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毕业设计（论文）专用纸 qq：910644501 成绩：北京建筑大学测绘学院地理信息系统专业本科毕业设计（论文）顾及数据量与效率的 SAR 相干点目标提取算法研究班级：地 102 Q Q： 910644501 答辩时间： 2014 年 6 月 2014 年 6 月 1

毕业设计（论文）专用纸目录第一章绪论 ................................................ 8 1.1 研究目的及意义 ....................................... 8 1.2 国内外研究现状 ....................................... 9 1.2.1 国内外研究现状 .................................. 9 1.2.2 现有研究存在的问题 .............................. 10 1.3 研究内容及论文结构 .................................. 11 1.3.1 研究内容 ....................................... 11 1.3.2 论文结构 ....................................... 11 第二章 SAR 影像相干点概述 ................................... 12 2.1 相干点定义 .......................................... 12 2.2 相干点物理、地貌特征................................. 12 第三章 SAR 影像数据与预处理 ................................. 15 3.1 SAR 影像数据 ........................................ 15 3.1.1 SAR 影像数据介绍 ................................ 15 3.1.2 SAR 影像数据格式 ................................ 16 3.1.3 实验源数据 ..................................... 17 3.2 数据的读取与预处理 .................................. 18 3.2.1 数据的读取 ..................................... 18 3.2.2 多视处理 ....................................... 20 3.2.3 时序 SAR 影像的辐射校正 .......................... 22 第四章不同算法提取 SAR 相干点目标过程与结果对比 .............. 26 2

毕业设计（论文）专用纸 4.1 时序相关系数阈值法 .................................. 26 4.2 振幅离差阈值法 ...................................... 28 4.3 相位离差阈值法 ...................................... 30 4.4 各种结果对比分析 .................................... 32 第五章优化后的算法的实验过程与结果 ......................... 34 5.1 相关系数阈值法和振幅离差指数阈值法双阈值法 ............ 34 5.2 各种算法结果对比分析................................. 35 第六章结论与展望 ......................................... 37 6.1 结论 ............................................... 37 6.2 展望 ............................................... 37 参考文献 .................................................. 38 3

毕业设计（论文）专用纸表目录表 3-1 源数据详细信息 ....................................... 18 4

毕业设计（论文）专用纸图目录图 3-1 原始 SAR 影像 ........................................ 20 图 3-2 多视处理后 SAR 影像 ................................... 22 图 3-3 振幅纠正前影像 ....................................... 25 图 3-4 振幅纠正后影像 ....................................... 25 图 4-1 振幅离差法提取图 ..................................... 32 图 4-2 相位离差提取图 ....................................... 32 图 4-3 相关系数提取图 ....................................... 33 图 5-1 各种算法结果对比图 ................................... 35 5

毕业设计（论文）专用纸摘要基于永久散射体的干涉测量技术可以克服卫星合成孔径雷达应用于区域地表形变探测所面临的时空失相关和大气影响。在永久散射体雷达差分干涉测量（PSInSAR）算法流程中，PS 点的探测与识别是重要环节。本文在分析几种较常用 PS 点目标提取方法的基础上，并改进了一套基于相关系数和振幅离差双阈值的 PS 点目标识别方法，并将这两种双重阈值串行的探测方法应用在唐山主城区的 16 景 SAR 影像中探测 PS 点目标，通过实验分别比对了研究区域内各种方法在不同阈值组合情况下提取出来的 PS 点效果，通过对实验结果分析可知，改进后的双重指数阈值法获取的 PS 候选点分布情况更合理，证明了改进方法的有效性和可靠性。关键词：合成孔径雷达差分干涉测量；相干点；永久散射体；相关系数；振幅离差指数；相位离差指数 6

毕业设计（论文）专用纸 Abstract Satellite synthetic aperture radar interferometry with permanent scatterers (PS) can overcome the limitation of spatio-temporal decorrelation and atmospheric delay, and thus enhance the reliability of radar interferometry when applied in regional deformation mapping.In the algor ithm of Permanent Scatter er Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar,the identification and detection of PS points is an important step．The paper analyzes the present methods extracting the PS effectively and one improved method based on the correlation coefficient and amplitude deviation are proposed,which are applied in the identification of PS points over an area in TangShan with use of 16 SAR images. The paper compared and analyzed the different results using each method respectively. It concludes that the distribution of the PS points detected by the double thresholding method is more reasonable and more applicable to the monitoring of deformation using PSInSAR．And the effectiveness and reliability of improved method are confirmed by comparing and analyzing the experimental results. Keywords: Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar; correlated points;permanent scatterers; correlation coefficient; amplitude dispersion; phase dispersion 7

毕业设计（论文）专用纸第一章绪论 1.1 研究目的及意义合成孔径雷达干涉测量（synthetic aperture radarinterferometry， InSAR）技术的应用领域广泛，包括地形测量以及地球动力学研究、冰川研究、森林调查与制图、海洋测绘等诸多领域。InSAR （Interferometriesynthetieapertureradar，InSAR）结合了合成孔径雷达成像技术和干涉测量技术，利用传感器的系统参数和成像几何关系等精确测量地表某一点的三维空间位置及微小变化。 InSAR 最初设计是用来对地球表面测图，后来很快被扩展为差分干涉技术（Differential InsAR， DInsAR），DInSAR 凭借其独特的高形变测量精度、高空间分辨率、自动化的数据处理等技术特点，已逐渐应用于微小的地表形变测量，并以此进行地球物理模型的反演，在研究地震形变、火山运动、冰川漂移、地表沉降及山体滑坡等方面表现出极好的应用。合成孔径雷达差分干涉测量技术（DlnSAR）是以合成孔径雷达复数影像的相位信息获取地表变化信息的技术，是合成孔径雷达卫星应用的一个拓展。雷达图像的差分干涉图可用于监测厘米级或更微小的地球表面形变。尽管 DInSAR 技术在形变监测方面表现出极大的应用潜力，并取得一些成功的应用，但该技术要完全走向实用化，还受到多方面因素的影响和制约，其中时空失相关和大气效应是该技术的瓶颈[1,10]。 PSInSAR（permanentScattererInSAR）技术的目的就是为了解决传统 DInSAR 中时空去相关和大气效应等瓶颈问题，以提高区域地表形变监测的精度和可靠性。时间去相关使传统 DInSAR 技术在监测植被覆盖地区的形变非常困难，主要是因为散射体的物理特性随时间的变化而造成的。空间去相关限制了适合干涉测量应用的影像数目。大气效应贡献值双向作用于 SAR 影像相位，可严重影响形变监测精度。所谓 PS 是指成像区域内的部分硬目标（包括自然和人工地物），它们具有稳定的且不易随时间变化的雷达散射特性，即便在很长时间间隔内仍然保持高相干，并且在空间基线距超过临界基线距的情况下，也能够保持高相干性。这样便可充分利用长基线距的干涉图像对，最大限度地提高数据的利用率。PSInSAR 技术的基本原理就是利用多景同一地区的 SAR 影像，影像数目根据图像相干性情况而定。通过统计分析所有影像的幅度信息，找出不受时间、空间和大气效应影响的永久散射体，然后所有建模和解算仅基于这些高信噪比的 PS 点，PS 上地形数据误差和大气延迟误差等能够被分离，从而提高 PS 上地表形变参数估计的精度，其它低信噪比点的形变信息可通过插值的方法计算得到。 PS-InSAR 技术的核心思想是突出永久散射体（persistent scatterer，PS）这一性质优良的目标点，将干涉相位分析与处理完全集中在这些具有稳定散射特性的像元点集上。因为 PS 点的相位稳定性决定了它表现出来的信息是可靠的，能反映地表形变运动现象的客观过程，其干涉相干性几乎不受时 8

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