[发明专利]一种多基线极化干涉SAR建筑物高度提取方法

说明书

本发明公开了一种多基线极化干涉SAR建筑物高度提取方法，包括：步骤1，对多基线极化干涉SAR数据进行预处理；步骤2，对所述步骤1中预处理后的数据进行极化干涉处理；步骤3，NR相干最优相位中心计算；步骤4，叠掩区域选取及不同散射体相位差均值计算；步骤5，长‑短基线组合计算整周缠绕倍数；步骤6，基于高程精度因子的建筑物高度最小二乘平差解算。所述多基线极化干涉SAR建筑物高度提取方法解决了建筑物叠掩区域无法解缠的问题，并在此基础上使用多基线干涉对，利用基于高程精度因子定权的最小二乘平差，抑制了干涉失相干及噪声等的影响，从而能够反演得到较为精确的建筑物高度。

技术领域

本发明涉及遥感影像在城市建筑物高度信息提取中的应用领域，具体地，涉及一种多基线极化干涉SAR建筑物高度提取方法。

背景技术

城市建筑物高度信息的获取是城市遥感应用的内容之一，对城市发展规划、人口估算、三维建模等至关重要。而通过遥感手段实现城市中的建筑物提取和高度反演，将为城市规划、扩张监测、自然灾害评估等应用提供基础测绘资料。在所有遥感手段中，合成孔径雷达(SAR)技术具有全天候、全天时，不受光照、气象条件限制的独特优势，可以在多云雨地区和植被覆盖地区实时获取建筑物的高度信息。而且TanDEM-X、RadarSAT-2和Cosmo-SkyMed等星载高分辨率卫星的成功发射和运行，为SAR技术服务于城市遥感提供了有力的支持。因此，利用高分辨率SAR影像获取城市建筑物信息有很好的应用前景。

当前使用SAR获取建筑物高度信息的技术主要分为三种：

(1)基于单景SAR影像：提取SAR影像的特征，包括灰度信息、散射强度信息及其变化信息，来提取SAR影像中建筑物的阴影区域，并借助雷达成像几何参数，求出建筑物高度。其主要优点是数据易获取，但主要缺点是精度较低，难以满足实际需求；

(2)基于合成孔径雷达干涉(InSAR)技术：使用两幅SAR影像进行干涉处理，选取分别代表屋顶和地面的像素点，生成数字表面模型(DSM)，从而获得建筑物的高度。其主要优点是数据易获取，而且整体精度较高，可以满足一般工程需求，但其局限在于：无法克服建筑物叠掩区域对于相位混叠的问题；

(3)基于层析合成孔径雷达(TomoSAR)技术：使用多个连续观测的SAR数据，对建筑物的垂直结构进行分层反演，从而获取建筑物高度信息。其主要的优势在于TomoSAR可以解译建筑物的叠掩区域，从而获取较准确的高度。然而，TomoSAR数据受限于硬件设备和前期数据处理，还没有在工程实践中被大范围应用。

结合以上三种方向的优缺点，我们可以发现：针对现阶段工程实践数据不易获取的现状和精度需求较高的要求，InSAR技术是最适合获取建筑物高度信息的技术。而使用InSAR技术，叠掩区域的相位解缠问题一直难以解决，尤其当干涉对的模糊高小于建筑物高度时，建筑物高度无法正确获取。

而本发明采用极化干涉SAR中基于数值域(NR)的极化相干最优算法分离叠掩区域屋顶和地面的散射相位中心，然后使用垂直向分辨率不同的较长基线干涉对和较短基线干涉对进行匹配，解算对应建筑物叠掩区域的整周缠绕倍数，解决叠掩区域无法正确解缠的问题，最后基于高程精度因子定权的最小二乘平差解算建筑物高度。

本发明的创新在于基于NR相干最优算法，采用长-短基线干涉对匹配算法解决了建筑物叠掩区域无法解缠的问题，并在此基础上使用多基线干涉对，利用基于高程精度因子定权的最小二乘平差，抑制了干涉失相干及噪声等的影响，从而能够反演得到较为精确的建筑物高度。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于NR的相干最优算法，采用长-短基线干涉对匹配算法去解决建筑物叠掩区域无法解缠的问题，并在此基础上使用多基线干涉对，利用基于高程精度因子定权的最小二乘平差，抑制干涉失相干及噪声等的影响，从而能够反演得到较为精确的建筑物高度。

为了实现上述目的，本发明提供了一种多基线极化干涉SAR建筑物高度提取方法，所述一种多基线极化干涉SAR建筑物高度提取方法包括：