出被判读地物的大小尺寸且同步读取出被判本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于单片ＩｎＳＡＲ正射影像的调绘方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一、单片ＩｎＳＡＲ正射影像获取：采用机载ＩｎＳＡＲ系统且按常规的机载合成孔径雷达干涉测量方法，获取测区的多张单片ＩｎＳＡＲ影像，并将所获取的多张所述单片ＩｎＳＡＲ影像均存储至与数据处理器（１）相接的存储单元（２）内；多张所述单片ＩｎＳＡＲ影像均为正射影像；步骤二、基于单片ＩｎＳＡＲ正射影像进行调绘：对步骤一中存储至存储单元（２）内的多张所述单片ＩｎＳＡＲ影像分别进行调绘，且对多张所述单片ＩｎＳＡＲ影像的调绘方法均相同；对于其中任一张单片ＩｎＳＡＲ影像而言，其调绘方法包括以下步骤：２０１、室内判读，其室内判读过程如下：２０１１、影像放大处理及同步显示：通过数据处理器（１）对被判读单片ＩｎＳＡＲ影像进行放大，并通过与数据处理器（１）相接的显示单元（３）对放大后的被判读单片ＩｎＳＡＲ影像进行同步显示；２０１２、阴影区、叠掩区和可判读区域确定：人为对通过显示单元（３）进行同步显示的被判读单片ＩｎＳＡＲ影像进行视觉观察，找出被判读单片ＩｎＳＡＲ影像上存在的阴影区和叠掩区；同时，通过数据处理器（１）对找出的阴影区和叠掩区进行标记；相应地，被判读单片ＩｎＳＡＲ影像上除被标记的阴影区和叠掩区之外的区域，为可判读区域；２０１３、室内判读：利用数据处理器（１）且根据预先在存储单元（２）内所建立的ＩｎＳＡＲ影像地物特征库，对步骤２０１２中所述可判读区域内按照成图比例尺的技术规范要求需进行判读的所有地物分别进行判读；所述ＩｎＳＡＲ影像地物特征库内存储有多种不同类型地物的参考特征参数，且每一种类型地物的参考特征参数均包括地物类型、地物性质、地物在ＩｎＳＡＲ影像上的形状和大小尺寸以及地物在ＩｎＳＡＲ影像上的色调和灰度值；实际进行室内判读时，对所述可判读区域内需进行判读的所有地物的判读方法均相同；对于所述可判读区域内需进行判读的任一个地物来说，其室内判读过程包括以下步骤：２０１３１、地物性质判断：采用处理器自动判读方法或人为判读方法对被判读地物的性质进行室内判读；当采用处理器自动判读方法对被判读地物的性质进行室内判读时，其室内判读过程如下：Ｉ、被判读地物的特征参数获取：所述数据处理器（１）调用尺寸量测模块和灰度值读取模块，在被判读单片ＩｎＳＡＲ影像上量测出被判读地物的大小尺寸且同步读取出被判读地物的灰度值；同时，根据被判读地物的视觉观察结果，人为通过与数据处理器（１）相接的参数输入单元（４）输入被判读地物在ＩｎＳＡＲ影像上的形状和在ＩｎＳＡＲ影像上的色调信息，此时数据处理器（１）获得被判读地物的特征参数并同步存储至存储单元（２）内；被判读地物的特征参数包括被判读地物在ＩｎＳＡＲ影像上的形状、大小尺寸以及色调信息和灰度值；ＩＩ、特征匹配并确定被判读地物性质：所述数据处理器（１）调取地物特征参数匹配模块，将被判读地物的特征参数与所述ＩｎＳＡＲ影像地物特征库进行特征匹配：当匹配出与被判读地物的特征参数一致的参考特征参数时，匹配得出的参考特征参数中的地物类型和地物性质便为被判读地物的类型和性质，此时数据处理器（１）调用标注模块在被判读单片ＩｎＳＡＲ影像上对被判读地物的类型和性质进行标注；当未匹配出与被判读地物的特征参数一致的参考特征参数时，所述数据处理器（１）调用标注模块将被判读地物的性质标注为未知地物；当采用人为判读方法对被判读地物的性质进行室内判读时，其室内判读过程如下：ｉ、ＩｎＳＡＲ影像地物特征库学习：作业人员通过对所述ＩｎＳＡＲ影像地物特征库内所存储的多种不同类型地物的参考特征参数进行学习，了解并掌握各种不同类型地物在ＩｎＳＡＲ影像上的目视判读特征，所述目视判读特征包括地物在ＩｎＳＡＲ影像上的形状、大小尺寸以及色调信息和灰度值；ｉｉ、人为目视判读：作业人员结合步骤ｉ中了解并掌握的各种不同类型地物在ＩｎＳＡＲ影像上的目视判读特征，对被判读地物进行目视判读，并相应判读出被判读地物的类型和性质；当目视判读得出被判读地物的类型和性质时，作业人员通过参数输入单元（４）输入目视判读结果，之后数据处理器（１）调用标注模块在被判读单片ＩｎＳＡＲ影像上对被判读地物的类型和性质进行标注；当不能目视判读得出被判读地物的类型和性质时，作业人员通过参数输入单元（４）输入目视判读结果且此时目视判读结果为未知地物，之后数据处理器（１）调用标注模块在被判读单片ＩｎＳＡＲ影像上将被判读地物的性质标注为未知地物；２０１３２、地物定位：首先根据被判读地物在被判读单片ＩｎＳＡＲ影像上的阴影方向，判断出被判读地物的顶部位置，被判读地物的顶部位置与其阴影方向相反；其次，所述数据处理器（１）调用位置标定模块且按照常规数字地图标定方法对被判读地物的顶部位置进行标定，标定的同时数据处理器（１）调用平面坐标确定模块且根据预先在被...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苗小利，谭克龙，谢志清，彭桂辉，刘敏，刘海军，梁涛，宋健，马进，
申请(专利权)人：中煤地航测遥感局有限公司，西安煤航信息产业有限公司，
类型：发明
国别省市：87