雷达干涉测量 复习题

《雷达干涉测量》复习题

一、名词解释

垂直极化：无线电波的极化，以大地作为标准面，极化面与大地法线面平行的极化波，其

电场方向与大地垂直。（电波电场强度方向垂直于地面）

水平极化：无线电波的极化。以大地为标准面，极化面与大地法线方向垂直的极化波，其

电场方向与大地平行。（电波电场强度方向平行于地面）

沿轨干涉：采用双天线模式，在同一轨道上，飞机一前一后获取数据。（基线的方向与飞行方向相一致，长度范围通常为2～20 m。）

交轨干涉：同一个平台上同时装载两个天线，其中一个负责发射并接收雷达波束，另一个只负责接收。（基线的方向与飞行方向正交，但其可选择的余地很小，时间基线为0）

重复轨道干涉：平台上搭载一根天线，在尽可能短的时间间隔内，在大致相同的轨道上，两次获取同一地区的数据。（基线的方向与飞行方向正交，但其可选择的余地很大，时间基线不为0）

SAR图像：由合成孔径雷达系统获取的连续条带扫描影像（单视复影像），每个像素的复

数数据可提取相应的振幅和相位信息，反映了地面目标对电磁波反射强弱的分布。

振幅图：由目标物的反射特性而产生的关于雷达参数与目标物参数之间的函数图像。 相位图：由雷达天线与目标物之间不足整周部分的相位而形成的图像。

斑点噪声：雷达的分辨率不足于使得一个分辨单元对应于一个微散射体，因而在一个分辨

单元内实际包含有许多的微散射体。雷达图像上每个像素的信号实际上是这些电磁波与微散射体相互之间加强或减弱作用的集成，在影像中以斑点的形式表现出来。

雷达阴影：在雷达影像上出现的由于雷达与目标之间的障碍物而产生的无回波区，即无信

号的区域。（地表上未被雷达波照射的区域，由于没有信号被接收，该区域表现为黑色。）

相干系数：相干性是用来衡量两幅SAR相干性好坏的重要指标。（两个电磁波如果他们的

相位之间存在一定的关系，那么它们就是相干的。）

垂直基线：空间基线在垂直于视线方向的分量

平地效应：即使是平地也会产生距离差，从而产生相位差。这种高度不变的平地在干涉图

中所表现出来的干涉条纹随距离向和方位向的变化而呈周期性变化的现象称为平地效应。

最小闭合路径：离散二维相位影像中，选择一个2×2像素的缠绕相位为节点，把这四个

像元按照一定的顺序连接起来，就构成了闭合路径，也就是影像的最小闭合路径。

二、简答题

1.在SAR影像配准过程中，为什么要采用从粗到细的多级配准策略？

1.充分利用复影像中的幅度分量所包含的信息，多种匹配方法的组合，避免复杂

的复数运算，保证准确性、可靠性，尽量提高效率。可以借鉴光学传感器影像匹配的理论和方法。三级匹配方案均基于幅度信息，减小了复数运算的计算量； 2. 基于相关系数的初级匹配能消除影像灰度间的线性畸变，适用于存在灰度线性畸变的不同时相影像之间的匹配；

3. 基于跨接法的整体松弛匹配充分考虑整体匹配的一致性，可保证匹配的可靠性，其匹配结果能够满足最小二乘匹配对初始值的需求（1～2个像素）； 4. 单点最小二乘匹配是基于相似性引导的最速下降算法， 少量迭代即可达到所需精度（可将匹配精度提高至 1/10像素），避免了其它方法逐点搜索、重复计算的缺陷。

（主要原因两点：（1）匹配精度的要求：为了达到亚像素精度。（2）计算量的要求，数据量大，要提高计算效率）

2.为什么在干涉图生成过程中不采用对主辅影像相位直接作差的方式？ 1.直接相位做差，计算量大，采取共轭相乘的方式减少了计算步骤；

2.主辅影像上形成的相位都在-π到π之间，若直接进行两相位间的相减，差值可能会大于2π。

3.简述干涉图的特征？ 1.是周期性的条纹分布图。

2.干涉图的质量分布是不均匀的，不同像素点具有不同的质量。

3.地形干涉图，每个条纹代表了一个地形模糊高度；形变干涉图，每一个条纹代表了一个半波长的形变。

4.如何衡量干涉图的质量？

可用相干性，相干系数，伪相干图，平均相位波动函数，相位梯度等评价 5.为什么要对干涉图进行滤波？ 1.改善干涉图的质量，降低噪声提高精度

2.为了提高解缠的成功率，由于干涉相位图一般都受到了系统噪声和相干斑噪声的影响，使得相位值偏高其所反映物理量的真实值，这将严重影响下步解缠的准确性。（在保持好相位的分布规律的基础上，提高信噪比，减少残余出现的频度，改善干涉图的视觉效果，提高解缠的效率和精度）

6.对干涉条纹中突变点应如何进行滤波处理？

可采用中值－自适应平滑滤波等算法，在平滑过程中把它归入其邻边的区域。 7.基线对干涉测量的影响包括哪些方面？

1.基线越短，相干性保持得越好，地形影响小，适合于形变监测。

2.地形DEM时，基线长一点好，条纹更明显，提高干涉条纹对目标高度反映能力，精度高

8.论述残数的含义及其作用。

含义：沿最小闭合路径将各缠绕的相位差分求和得到数值。

作用：用来描述相位差沿路径积分的不一致性。若等于0，可通过该路径积分；若不等于0，则不可通过该路径积分。 9.如何去除干涉测量中地形相位的影响？

1.差分三通（轨）通过引入不受地形影响的干涉对来获取地形作为参考来去除地形影响。

2.引入外部DEM模拟出地形相位来去除地形相位影响。

10.对于右侧视雷达而言，为什么其获取的升/降轨图像是近似东西/南北倒置的？

从记录的顺序出发来说明。（因为升轨的时候后接收的是先发射的，所以正好就反过来了，降轨也是这样，接收顺序与实际顺序不符）

11.为什么说干涉测量数据处理得到的高程数据集合是一个非规则的高程模型？ 1.点与点间的地面距离不是等间隔；

2.按平台飞行方向排列的数据集合，不同于地面坐标系统。 12.为什么利用干涉测量获取到的高程/形变可以得到很好的精度？ -

三、计算题

1.计算下述情况的残数（单位：π）： -0.3 0.2 -0.2 0.2 0.1 0.4 -0.4 0.2 0.3 计算简单，故略。

2.计算下述干涉相位的解缠相位值（单位：π）： -0.3

0.2 -0.4 0.2

0.1 0.2 -0.2 0.4 0.3 -0.1 计算简单，故略。

四、综合题：

1.试推导利用干涉测量技术来获取地物高程的数学表达式。

2.试论述雷达干涉测量系统的发展表现在哪几个方面？

可以从载体平台的变化，干涉模式，极化模式，成像模式，影像分辨率，数据处理软件几个方面考虑。

3.试论述为什么干涉测量数据处理中要采用复数形式？

（1）信号采集时，用复数形式是最简单的，存储数据量比较小。

（2）因为相位取值范围是[-π，π)，具有周期性和不连续性，在干涉处理时，直接用相位做差不可取。滤波时也不能直接用相位滤波，而是对实部虚部分别滤波。后续的数据处理直接操作相位不方便，用复数表示会简化操作。

补充题

试推导利用干涉测量技术来获取地表形变的数学表达式。 试论述雷达干涉测量系统的发展表现在哪几个方面？ 试论述配准操作在（差分）雷达干涉测量中的作用。

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