SAR圖像淺海地形反演算法研究的中期報告

SAR圖像淺海地形反演算法研究的中期報告一、研究背景與意義隨著無人機、衛(wèi)星等遙感技術(shù)的快速發(fā)展，海洋測繪工作已經(jīng)飛速發(fā)展，并且在民用領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，例如海洋資源勘探、海洋環(huán)境監(jiān)測、海底地形測繪等。其中，海底地形測繪是海洋測繪中的重要組成部分，隨著海洋開發(fā)程度的不斷提高，我們需要獲取更加精細(xì)、全面的海底地形數(shù)據(jù)，特別是在淺海區(qū)域的地形特征展現(xiàn)更加突出。因此，開展淺海區(qū)域地形反演算法研究對于提高海底地形測繪精度和效率具有重要意義。SAR（SyntheticApertureRadar，合成孔徑雷達）作為一種主動遙感的技術(shù)手段，在海洋測繪中得到了廣泛應(yīng)用。其中，SAR圖像地形反演算法是一種基于SAR圖像的地形測繪方法，其原理是利用SAR圖像的反射特性，通過解析SAR圖像陰影和多普勒頻移來推測地面高程信息。相比于傳統(tǒng)的地形測繪方法，SAR圖像地形反演算法具有不受地形高程限制、具有高精度測繪結(jié)果等優(yōu)點。因此，研究SAR圖像淺海地形反演算法具有重要的科學(xué)和實踐意義。二、研究現(xiàn)狀目前，SAR圖像地形反演算法已經(jīng)有了很多研究成果，例如常用的SRTM（ShuttleRadarTopographyMission，航天飛機雷達地形測量任務(wù)）算法、InSAR（InterferometricSyntheticApertureRadar，干涉合成孔徑雷達）算法和SAR影像陰影（Shadows）算法等。這些算法都已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但是這些算法的缺點也比較明顯，例如算法在復(fù)雜地形下效果不佳，測量結(jié)果有誤差等。對于淺海地形反演算法的研究，目前也有較多的關(guān)注。其中，整個淺海地形建模方法包括雙波段分析方法、時頻分析方法、多靶標(biāo)點擴展方法、成像前處理方法、中等分辨率及以下衛(wèi)星數(shù)據(jù)方法等。通過這些研究，有效地解決了淺海區(qū)域的地形反演問題，為海洋測繪提供了重要數(shù)據(jù)支撐。三、研究內(nèi)容本中期報告主要基于單極化SAR數(shù)據(jù)（C波段，TD、SC）為主，研究SAR圖像淺海地形反演算法，包括SAR影像陰影算法和時頻域算法兩種。1.SAR影像陰影算法：通過陰影區(qū)域計算子地形的高度，該算法簡單高效，并且可以處理較大的圖像。本報告中主要是基于海底陰影區(qū)域的梯度分析來計算海底地形。2.時頻域算法：時頻域算法是一種常用于處理SAR圖像的算法，通過分析SAR圖像中的多普勒頻移信息來反演地形高差。該算法可以在復(fù)雜地形下計算數(shù)據(jù)，但是需要進行復(fù)雜的處理。四、研究進展1.SAR影像陰影算法：已經(jīng)完成了基礎(chǔ)的SAR圖像預(yù)處理，并且利用Python語言實現(xiàn)了基于陰影區(qū)域梯度分析的地形反演算法，計算部分的結(jié)果已經(jīng)初步驗證。2.時頻域算法：開始著手處理相關(guān)數(shù)據(jù)，并且在Matlab環(huán)境下完成了經(jīng)過優(yōu)化后的基于時頻域分析的地形反演算法，初步結(jié)果很良好。五、下一步計劃1.SAR影像陰影算法：繼續(xù)完善算法，優(yōu)化計算步驟，改進算法的穩(wěn)定性和精度；研究引入其他定量指標(biāo)，進一步提高地形反演的精度。2.時頻域算法：開展更多數(shù)據(jù)處理工作，進一步完善算法；通過對算法的優(yōu)化，減少椒鹽噪聲的影響，進一步提高計算精度。六、參考文獻[1]AntoniaBrogioni,FabioLombardini,GabriellaVenuti,andPaolo.Casciello.ANewTechniqueforTopographicFeatureExtractioninVeryShallowCoastalWatersUsingX-BandSARImages.RemoteSensing,2016,8(11):981.[2]NathanaelWong,TintHlaHlaWin,Han-LimChoi.BathymetryRetrievaloverShallowWaterUsingSingle-PolL-BandSARImage.RemoteSensing,2016,8(12):971.[3]陳建康，朱立平.SAR圖像淺海地形反演研究綜述.地球物理學(xué)報,2015(04):1164-1172.[4]VeroniqueCommandre,GillesGuitton,CedricGervaiseetal.Comparisonoftwotechniquesfordeterminingseabottomtopographyusing