利用星下点干涉相位法提高三维成像高度计测高精度

基线倾角是三维成像高度计获取海表面高度的一个重要参数。基线倾角误差造成的高程误差随着交轨距离增加而增大。微小的基线倾角误差在整个观测刈幅内会引起大幅度的高程测量误差,因此精确获得基线倾角值是十分必要的。星下点干涉相位与基线倾角具有较强的相关性,利用二者之间的关系进行基线倾角的计算可以获得比一般硬件测量更高的基线倾角测量精度,进而对基线倾角误差进行校正,以满足厘米级测高精度的需求。通过在仿真海面上进行基于几何关系模拟测量与高程重建,可以进行利用星下点干涉相位法校正基线倾角误差的研究。对已设定三维成像高度计的系统参数进行数值模拟,结果表明:在10-3 rad的干涉相位测量精度条件下,基线倾角精度可以达到0.03角秒,在10～60km刈幅范围内,对高程平均测量精度的影响由模拟硬件测量得到的0.36角秒对应的6.02cm降低至0.48cm,与理论计算结果一致,说明星下点干涉相位法能够有效地对基线倾角误差进行校正。

三维成像雷达高度计机载原理样机及机载试验

本文介绍了三维成像雷达高度计的工作原理和系统设计 ,重点介绍机载样机系统及首次机载飞行试验 .机载试验在国内首次获得单轨双天线干涉相位图像 .

三维成像雷达高度计成像模拟研究

根据三维成像雷达高度计系统 ( CIALT,China Imaging Altimeter)的成像基本原理建立了一个模拟系统 ,用来获得原始数据并进行成像处理。在该模拟系统基础上 ,给出了对各种目标的模拟成像结果 ,并针对系统参数选择、窗函数选择以及聚焦深度和距离弯曲等因素对成像的影响进行了深入的讨论。最后 。

三维成像微波高度计对流层延迟估计模型研究

对流层延迟是引起高度计高程测量误差的重要来源,三维成像微波高度计(InIRA)相对于传统剖面高度计有着更大的天线视角范围,不能直接沿用其对流层延迟估计方法。文中以Sentinel-3A数据为基准,对常用的垂向对流层延迟估计模型进行对比筛选,并将筛选出来的模型进行适用于InIRA的改进,并结合第三方气象数据计算出改进后的模型结果并分析天线视角对干、湿对流层延迟估计值的影响。结果表明:干对流层延迟估计值受天线视角的影响较为明显,湿对流层延迟估计值受天线视角的影响较小。

基于DWT的天宫二号三维成像雷达高度计陆表水体图像融合研究

陆表水体是人类赖以生存的重要资源。天宫二号三维成像雷达高度计(TG2-InIRA)在国际上首次采用小入射角、短基线雷达干涉测量技术获取地球海洋和陆表水体的准镜面反射信息,克服了传统星载雷达高度计和星载合成孔径雷达不能获取宽刈幅水体高度的不足。然而在小入射角情况下水体散射易受观测角度变化的影响,且水体在不同气象条件下表面粗糙度的变化容易导致雷达影像呈现较大差异,因此开展多角度、多时相TG2-InIRA水体图像融合对于全面了解陆表水体真实状态十分重要。研究提出了一种基于离散小波变换(Discrete Wavelet Transform,DWT)的TG2-InIRA雷达图像融合方法,DWT旨在将待融合雷达图像分解为低频子图像和高频子图像。陆表水体在形态学上呈现出极大的多样性,这些在频域表现为丰富的低频和高频特征,对其融合需采用不同的策略。具体地,低频方面,提出了一种基于Canny算子的融合规则,突出江河、湖泊等大型水体宏观特征;高频方面,发展出了一种基于局部对比度的融合规则,突出细小水体及水体边缘等微观特征。在长江流域安庆地区多角度、多时相TG2-InIRA雷达图像上与加权平均以及基于Laplacian金字塔、Nonsubsampled Contourlet变换和DWT的几种常用经典融合方法所做的对比实验表明,所提方法在清晰度、交叉熵等评价指标上均有明显提升,基于融合结果所开展的图像分割实验进一步展示了所提方法在提取水体的精细度和完整性方面的良好性能。

雷达高度计在海冰厚度探测中的研究进展

海冰是全球变化的指示剂,海冰厚度是海冰最难探测的参数之一。文章对现有的海冰厚度探测方式以及近年来相关研究进行了全面回顾和分析,对卫星雷达高度计、合成孔径雷达反演冰厚所存在的问题进行了总结;重点分析了星下点观测模式的雷达高度计以及雷达干涉测量技术在海冰厚度探测中的应用,分析了三维成像雷达成像高度计在海冰探测中的潜力,以及三维成像雷达成像高度计在海冰厚度探测机理及数据处理方面存在的问题。

星载干涉成像高度计在轨干涉处理方法研究

干涉成像高度计是一种新体制雷达高度计,可以获得宽刈幅、高分辨率和高精度的海面高程信息。但其在轨工作原始数据量巨大,无法全部下传,而且传统用于合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)数据压缩的块自适应量化算法(Block Adaptive Quantization,BAQ)会显著增加干涉成像高度计的测高误差,且数据压缩比较低。因此,在保证海面高程测量精度的前提下,大幅压缩原始数据量的在轨处理算法研究具有重要意义。基于干涉成像高度计海洋观测区域的工作时序和干涉处理方法,提出了两项改进算法:①提出一种基于目标位置估计的图像配准和去平地效应方法,相比基于轨道参数的配准和去平地效应方法,大幅降低了运算量,同时可以去除由于小角度入射导致的快速变化的平地条纹;②针对干涉成像高度计在小入射角时地距分辨率变化剧烈的情况,提出了一种插值平均的多视方法,能够降低均匀窗口多视引入的测高误差。利用天宫二号三维成像微波高度计获得的海面数据验证该方法的可行性和对测高精度的影响,实验结果表明:当在轨分辨率为300 m×300 m时,该方法数据压缩比为46.99;当地面产品分辨率为5 km×5 km时,在轨处理算法引入的相位误差标准差小于0.0049°,测高误差标准差小于0.26 cm,相对于BAQ算法,该方法具有数据压缩比高、测高误差小的优势,更适合于未来新一代宽刈幅干涉成像高度计在轨数据处理。

三维成像雷达高度计在海冰厚度估算中的误差研究

海冰是全球气候系统中最为重要的指示因子之一,海冰厚度作为描述海冰变化的重要参数,对研究区域热量调节、气候变化等有重大意义。现有高度计在海冰监测中存在空间分辨率低、观测刈幅窄等弊端,而新型三维成像雷达高度计以小入射角以及短基线干涉测量技术可实现宽刈幅、高精度的海面测量,在海冰监测中有巨大的潜力。从干涉测高原理入手,基于交轨距离分析三维成像雷达高度计的斜距测量误差、基线倾角误差、基线长度误差、干涉相位误差对测高精度的影响,并对上述误差构成的测高总误差进行仿真分析,结合海冰分布图像以及海冰厚度估算原理,探究提高海冰厚度估算精度的因素。实验发现:利用干涉相位与基线倾角的相关性对基线倾角误差进行改正,可提高三维成像雷达高度计在海冰厚度估算的精度,使海冰厚度的估算误差由85.47 cm降至70.23 cm,精度提高17.83%。

一种基于权重自适应相似性度量改进的InSAR-BM3D算法

针对InSAR-BM3D算法在三维成像雷达高度计干涉图近距端纹理密集区域、远距端低信噪比区域干涉条纹细节保持及去噪能力不足的问题,提出了一种基于权重自适应相似性度量改进的InSAR-BM3D算法。以皮尔森相关系数和余弦相异性为基础,构建了一种根据干涉条纹密集程度和噪声水平变化而对皮尔森相关系数和余弦相异性进行权重分配的相似性度量,进一步保证了相似块搜索过程的准确性;在最终估计阶段,对基础估计图像中噪声残留区域进行了进一步滤波处理,提高了算法的去噪能力。利用模拟数据和机载三维成像雷达高度计影像数据进行了实验,并与均值滤波、Goldstein滤波、NL-Means滤波以及各向异性扩散滤波等算法进行了比较,结果证明该算法能够在有效滤除噪声的同时进一步保留干涉条纹的细节。

天宫二号对地观测应用研究进展

天宫二号空间实验室在轨运行两年多的时间内,对地表、海洋和临近空间大气进行探测,获取了大批高质量遥感数据。针对天宫二号遥感数据的应用研究进展,总结了天宫二号3个对地观测载荷的主要应用技术指标,分析了所获取的多载荷遥感数据在国土资源、海洋及海岸带应用、湖泊监测、农业应用、生态环境和大气环境探测等多个领域的应用研究成果;对天宫二号遥感数据进一步扩大应用研究范围、数据定量化应用、多源遥感数据融合应用与智能化分析等进行了展望。

2016~2017年天宫二号空间实验室对地观测数据产品集

天宫二号空间实验室于2016年9月15日成功发射,主要搭载3个对地观测载荷——宽波段成像仪、三维成像微波高度计及多波段紫外临边成像光谱仪。目前天宫二号运行稳定,本数据集存储了2016年9月至今经过预处理后的天宫二号的对地观测数据产品。这些存档的数据产品通过载人航天空间应用数据推广服务平台(http://www.msadc.cn)面向国内外应用与研究组织、机构和团体进行分发共享服务。本数据集中的数据产品在发布前经过质量筛选和确认,数据产品质量良好,可在大气、海洋与陆地的中大尺度地物目标监测中发挥重要作用,可开展土地覆盖分类、生态环境评价、海岸线变化监测、海洋动力环境监测、内陆水体水质监测、冰川及地形监测、中上层大气状态与扰动监测和臭氧预报等方面的研究与应用。