[发明专利]一种基于激光测距和InSAR的地形测图方法、仪器和系统

说明书

本发明提供了一种基于激光测距和InSAR的地形测图方法、仪器和系统。所述方法包括：通过InSAR系统获取成像测绘带数据，并同时通过指向InSAR成像测绘带中心的激光测距单元获取成像区域控制点点云数据，利用POS系统提供的位置和指向基准将点云数据解算为三维点云数据；对InSAR系统获取的成像测绘带数据进行相干成像后，将控制点三维点云数据映射到InSAR系统成像后的成像坐标系中；选择满足预设条件的所述控制点三维点云数据，对其进行干涉参数定标处理得到干涉参数，利用干涉参数对成像测绘带数据进行高程反演和平面定位；利用满足预设条件的控制点三维点云数据，对其进行区域网平差处理，对高程反演和平面定位进行校正，得到测图产品。

技术领域

本发明涉及一种基于激光测距和InSAR的地形测图方法、仪器和系统。

背景技术

干涉合成孔径雷达(Interferometric Synthetic Aperture Radar，InSAR)技术，是无线电测量技术与合成孔径雷达技术的结合，原理上是利用两部具有一定视角差的天线来获取对同一地物目标的观测数据，并对成像处理后的两幅复图像数据进行干涉处理得到干涉相位，从而反演得到目标区域的数字高程模型(Digital Elevation Model，DEM)、与高程测量精度受限的雷达立体像对技术相比，InSAR技术在理论上可以获得波长量级的高程精度，极大地提升了雷达的信息感知和获取能力。目前InSAR不仅可以获取地形，还可应用于地震、火山和冰川检测，土地资源的分类等。在军事地形测绘、军事侦查、战场侦察监视、毁伤评估、精确武器制导等军事应用领域发挥着极其重要的作用。

由于系统的非理想性，机载InSAR系统通常会存在多路径反射、通道泄露、回波延迟误差、雷达回波与IMU/DGPS数据未在时间上对准等缺陷，另外由于数据处理算法引入的误差，都会影响SAR图像质量和InSAR三维定位精度。为保证SAR图像质量和InSAR三维定位精度，有必要针对上述误差展开研究，并获取各种误差的估计和补偿方法。干涉定标是InSAR三维定位精度的保证，是整个机载InSAR制图流程的关键环节。在机载干涉SAR系统中，系统参数误差、航迹误差以及系统非理想特性的存在，使得三维定位几何模型的参数取值并不准确，需要通过干涉定标来校准各参数，以提高三维定位的精度。

InSAR高精度地形测绘制图，需要在数据获取同时地面布测角反射器，在SAR图像中表现为强点目标，用于基线、干涉相位偏置等高程反演参数的高精度计算和大面积区域网联合平差，是InSAR高精度地形测绘应用的前提。传统InSAR高精度测图需要在测区布放足够数量、并且满足一定布放规则的控制点。这对于大面积测绘应用来说，带来巨大的工作量，特别是在人迹罕至的高原、山地、戈壁、岛屿等复杂地形环境，无法布测地面角反射器，无法开展干涉SAR高精度地形测量，外业控制点依赖较大已经成为InSAR大范围测绘应用面临的一个瓶颈问题。

目前主要有两种技术手段：

第一种方法利用干涉相位频率在无控制点条件下估计干涉基线参数，这种方法需要在成像区域内找寻一段平坦地形，通过平台地形的干涉条纹频率值来计算基线参数。一方面平坦地形依赖性限制了该方法的大范围应用，特别是地形起伏较大的山区；另一方面该方法仍然无法估计干涉相位偏置参数。

第二种方法利用外部DEM数据在无控制点条件下进行干涉参数估计，通过外源DEM数据和SAR图像匹配后，相当于获得大量的外部控制点。该方法依赖外源DEM的精度，且与SAR图像的匹配误差直接引入到干涉参数估计误差中。

综上，当前这两种方法均利用先验或外部信息来辅助干涉参数估计，其估计精度严重受外部信息精度的影响，算法的稳健性不好，难以适用于InSAR工程实践应用中。

发明内容