星载合成孔径雷达数据高精度几何处理
定价：￥168.00
作者： 张路等
出版时间：2026-06
出版社：科学出版社
- 科学出版社
- 9787030861436
- 1版
- 2026-06
作者简介
内容简介
合成孔径雷达遥感作为遥感对地观测技术的重要分支，具有与光学遥感显著不同的特点，二者在资源、环境、灾害监测等诸多应用领域可相互协同补充。然而，由于合成孔径雷达特殊的观测成像方式和机理，传统的光学遥感影像几何处理方法无法直接移植用于合成孔径雷达遥感影像的几何处理，需要针对雷达遥感影像构建新的几何处理方法体系。本书结合作者多年来从事雷达遥感信息处理研究取得的成果，从合成孔径雷达成像几何模型入手，系统阐述星载合成孔径雷达遥感几何处理的基本原理、技术方法和典型应用案例，力图为读者构建较为全面完整的星载合成孔径雷达遥感高精度几何处理技术体系框架。
目录
目录
第1章 绪论 1
1.1 星载SAR系统发展简史 1
1.2 雷达遥感与光学遥感的主要差异 5
1.2.1 传感器系统层面 5
1.2.2 地物目标特性层面 6
1.3 雷达遥感几何处理概述 7
1.3.1 星载SAR影像几何定位 7
1.3.2 星载SAR影像地理编码 7
1.3.3 影像匹配与配准 8
1.3.4 雷达干涉测量 8
1.3.5 雷达立体摄影测量 9
1.4 本书内容与组织结构 9
参考文献 11
第2章 星载SAR成像传感器严格几何模型 14
2.1 遥感传感器成像几何模型 14
2.2 星载SAR成像严格几何模型 15
2.2.1 共线方程模型 15
2.2.2 距离-共面方程模型 16
2.2.3 Leberl模型 17
2.2.4 距离-多普勒模型 18
2.3 距离-多普勒模型的构建 19
2.3.1 星载SAR距离-多普勒模型构建 19
2.3.2 卫星轨道描述和卫星状态矢量估计 22
2.3.3 各种常用坐标系和坐标转换 26
2.4 距离-多普勒模型的定位解算 30
2.4.1 基于距离-多普勒模型的直接定位 30
2.4.2 基于距离-多普勒模型的间接定位 34
参考文献 35
第3章 基于有理函数的星载SAR通用几何模型 37
3.1 研究动机 37
3.2 有理函数模型 38
3.2.1 数学形式 38
3.2.2 主要优缺点 39
3.2.3 有理函数模型应用于SAR数据的可行性分析 39
3.3 面向星载SAR数据的有理函数模型构建方法 40
3.3.1 通用建模流程 40
3.3.2 病态问题求解方法 44
3.4 实验结果与分析评价 46
3.4.1 实验方案设计 46
3.4.2 性能评价指标 47
3.4.3 实验数据 47
3.4.4 实验结果分析 49
3.5 有理函数模型在星载SAR数据处理中的应用潜力 55
参考文献 56
第4章 星载SAR影像模拟 58
4.1 基本概念 58
4.2 星载SAR影像模拟预处理 59
4.2.1 数字高程模型过采样 59
4.2.2 地面分辨单元局部法线矢量计算 60
4.2.3 DEM雷达编码 61
4.3 星载SAR影像模拟生成 61
4.3.1 后向散射模型 61
4.3.2 模拟计算过程 63
4.3.3 叠掩和阴影掩膜生成 65
4.4 星载SAR影像模拟实验结果 66
参考文献 68
第5章 星载SAR影像地理编码与地形辐射校正 70
5.1 SAR影像地理编码基本原理 70
5.2 星载SAR几何定位误差源分析 71
5.2.1 SAR观测成像误差 72
5.2.2 DEM误差 72
5.3 星载SAR几何定位误差改正方法 73
5.3.1 平坦地形区误差改正 74
5.3.2 起伏地形区误差改正 75
5.4 星载SAR影像地理编码 77
5.4.1 地理编码预处理 78
5.4.2 地理编码实现要点 79
5.5 星载SAR影像地理编码实验与结果分析 79
5.5.1 实验数据与实验方案设计 79
5.5.2 实验结果与分析 81
5.6 星载SAR地形辐射校正 90
5.6.1 星载SAR成像中的地形辐射畸变 90
5.6.2 星载SAR地形辐射校正方法 91
5.7 星载SAR地形辐射校正实验与结果分析 96
5.7.1 实验区与实验数据 96
5.7.2 实验结果与分析 97
参考文献 104
第6章 顾及大气效应的重轨干涉地形测量 107
6.1 大气对SAR信号的传播延迟 107
6.1.1 大气组成与分层 108
6.1.2 对流层折射延迟 110
6.1.3 电离层折射延迟 112
6.2 InSAR大气改正的主要方法 113
6.2.1 基于GPS观测数据的改正方法 113
6.2.2 基于MODIS和MERIS水汽产品的改正方法 114
6.2.3 基于数字气象模型的改正方法 114
6.2.4 基于时间序列InSAR的改正方法 114
6.2.5 基于大气效应空间分布和统计特性的方法 115
6.3 基于回归分析与组合滤波的InSAR DEM大气改正 115
6.3.1 干涉相位的组成 116
6.3.2 大气相位的表达 116
6.3.3 大气相位的空间分布与统计特性 117
6.3.4 回归分析估计垂直分层大气相位 121
6.3.5 组合滤波估计湍流混合大气相位 122
6.4 COSMO-SkyMed Tandem数据实验 124
6.4.1 实验区和数据 124
6.4.2 大气相位的估计结果 126
6.4.3 InSAR DEM精度评价 129
参考文献 131
第7章 联合多基线干涉测量提取地形高程信息 134
7.1 多基线InSAR框架 134
7.1.1 观测模式 134
7.1.2 数学模型 135
7.2 多基线InSAR估计高程的主要方法 136
7.2.1 中国剩余定理法 136
7.2.2 多基线迭代估计法 137
7.2.3 最小二乘估计法 138
7.2.4 最大似然估计法 139
7.3 基于低分辨率DEM辅助的最大后验估计 140
7.3.1 贝叶斯定理与最大后验估计 140
7.3.2 SAR复数影像的概率分布 141
7.3.3 SAR干涉相位的概率分布 143
7.3.4 高程先验概率分布的定义 145
7.3.5 最大后验估计仿真与分析 147
7.4 星载多基线InSAR数据的处理方法与流程 152
7.4.1 星载多基线InSAR数据处理总体流程 153
7.4.2 干涉像对的组合与配准策略 154
7.4.3 高程与相位转换的有理多项式模型 155
7.4.4 高程的似然概率计算与快速搜索 156
7.5 ALOS PALSAR数据处理实验 157
7.5.1 实验区和实验数据 157
7.5.2 多基线InSAR联合处理结果 159
7.5.3 多基线InSAR DEM精度验证 161
参考文献 164
第8章 升降轨多平台干涉地形测量融合处理 166
8.1 升降轨InSAR观测 166
8.2 升降轨InSAR生成DEM的主要方法 168
8.2.1 基于联合估计的方法 168
8.2.2 基于DEM融合的方法 169
8.3 无控制点的升降轨InSAR DEM融合 169
8.3.1 参考DEM的雷达编码 170
8.3.2 升降轨DEM定位偏差的校正 171
8.3.3 InSAR DEM融合的加权系数 173
8.4 TerraSAR-X与COSMO-SkyMed数据融合测高实验 174
8.4.1 实验区和实验数据 175
8.4.2 升降轨InSAR融合结果 176
8.4.3 InSAR DEM精度评价 181
参考文献 183
第9章 多基线双站InSAR级联融合生成DEM 184
9.1 概述 184
9.2 级联多基线InSAR 186
9.2.1 方法框架 186
9.2.2 绝对地形相位重建 187
9.2.3 多基线InSAR DEM加权融合 188
9.3 实验与结果分析 189
9.3.1 实验区和实验数据 189
9.3.2 多基线InSAR迭代融合实验结果 190
9.3.3 结果DEM精度评价 195
参考文献 198
第10章 先验地形信息辅助的雷达立体摄影测量处理 200
10.1 StereoSAR技术的发展历史与现状 200
10.2 先验地形信息辅助的立体SAR影像匹配算法 201
10.2.1 SAR立体像对的获取 201
10.2.2 准核线影像生成 203
10.2.3 利用外部DEM辅助的金字塔影像匹配策略 203
10.2.4 SAR立体图像的近似构像模型 206
10.3 实验与结果分析 208
10.3.1 实验数据概况 208
10.3.2 准核线影像生成 209
10.3.3 立体像对匹配实验 214
10.3.4 DEM精度验证 217
参考文献 220
第11章 基于增强核线约束的SAR立体像对匹配与地形信息提取 222
11.1 概述 222
11.2 增强核线约束的自适应窗口最小二乘匹配算法 224
11.2.1 增强核线影像生成 224
11.2.2 基于归一化互相关的影像匹配 226
11.2.3 增强核线约束的自适应窗口最小二乘匹配 226
11.2.4 严格前方交会模型 228
11.3 实验与结果分析 229
11.3.1 实验区和实验数据 229
11.3.2 影像匹配结果评价 230
11.3.3 StereoSAR DEM精度评价 234
参考文献 238
第12章 雷达立体测量与干涉测量联合处理 241
12.1 StereoSAR和InSAR联合观测 241
12.2 StereoSAR和InSAR联合处理的可行性与策略 242
12.3 StereoSAR辅助InSAR生成DEM的方法流程 243
12.3.1 StereoSAR DEM去除InSAR参考地形相位 243
12.3.2 StereoSAR DEM定标InSAR绝对高程相位 244
12.3.3 StereoSAR DEM和InSAR DEM加权融合 245
12.4 实验与结果分析 247
12.4.1 实验区和实验数据 247
12.4.2 StereoSAR辅助InSAR生成DEM实验结果 248
12.4.3 DEM精度评价 249
参考文献 254
第1章 绪论 1
1.1 星载SAR系统发展简史 1
1.2 雷达遥感与光学遥感的主要差异 5
1.2.1 传感器系统层面 5
1.2.2 地物目标特性层面 6
1.3 雷达遥感几何处理概述 7
1.3.1 星载SAR影像几何定位 7
1.3.2 星载SAR影像地理编码 7
1.3.3 影像匹配与配准 8
1.3.4 雷达干涉测量 8
1.3.5 雷达立体摄影测量 9
1.4 本书内容与组织结构 9
参考文献 11
第2章 星载SAR成像传感器严格几何模型 14
2.1 遥感传感器成像几何模型 14
2.2 星载SAR成像严格几何模型 15
2.2.1 共线方程模型 15
2.2.2 距离-共面方程模型 16
2.2.3 Leberl模型 17
2.2.4 距离-多普勒模型 18
2.3 距离-多普勒模型的构建 19
2.3.1 星载SAR距离-多普勒模型构建 19
2.3.2 卫星轨道描述和卫星状态矢量估计 22
2.3.3 各种常用坐标系和坐标转换 26
2.4 距离-多普勒模型的定位解算 30
2.4.1 基于距离-多普勒模型的直接定位 30
2.4.2 基于距离-多普勒模型的间接定位 34
参考文献 35
第3章 基于有理函数的星载SAR通用几何模型 37
3.1 研究动机 37
3.2 有理函数模型 38
3.2.1 数学形式 38
3.2.2 主要优缺点 39
3.2.3 有理函数模型应用于SAR数据的可行性分析 39
3.3 面向星载SAR数据的有理函数模型构建方法 40
3.3.1 通用建模流程 40
3.3.2 病态问题求解方法 44
3.4 实验结果与分析评价 46
3.4.1 实验方案设计 46
3.4.2 性能评价指标 47
3.4.3 实验数据 47
3.4.4 实验结果分析 49
3.5 有理函数模型在星载SAR数据处理中的应用潜力 55
参考文献 56
第4章 星载SAR影像模拟 58
4.1 基本概念 58
4.2 星载SAR影像模拟预处理 59
4.2.1 数字高程模型过采样 59
4.2.2 地面分辨单元局部法线矢量计算 60
4.2.3 DEM雷达编码 61
4.3 星载SAR影像模拟生成 61
4.3.1 后向散射模型 61
4.3.2 模拟计算过程 63
4.3.3 叠掩和阴影掩膜生成 65
4.4 星载SAR影像模拟实验结果 66
参考文献 68
第5章 星载SAR影像地理编码与地形辐射校正 70
5.1 SAR影像地理编码基本原理 70
5.2 星载SAR几何定位误差源分析 71
5.2.1 SAR观测成像误差 72
5.2.2 DEM误差 72
5.3 星载SAR几何定位误差改正方法 73
5.3.1 平坦地形区误差改正 74
5.3.2 起伏地形区误差改正 75
5.4 星载SAR影像地理编码 77
5.4.1 地理编码预处理 78
5.4.2 地理编码实现要点 79
5.5 星载SAR影像地理编码实验与结果分析 79
5.5.1 实验数据与实验方案设计 79
5.5.2 实验结果与分析 81
5.6 星载SAR地形辐射校正 90
5.6.1 星载SAR成像中的地形辐射畸变 90
5.6.2 星载SAR地形辐射校正方法 91
5.7 星载SAR地形辐射校正实验与结果分析 96
5.7.1 实验区与实验数据 96
5.7.2 实验结果与分析 97
参考文献 104
第6章 顾及大气效应的重轨干涉地形测量 107
6.1 大气对SAR信号的传播延迟 107
6.1.1 大气组成与分层 108
6.1.2 对流层折射延迟 110
6.1.3 电离层折射延迟 112
6.2 InSAR大气改正的主要方法 113
6.2.1 基于GPS观测数据的改正方法 113
6.2.2 基于MODIS和MERIS水汽产品的改正方法 114
6.2.3 基于数字气象模型的改正方法 114
6.2.4 基于时间序列InSAR的改正方法 114
6.2.5 基于大气效应空间分布和统计特性的方法 115
6.3 基于回归分析与组合滤波的InSAR DEM大气改正 115
6.3.1 干涉相位的组成 116
6.3.2 大气相位的表达 116
6.3.3 大气相位的空间分布与统计特性 117
6.3.4 回归分析估计垂直分层大气相位 121
6.3.5 组合滤波估计湍流混合大气相位 122
6.4 COSMO-SkyMed Tandem数据实验 124
6.4.1 实验区和数据 124
6.4.2 大气相位的估计结果 126
6.4.3 InSAR DEM精度评价 129
参考文献 131
第7章 联合多基线干涉测量提取地形高程信息 134
7.1 多基线InSAR框架 134
7.1.1 观测模式 134
7.1.2 数学模型 135
7.2 多基线InSAR估计高程的主要方法 136
7.2.1 中国剩余定理法 136
7.2.2 多基线迭代估计法 137
7.2.3 最小二乘估计法 138
7.2.4 最大似然估计法 139
7.3 基于低分辨率DEM辅助的最大后验估计 140
7.3.1 贝叶斯定理与最大后验估计 140
7.3.2 SAR复数影像的概率分布 141
7.3.3 SAR干涉相位的概率分布 143
7.3.4 高程先验概率分布的定义 145
7.3.5 最大后验估计仿真与分析 147
7.4 星载多基线InSAR数据的处理方法与流程 152
7.4.1 星载多基线InSAR数据处理总体流程 153
7.4.2 干涉像对的组合与配准策略 154
7.4.3 高程与相位转换的有理多项式模型 155
7.4.4 高程的似然概率计算与快速搜索 156
7.5 ALOS PALSAR数据处理实验 157
7.5.1 实验区和实验数据 157
7.5.2 多基线InSAR联合处理结果 159
7.5.3 多基线InSAR DEM精度验证 161
参考文献 164
第8章 升降轨多平台干涉地形测量融合处理 166
8.1 升降轨InSAR观测 166
8.2 升降轨InSAR生成DEM的主要方法 168
8.2.1 基于联合估计的方法 168
8.2.2 基于DEM融合的方法 169
8.3 无控制点的升降轨InSAR DEM融合 169
8.3.1 参考DEM的雷达编码 170
8.3.2 升降轨DEM定位偏差的校正 171
8.3.3 InSAR DEM融合的加权系数 173
8.4 TerraSAR-X与COSMO-SkyMed数据融合测高实验 174
8.4.1 实验区和实验数据 175
8.4.2 升降轨InSAR融合结果 176
8.4.3 InSAR DEM精度评价 181
参考文献 183
第9章 多基线双站InSAR级联融合生成DEM 184
9.1 概述 184
9.2 级联多基线InSAR 186
9.2.1 方法框架 186
9.2.2 绝对地形相位重建 187
9.2.3 多基线InSAR DEM加权融合 188
9.3 实验与结果分析 189
9.3.1 实验区和实验数据 189
9.3.2 多基线InSAR迭代融合实验结果 190
9.3.3 结果DEM精度评价 195
参考文献 198
第10章 先验地形信息辅助的雷达立体摄影测量处理 200
10.1 StereoSAR技术的发展历史与现状 200
10.2 先验地形信息辅助的立体SAR影像匹配算法 201
10.2.1 SAR立体像对的获取 201
10.2.2 准核线影像生成 203
10.2.3 利用外部DEM辅助的金字塔影像匹配策略 203
10.2.4 SAR立体图像的近似构像模型 206
10.3 实验与结果分析 208
10.3.1 实验数据概况 208
10.3.2 准核线影像生成 209
10.3.3 立体像对匹配实验 214
10.3.4 DEM精度验证 217
参考文献 220
第11章 基于增强核线约束的SAR立体像对匹配与地形信息提取 222
11.1 概述 222
11.2 增强核线约束的自适应窗口最小二乘匹配算法 224
11.2.1 增强核线影像生成 224
11.2.2 基于归一化互相关的影像匹配 226
11.2.3 增强核线约束的自适应窗口最小二乘匹配 226
11.2.4 严格前方交会模型 228
11.3 实验与结果分析 229
11.3.1 实验区和实验数据 229
11.3.2 影像匹配结果评价 230
11.3.3 StereoSAR DEM精度评价 234
参考文献 238
第12章 雷达立体测量与干涉测量联合处理 241
12.1 StereoSAR和InSAR联合观测 241
12.2 StereoSAR和InSAR联合处理的可行性与策略 242
12.3 StereoSAR辅助InSAR生成DEM的方法流程 243
12.3.1 StereoSAR DEM去除InSAR参考地形相位 243
12.3.2 StereoSAR DEM定标InSAR绝对高程相位 244
12.3.3 StereoSAR DEM和InSAR DEM加权融合 245
12.4 实验与结果分析 247
12.4.1 实验区和实验数据 247
12.4.2 StereoSAR辅助InSAR生成DEM实验结果 248
12.4.3 DEM精度评价 249
参考文献 254
