專利名稱：一種基于機載InSAR的地面控制測量布點方法
技術領域：
本發(fā)明屬于機載合成孔徑雷達干涉測量技術領域，尤其是涉及適用于平地與丘陵地區(qū)的一種基于機載I nSAR的地面控制測量布點方法。
背景技術：
InSAR (Interferometric Synthetic Aperture Radar ;簡稱干涉測量合成孔徑雷達或合成孔徑雷達干涉測量)技術源于美國，在歐美發(fā)達國家得到不斷完善與成熟，其應用領域也得到不斷推廣。對于InSAR技術發(fā)達的國家，如美國和德國的空間信息化產業(yè)技術公司，已將實用化的機載高分辨率InSAR技術作為一種新的、先進的技術手段，用于地形測繪、森林測量、資源調查和環(huán)境制圖、地質環(huán)境和災害監(jiān)測等方面，并且隨著這一技術的快速發(fā)展，新的應用領域還在逐步拓寬。
合成孔徑雷達干涉測量(InSAR)技術，經過近二十年的研究，其理論日臻成熟，實際使用過程中，雷達干涉測量具有以下優(yōu)點第一、不依賴于太陽光，而是利用自身發(fā)射的電磁波進行測量，因此可以全天時工作；第二、除了能穿云破霧之外，還不受天氣因素的影響，因此可以全天候工作；第三、雷達干涉測量可以直接獲取地形的高程信息。因而，現(xiàn)如今合成孔徑雷達干涉測量(InSAR)技術的應用領域也得到不斷推廣。許多歐美國家已將實用化的機載高分辨率InSAR技術作為一種新的、先進的技術手段，用于地形測繪、森林測量、資源調查和環(huán)境制圖、地質環(huán)境和災害監(jiān)測等方面。近幾年，在我國干涉合成孔徑雷達(InSAR)技術作為一種新的、先進的技術手段，已經逐漸應用于地形測繪。然而，機載干涉合成孔徑雷達(即機載InSAR)與傳統(tǒng)光學系統(tǒng)在成像原理、遙感方式、工作條件、投影方式、投影誤差等諸多方面存在區(qū)別，具體如下第一、遙感方式不同機載干涉合成孔徑雷達屬于主動式，采用的是微波成像；而傳統(tǒng)光學成像系統(tǒng)為被動式，采用的是可見光波段成像。第二、工作條件不同機載干涉合成孔徑雷達可以全天時、全天候工作，彌補了航空攝影測量受天氣、時間的制約，有望解決我國西南、華南等多云霧、多雨的地區(qū)，即傳統(tǒng)光學傳感器成像困難的地區(qū)的地形測繪問題，從而可以高效、實時為國家重大戰(zhàn)略、重大工程和災害應急反應，提供可靠的空間數(shù)據和信息資料，提升了隨需測繪的服務保障能力。第三、投影方式不同機載干涉合成孔徑雷達屬斜距投影類型，且在每一瞬間只構像一個點，故也屬于動態(tài)傳感器類型，即整幅影像在掃描構像過程中，傳感器的位置和姿態(tài)隨時間而不斷地變化。而傳統(tǒng)光學的框幅式攝影像片屬于中心投影類型，且整幅影像是在一次曝光瞬間全部形成，屬于面成像類型。第四、誤差不同在合成孔徑雷達圖像上，同一坡度的地物目標，在近距離端(俯角大)長度收縮嚴重，即離底點越近的地物目標，長度收縮越大，反之亦然。而光學攝影像片上透視收縮與雷達圖像上透視收縮剛好相反，即離底點越近的地物目標長度收縮越小，反之，長度收縮越大。另外，合成孔徑雷達圖像地形起伏引起的影像移位dy=hC0Sq與傳統(tǒng)光學框幅式攝影像片上，地形起伏引起的影像位移，即S=hr/H不同，詳見圖I。
因此，現(xiàn)有的傳統(tǒng)光學系統(tǒng)的技術規(guī)范，已經無法指導機載干涉合成孔徑雷達地形測繪的控制測量。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術中的不足，提供一種基于機載InSAR的地面控制測量布點方法，其方法步驟設計合理、使用操作簡便且使用效果好，能大幅度減少野外控制點，降低生產成本并加快成圖速度，彌補了現(xiàn)有傳統(tǒng)光學系統(tǒng)的技術規(guī)范無法指導機載干涉合成孔徑雷達地形測繪控制測量的不足。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是一種基于機載InSAR的地面控制測量布點方法，其特征在于該方法包括以下步驟步驟一、飛行航線設計首先，根據預先收集到的測區(qū)地形資料，確定待測繪區(qū)域的范圍；之后，結合所確定待測繪區(qū)域的范圍和測繪過程中的飛行參數(shù)，對機載InSAR系統(tǒng)測繪過程中所需飛行的架次數(shù)量N和各架次飛行的飛行航線進行設計； 所述飛行參數(shù)包括飛行方向、測繪帶長度、測繪帶寬、每一架次飛行所覆蓋的測繪帶數(shù)量、機載InSAR系統(tǒng)所用雷達天線的波束中心視角、機載InSAR系統(tǒng)所用雷達天線在距離向上的波束寬度和機載InSAR系統(tǒng)所獲取InSAR影像的重疊率；實際進行測繪時，成圖比例尺為I : 10000 I : 50000 ;且對架次數(shù)量N和各架次飛行的飛行航線進行設計時，飛行方向為東西向或南北向，測繪帶長度根據飛機的續(xù)航能力和待測繪區(qū)域在飛行方向上的尺寸進行確定，所述測繪帶寬為飛行過程中機載InSAR系統(tǒng)的掃描寬度且其為2km 8km，每一架次飛行所覆蓋的測繪帶數(shù)量為5 10個，N個架次飛行的所有測繪區(qū)域覆蓋整個待測繪區(qū)域；機載InSAR系統(tǒng)所用雷達天線的波束中心視角為30° 60°，機載InSAR系統(tǒng)所用雷達天線在距離向上的波束寬度為26°，機載InSAR系統(tǒng)所獲取InSAR影像的重疊率不小于40%以保證影像拼接時的拼接質量；步驟二、定標場布設在步驟一中所述的測區(qū)內或測區(qū)外，布設一個或兩個對所述機載InSAR系統(tǒng)進行輻射定標與幾何定標的定標場；當在測區(qū)外布設定標場時，所述定標場與測區(qū)內所布設GPS基準站之間的距離不大于50公里；所述定標場內沿距離向布設有不少于5個定標點，且各定標點上均設置有一個定標器，相鄰兩個所述定標點之間的間距為200m IOOOm ；步驟三、測繪控制點布設在步驟一中所述待測繪區(qū)域的所有測繪帶上分別布設測繪控制點，且每一個所述測繪帶上均沿方位向布設多列測繪控制點；每一個所述測繪帶上所布設的每一列所述測繪控制點均沿距離向布設多個測繪控制點，且每一個所述測繪帶上所布設的多列所述測繪控制點應覆蓋整個測繪帶；每一個所述測繪控制點上均布設有一個角反射器；步驟四、飛行掃描按照步驟一中設計好的飛行航線，進行N個架次的定標場飛行和測區(qū)飛行，且每一架次測區(qū)飛行前均先進行一次定標場飛行#個架次的定標場飛行和測區(qū)飛行過程中，均采用所述機載InSAR系統(tǒng)和機載定位導航系統(tǒng)進行同步測量，且各架次飛行后均相應獲得InSAR測量數(shù)據、機載GPS數(shù)據、GPS地面基站數(shù)據、定標場測量數(shù)據和測繪控制點測量數(shù)據，N個架次定標場飛行和測區(qū)飛行后便獲得待測繪區(qū)域的InSAR測量數(shù)據。
上述一種基于機載InSAR的地面控制測量布點方法，其特征是步驟一中根據飛機的續(xù)航能力和待測繪區(qū)域在飛行方向上的尺寸對測繪帶長度進行確定時，每一架次飛行時飛機的有效測繪時間為2h±0. 2h，且飛行時速為500km/h±50km/h，每個測繪帶首尾各加25km的拐彎飛行時間；步驟四中進行定標場飛行和測區(qū)飛行時，飛機均以500km/h±50km/h的飛行時速進行勻速直線飛行。上述一種基于機載InSAR的地面控制測量布點方法，其特征是步驟一中所述的成圖比例尺為I : 10000或I : 50000 ;當成圖比例尺為I : 10000時，步驟二中相鄰兩個所述定標點之間的間距為200m 300m ;當成圖比例尺為I : 50000時，步驟二中相鄰兩個所述定標點之間的間距為400m 1000m。上述一種基于機載I nSAR的地面控制測量布點方法，其特征是步驟一中所述的成圖比例尺為I : 10000或I : 50000 ;當成圖比例尺為I : 10000時，步驟三中每一個所述測繪帶上所布設的相鄰兩列所述測繪控制點之間的列間距均不大于25km;當成圖比例尺為I : 50000時，步驟三中每一個所述測繪帶上所布設的相鄰兩列所述測繪控制點之間 的列間距均不大于30km。上述一種基于機載I nSAR的地面控制測量布點方法，其特征是步驟一中N個架次飛行的所有測繪區(qū)域覆蓋整個待測繪區(qū)域，并向所述待測繪區(qū)域的四周均外擴Ikm 2. 5km ;步驟一中所述機載InSAR系統(tǒng)所用雷達天線的波束中心視角為45° ±5° ;步驟一中所述的成圖比例尺為I : 10000 ;測繪帶長度為100km±5km，所述測繪帶寬為2926m±50m，每一架次飛行所覆蓋的測繪帶數(shù)量為10個。上述一種基于機載InSAR的地面控制測量布點方法，其特征是步驟一中所述測繪帶長度為100km，所述測繪帶寬為2926m，N個架次飛行的所有測繪區(qū)域覆蓋整個待測繪區(qū)域并向所述待測繪區(qū)域的四周均外擴Ikm ;機載InSAR系統(tǒng)所用雷達天線的波束中心視角為45°，機載I nSAR系統(tǒng)所獲取InSAR影像的重疊率為40%。上述一種基于機載I nSAR的地面控制測量布點方法，其特征是步驟一中N個架次飛行的所有測繪區(qū)域覆蓋整個待測繪區(qū)域，并向所述待測繪區(qū)域的四周均外擴Ikm 2. 5km ;步驟一中所述機載I nSAR系統(tǒng)所用雷達天線的波束中心視角為45° ±5° ;步驟一中所述的成圖比例尺為I : 50000;所述測繪帶長度為175km±5km，所述測繪帶寬為5072m±50m，每一架次飛行所覆蓋的測繪帶數(shù)量為5 7個。上述一種基于機載InSAR的地面控制測量布點方法，其特征是步驟一中所述測繪帶長度為175km，所述測繪帶寬為5072m，N個架次飛行的所有測繪區(qū)域覆蓋整個待測繪區(qū)域并向所述待測繪區(qū)域的四周均外擴2. 5km ;機載InSAR系統(tǒng)所用雷達天線的波束中心視角為45°，機載InSAR系統(tǒng)所獲取InSAR影像的重疊率為40%。上述一種基于機載InSAR的地面控制測量布點方法，其特征是步驟一中所述測區(qū)為不規(guī)則區(qū)域，且步驟三中在所述測區(qū)內的外圍凸出區(qū)域中，沿距離向增設一列所述測繪控制點。上述一種基于機載InSAR的地面控制測量布點方法，其特征是步驟三中每一個所述測繪帶上所布設的每一列所述測繪控制點均沿距離向布設不少于三個測繪控制點，同時還需在所述測區(qū)內布設3 6個均勻分布的測繪控制點作為用于評價步驟四中所獲取InSAR測量數(shù)據成像精度的檢查點。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點I、方法步驟簡單、使用操作簡便且投入成本低，主要包括飛行航線設計、定標場布設、控制點布設、飛行掃描等環(huán)節(jié)。2、使用效果好，所測制的3D產品制圖質量高，成圖精度高。3、定標點與測繪控制圖布設方便。4、實用價值高，形成一套有效的基于InSAR技術控制測量方法，促進了 I nSAR技術進行地形測繪的業(yè)務化運行，彌補了現(xiàn)有傳統(tǒng)光學系統(tǒng)的技術規(guī)范已經無法指導機載干涉合成孔徑雷達地形測繪控制測量的不足，充分體現(xiàn)出機載干涉合成孔徑雷達系統(tǒng)的優(yōu) 勢，并且利于INSAR新技術的推廣和應用以及大規(guī)模生產，節(jié)省生產成本和時間。同時，本方法能大幅度減少野外控制點，降低生產成本，加快成圖速度。該方法的應用推進了機載INSAR新技術向現(xiàn)實生產力的轉化，充分利用和發(fā)揮了機載INSAR系統(tǒng)的優(yōu)點，同時解決了傳統(tǒng)光學系統(tǒng)困難區(qū)域的測繪問題，因此在防災減災應急保障、地理國情監(jiān)測以及國防安全方面將發(fā)揮重要作用。綜上所述，本發(fā)明方法步驟設計合理、使用操作簡便且使用效果好，能大幅度減少野外控制點，降低生產成本并加快成圖速度，彌補了現(xiàn)有傳統(tǒng)光學系統(tǒng)的技術規(guī)范無法指導機載干涉合成孔徑雷達地形測繪控制測量的不足。下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。


圖I為傳統(tǒng)光學框幅式攝影像片與合成孔徑雷達圖像因地形起伏引起的影像移位對比示意圖。圖2為本發(fā)明的方法流程框圖。圖3為本發(fā)明實施例I中定標點與測繪控制點的布設位置示意圖。圖4為本發(fā)明實施例2中定標點與測繪控制點的布設位置示意圖。圖5為本發(fā)明在測區(qū)為規(guī)則區(qū)域時所采用的測繪控制點布設方式示意圖。圖6為本發(fā)明在測區(qū)為非規(guī)則區(qū)域時所采用的測繪控制點布設方式示意圖。附圖標記說明I—定標點；2—測繪控制點；3—測繪帶；4 一外圍凸出區(qū)域。
具體實施例方式實施例I如圖2所示的一種基于機載InSAR的地面控制測量布點方法，包括以下步驟步驟一、飛行航線設計首先，根據預先收集到的測區(qū)地形資料，確定待測繪區(qū)域的范圍；之后，結合所確定待測繪區(qū)域的范圍和測繪過程中的飛行參數(shù)，對機載InSAR系統(tǒng)測繪過程中所需飛行的架次數(shù)量N和各架次飛行的飛行航線進行設計。所述飛行參數(shù)包括飛行方向、測繪帶長度、測繪帶寬、每一架次飛行所覆蓋的測繪帶數(shù)量、機載InSAR系統(tǒng)所用雷達天線的波束中心視角、機載InSAR系統(tǒng)所用雷達天線在距離向上的波束寬度和機載InSAR系統(tǒng)所獲取InSAR影像的重疊率。其中，距離向為機載InSAR系統(tǒng)所用雷達天線的波束照射方向即側視方向，距離向與方位向相垂直，且方位向為平臺運動方向即飛機的飛行方向。實際進行測繪時，成圖比例尺為I : 10000 I : 50000 ;且對架次數(shù)量N和各架次飛行的飛行航線進行設計時， 飛行方向為東西向或南北向，測繪帶長度根據飛機的續(xù)航能力和待測繪區(qū)域在飛行方向上的尺寸進行確定，所述測繪帶寬為飛行過程中機載InSAR系統(tǒng)的掃描寬度且其為2km 8km，每一架次飛行所覆蓋的測繪帶數(shù)量為5 10個，N個架次飛行的所有測繪區(qū)域覆蓋整個待測繪區(qū)域；機載InSAR系統(tǒng)所用雷達天線的波束中心視角為30° 60°，機載InSAR系統(tǒng)所用雷達天線在距離向上的波束寬度為26°，機載InSAR系統(tǒng)所獲取InSAR影像的重疊率不小于40%以保證影像拼接時的拼接質量。本實施例中，預先收集到的測區(qū)地形資料包括測區(qū)的地形圖資料、數(shù)字高程模型等資料。實際進行測繪的測區(qū)為四川綿陽地區(qū)面積約為274平方公里的10幅1:10000的測區(qū)范圍，詳見圖3。實際對架次數(shù)量N和各架次飛行的飛行航線進行設計時，先根據飛機的續(xù)航能力和待測繪區(qū)域在飛行方向上的尺寸，對測繪帶長度進行估算。待測繪帶長度確定后，再結合測繪帶寬、每一架次飛行所覆蓋的測繪帶數(shù)量、機載InSAR系統(tǒng)所用雷達天線的波束中心視角、機載InSAR系統(tǒng)所用雷達天線在距離向上的波束寬度和機載InSAR系統(tǒng)所獲取InSAR影像的重疊率等飛行參數(shù)，對每一架次飛行的有效測繪區(qū)域進行確定；之后，結合所確定待測繪區(qū)域的范圍，便可確定出架次數(shù)量N。對各架次飛行的飛行航線進行設計時，需結合所述飛行參數(shù)進行設計，且需保證N個架次飛行的所有測繪區(qū)域覆蓋整個待測繪區(qū)域。實際測繪之前，根據飛機的續(xù)航能力和待測繪區(qū)域在飛行方向上的尺寸對測繪帶長度進行確定時，每一架次飛行時飛機的有效測繪時間為2h±0. 2h，且飛行時速為500km/h±50km/h，每個測繪帶3首尾各加25km的拐彎飛行時間。本實施例中，每一架次飛行時飛機的有效測繪時間為2h，且飛行時速為500km/h，每個測繪帶首尾各加25km的拐彎飛行時間。實際對測繪帶長度進行確定時，還可根據所采用飛機的實際續(xù)航能力，對飛機的有效測繪時間、飛行時速、每個測繪帶3首尾所加的拐彎飛行時間等參數(shù)進行相應調整。實際進行測繪時，N個架次飛行的所有測繪區(qū)域覆蓋整個待測繪區(qū)域，并向所述待測繪區(qū)域的四周均外擴Ikm 2. 5km ;所述機載InSAR系統(tǒng)所用雷達天線的波束中心視角為 45° ±5°。當成圖比例尺為I : 10000時，測繪帶長度為100km±5km，所述測繪帶寬為2926m±50m，每一架次飛行所覆蓋的測繪帶數(shù)量為10個。本實施例中，所述測繪帶長度為100km，所述測繪帶寬為2926m，N個架次飛行的所有測繪區(qū)域覆蓋整個待測繪區(qū)域并向所述待測繪區(qū)域的四周均外擴Ikm;機載InSAR系統(tǒng)所用雷達天線的波束中心視角為45°，機載InSAR系統(tǒng)所獲取InSAR影像的重疊率為40%。本實施例中，飛行架次為一次，且進行東西向飛行。實際飛行時，平臺海拔高度3600m，地形參考高度為600m。步驟二、定標場布設在步驟一中所述的測區(qū)內或測區(qū)外，布設一個或兩個對所述機載InSAR系統(tǒng)進行輻射定標與幾何定標的定標場。當在測區(qū)外布設定標場時，所述定標場與測區(qū)內所布設GPS基準站之間的距離不大于50公里。實際對定標場位置進行選擇時，定標場應選在裸露區(qū)域或植被稀少區(qū)域，且相對于干涉頻率而言應是非粗糙的地形區(qū)域，地勢較為平坦，并遠離機場、高壓線塔、變電站、電臺等強電磁干擾源。所述定標場內沿距離向布設有不少于5個定標點I (以滿足定標參數(shù)的解算)，且各定標點I上均設置有一個定標器，相鄰兩個所述定標點I之間的間距為200m 1000m。本實施例中，成圖比例尺為I : 10000，所述定標場內相鄰兩個所述定標點I之間的間距為200m 300m。所述定標器為三面角反射器。本實施例中，在測區(qū)北部布設一個定標場，該定標場位于測區(qū)外，且該定標場與測區(qū)內所布設GPS基準站之間的距離不大于50公里，所述定標場內布設有20個定標點I。本實施例中，所選用三面角反射器的規(guī)格為直角邊邊長為30cm的三面角反射器。并且，所用三面角反射器表面的平整度的均方根誤差應小于Imm;角反射器每兩個面板的垂直度小于0.5°。 另外，三面角反射器布設前，應根據步驟一中的設計航線、機載InSAR系統(tǒng)所用雷達天線的波束中心視角、機載InSAR系統(tǒng)所用雷達天線在距離向上的波束寬度等參數(shù)，計算三面角反射器的設計位置，確定三面角反射器的方位角。本實施例中，對定標點I位置進行確定時，先在收集到的1:10000地形圖上進行選點，然后進行實地選點、打樁，選點時要求同時滿足方便GPS觀測和雷達成像清晰兩個條件。作業(yè)前對三面角反射器進行清潔，確保各反射面無塵土、雨水、冰雪等覆蓋物。安置三面角反射器時，目視底面斜邊水平(小于±3° );采用地質羅盤測定方位角，確保三面角反射器口面指向雷達視線方向，相對雷達方位角偏差小于±5° ;盡量保證角反射器三面(內)頂點偏離定位點的三維坐標偏差小于1cm，不能滿足要求時記錄實際偏離值。步驟三、測繪控制點布設在步驟一中所述待測繪區(qū)域的所有測繪帶3上分別布設測繪控制點2，且每一個所述測繪帶3上均沿方位向布設多列測繪控制點2 ;每一個所述測繪帶3上所布設的每一列所述測繪控制點2均沿距離向布設多個測繪控制點2，且每一個所述測繪帶3上所布設的多列所述測繪控制點2應覆蓋整個測繪帶3 ;每一個所述測繪控制點2上均布設有一個角反射器。對測繪控制點2進行布設時，根據測區(qū)形狀與步驟一中設計的飛行航線進行布設。具體布設時，測繪控制點2布設于各測繪帶3的地面上。當所述測區(qū)為規(guī)則區(qū)域時，結合圖5，實際布設測繪控制點2時，每一個所述測繪帶上均沿方位向布設多列測繪控制點2。當成圖比例尺為I : 10000時，每一個所述測繪帶3上所布設的相鄰兩列所述測繪控制點之間的列間距均不大于25km ;當成圖比例尺為I :50000時，每一個所述測繪帶3上所布設的相鄰兩列所述測繪控制點之間的列間距均不大于 30km。本實施例中，成圖比例尺為I : 10000，每一個所述測繪帶3上所布設的相鄰兩列所述測繪控制點之間的列間距均不大于25km。當測區(qū)為不規(guī)則區(qū)域時，結合圖6，除了在每一個所述測繪帶上均沿方位向布設多列測繪控制點2之外，還需在所述測區(qū)內的外圍凸出區(qū)域4中(具體是所述測區(qū)內前端部或后端部凸出其它測繪帶3的待測繪區(qū)域)，沿距離向增設一列所述測繪控制點2。其中，每一個所述測繪帶上測繪控制點2的布設方式與測區(qū)為規(guī)則區(qū)域的布設方式相同，所增設的該列所述測繪控制點2沿距離向布設不少于三個測繪控制點2。另外，每一列所述測繪控制點2均應充滿所處測繪帶3的距離向，覆蓋整個測區(qū)范圍，相鄰兩個測繪帶3的測繪控制點2應盡可能公用；不能公用時，相鄰兩個測繪帶3應分別布設測繪控制點2。圖5和圖6中，上下相鄰的兩條實線之間為一個測繪帶3，且相鄰兩個測繪帶3公用一列測繪控制點2，例如圖5和圖6中各虛線與其下側相鄰實線之間的區(qū)域內所布設的一列測繪控制點2為相鄰兩個測繪帶3公用的一列測繪控制點2。本實施例中，步驟三中每一個所述測繪帶3上所布設的每一列所述測繪控制點2均沿距離向布設不少于三個測繪控制點2，同時還需在所述測區(qū)內布設3 6個均勻分布的測繪控制點2作為用于評價步驟四中所獲取InSAR測量數(shù)據成像精度的檢查點。本實施例中，所述測繪控制點2上所布設角反射器的規(guī)格為直角邊邊長為0. 3m的三面角反射器。本實施例中，沿東西飛行方向布設3列測繪控制點2，共計42個測繪控制點2，相鄰兩列測繪控制點2之間的間距不大于25公里。步驟四、飛行掃描按照步驟一中設計好的飛行航線，進行N個架次的定標場飛行和測區(qū)飛行，且每一架次測區(qū)飛行前均先進行一次定標場飛行；N個架次的定標場飛行和 測區(qū)飛行過程中，均采用所述機載InSAR系統(tǒng)和機載定位導航系統(tǒng)進行同步測量，且各架次飛行后均相應獲得InSAR測量數(shù)據、機載GPS數(shù)據、GPS地面基站數(shù)據、定標場測量數(shù)據和測繪控制點測量數(shù)據，N個架次定標場飛行和測區(qū)飛行后便獲得待測繪區(qū)域的InSAR測量數(shù)據。本實施例中，在飛行掃描之前，應先完成GPS基準站的布設。在測區(qū)內布設2個D級以上GPS基準站，采用諾瓦泰型雙頻GPS接收機。每一架次測區(qū)飛行均必須進行定標場飛行，定標場的飛行高度與測區(qū)的飛行高度相同。本步驟中，進行定標場飛行和測區(qū)飛行時，飛機均以500km/h±50km/h的飛行時速進行勻速直線飛行。本實施例中，進行定標場飛行和測區(qū)飛行時，飛機均以500km/h的飛行時速進行勻速直線飛行。本實施例中，在步驟二中所布設定標點I和步驟三中所布設測繪控制點2的前提下，沿東西向進行一個架次飛行，獲取了測區(qū)的INSAR測量數(shù)據，并根據所獲得的INSAR測量數(shù)據，且按照申請?zhí)枮?01010287251. 4的發(fā)明專利申請文件中所公開的3D產品制作方法制作出3D產品，具體包括數(shù)字線劃地圖(簡稱DLG)、數(shù)字高程模型(簡稱DEM)和數(shù)字正射影像圖(簡稱D0M)，同時對所制作出的3D產品進行檢測。本實施例中，所制作出的數(shù)字高程模型DEM的檢測結果見表I :表I數(shù)字高程模型DEM的檢測結果
權利要求
1.一種基于機載InSAR的地面控制測量布點方法，其特征在于該方法包括以下步驟 步驟一、飛行航線設計首先，根據預先收集到的測區(qū)地形資料，確定待測繪區(qū)域的范圍；之后，結合所確定待測繪區(qū)域的范圍和測繪過程中的飛行參數(shù)，對機載InSAR系統(tǒng)測繪過程中所需飛行的架次數(shù)量N和各架次飛行的飛行航線進行設計； 所述飛行參數(shù)包括飛行方向、測繪帶長度、測繪帶寬、每一架次飛行所覆蓋的測繪帶數(shù)量、機載InSAR系統(tǒng)所用雷達天線的波束中心視角、機載InSAR系統(tǒng)所用雷達天線在距離向上的波束寬度和機載InSAR系統(tǒng)所獲取InSAR影像的重疊率； 實際進行測繪時，成圖比例尺為I : 10000 I : 50000 ;且對架次數(shù)量N和各架次飛行的飛行航線進行設計時，飛行方向為東西向或南北向，測繪帶長度根據飛機的續(xù)航能力和待測繪區(qū)域在飛行方向上的尺寸進行確定，所述測繪帶寬為飛行過程中機載InSAR系統(tǒng)的掃描寬度且其為2km 8km,每一架次飛行所覆蓋的測繪帶數(shù)量為5 10個,N個架次飛行的所有測繪區(qū)域覆蓋整個待測繪區(qū)域；機載I nSAR系統(tǒng)所用雷達天線的波束中心視角為30° 60°，機載InSAR系統(tǒng)所用雷達天線在距離向上的波束寬度為26°，機載InSAR系統(tǒng)所獲取InSAR影像的重疊率不小于40%以保證影像拼接時的拼接質量； 步驟二、定標場布設在步驟一中所述的測區(qū)內或測區(qū)外，布設一個或兩個對所述機載InSAR系統(tǒng)進行輻射定標與幾何定標的定標場；當在測區(qū)外布設定標場時，所述定標場與測區(qū)內所布設GPS基準站之間的距離不大于50公里； 所述定標場內沿距離向布設有不少于5個定標點(I )，且各定標點(I)上均設置有一個定標器，相鄰兩個所述定標點(I)之間的間距為200m IOOOm ； 步驟三、測繪控制點布設在步驟一中所述待測繪區(qū)域的所有測繪帶(3)上分別布設測繪控制點(2)，且每一個所述測繪帶(3)上均沿方位向布設多列測繪控制點(2);每一個所述測繪帶(3)上所布設的每一列所述測繪控制點(2)均沿距離向布設多個測繪控制點(2)，且每一個所述測繪帶(3)上所布設的多列所述測繪控制點(2)應覆蓋整個測繪帶(3);每一個所述測繪控制點(2)上均布設有一個角反射器； 步驟四、飛行掃描按照步驟一中設計好的飛行航線，進行N個架次的定標場飛行和測區(qū)飛行，且每一架次測區(qū)飛行前均先進行一次定標場飛行；N個架次的定標場飛行和測區(qū)飛行過程中，均采用所述機載InSAR系統(tǒng)和機載定位導航系統(tǒng)進行同步測量，且各架次飛行后均相應獲得InSAR測量數(shù)據、機載GPS數(shù)據、GPS地面基站數(shù)據、定標場測量數(shù)據和測繪控制點測量數(shù)據，N個架次定標場飛行和測區(qū)飛行后便獲得待測繪區(qū)域的InSAR測量數(shù)據。
2.按照權利要求I所述的一種基于機載InSAR的地面控制測量布點方法，其特征在于步驟一中根據飛機的續(xù)航能力和待測繪區(qū)域在飛行方向上的尺寸對測繪帶長度進行確定時，每一架次飛行時飛機的有效測繪時間為2h±0. 2h，且飛行時速為500km/h±50km/h，每個測繪帶(3)首尾各加25km的拐彎飛行時間；步驟四中進行定標場飛行和測區(qū)飛行時，飛機均以500km/h±50km/h的飛行時速進行勻速直線飛行。
3.按照權利要求I或2所述的一種基于機載InSAR的地面控制測量布點方法，其特征在于步驟一中所述的成圖比例尺為I : 10000或I : 50000 ;當成圖比例尺為I : 10000時，步驟二中相鄰兩個所述定標點(I)之間的間距為200m 300m;當成圖比例尺為I :50000時，步驟二中相鄰兩個所述定標點(I)之間的間距為400m 1000m。
4.按照權利要求I或2所述的一種基于機載InSAR的地面控制測量布點方法，其特征在于步驟一中所述的成圖比例尺為I : 10000或I : 50000 ;當成圖比例尺為I : 10000時，步驟三中每一個所述測繪帶(3)上所布設的相鄰兩列所述測繪控制點(2)之間的列間距均不大于25km;當成圖比例尺為I : 50000時，步驟三中每一個所述測繪帶(3)上所布設的相鄰兩列所述測繪控制點(2)之間的列間距均不大于30km。
5.按照權利要求I或2所述的一種基于機載InSAR的地面控制測量布點方法，其特征在于步驟一中N個架次飛行的所有測繪區(qū)域覆蓋整個待測繪區(qū)域，并向所述待測繪區(qū)域的四周均外擴Ikm 2. 5km ;步驟一中所述機載InSAR系統(tǒng)所用雷達天線的波束中心視角為45° ±5° ;步驟一中所述的成圖比例尺為I : 10000 ;測繪帶長度為100km±5km，所述測繪帶寬為2926m±50m，每一架次飛行所覆蓋的測繪帶數(shù)量為10個。
6.按照權利要求5所述的一種基于機載InSAR的地面控制測量布點方法,其特征在于步驟一中所述測繪帶長度為100km，所述測繪帶寬為2926m，N個架次飛行的所有測繪區(qū)域覆蓋整個待測繪區(qū)域并向所述待測繪區(qū)域的四周均外擴Ikm ;機載InSAR系統(tǒng)所用雷達天線的波束中心視角為45°，機載InSAR系統(tǒng)所獲取InSAR影像的重疊率為40%。
7.按照權利要求I或2所述的一種基于機載InSAR的地面控制測量布點方法，其特征在于步驟一中N個架次飛行的所有測繪區(qū)域覆蓋整個待測繪區(qū)域，并向所述待測繪區(qū)域的四周均外擴Ikm 2. 5km ;步驟一中所述機載I nSAR系統(tǒng)所用雷達天線的波束中心視角為45° ±5° ;步驟一中所述的成圖比例尺為I : 50000 ;所述測繪帶長度為175km±5km，所述測繪帶寬為5072m±50m，每一架次飛行所覆蓋的測繪帶數(shù)量為5 7個。
8.按照權利要求7所述的一種基于機載InSAR的地面控制測量布點方法，其特征在于步驟一中所述測繪帶長度為175km，所述測繪帶寬為5072m，N個架次飛行的所有測繪區(qū)域覆蓋整個待測繪區(qū)域并向所述待測繪區(qū)域的四周均外擴2. 5km ;機載InSAR系統(tǒng)所用雷達天線的波束中心視角為45°，機載InSAR系統(tǒng)所獲取InSAR影像的重疊率為40%。
9.按照權利要求I或2所述的一種基于機載InSAR的地面控制測量布點方法，其特征在于步驟一中所述測區(qū)為不規(guī)則區(qū)域，且步驟三中在所述測區(qū)內的外圍凸出區(qū)域(4)中，沿距離向增設一列所述測繪控制點(2)。
10.按照權利要求I或2所述的一種基于機載InSAR的地面控制測量布點方法，其特征在于步驟三中每一個所述測繪帶(3)上所布設的每一列所述測繪控制點(2)均沿距離向布設不少于三個測繪控制點(2)，同時還需在所述測區(qū)內布設3 6個均勻分布的測繪控制點(2)作為用于評價步驟四中所獲取InSAR測量數(shù)據成像精度的檢查點。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于機載InSAR的地面控制測量布點方法，包括以下步驟一、飛行航線設計首先，根據預先收集到的測區(qū)地形資料，確定待測繪區(qū)域的范圍；之后，結合所確定待測繪區(qū)域的范圍和測繪過程中的飛行參數(shù)，對所需飛行的架次數(shù)量N和各架次飛行的飛行航線進行設計；二、定標場布設在測區(qū)內或測區(qū)外，布設一個或兩個對機載InSAR系統(tǒng)進行輻射與幾何定標的定標場；三、測繪控制點布設；四、飛行掃描N個架次定標場飛行和測區(qū)飛行后便獲得待測繪區(qū)域的InSAR測量數(shù)據。本發(fā)明方法步驟設計合理、使用操作簡便且使用效果好，彌補了現(xiàn)有傳統(tǒng)光學系統(tǒng)的技術規(guī)范無法指導機載干涉合成孔徑雷達地形測繪控制測量的不足。
文檔編號G01S13/90GK102707284SQ201210210608
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月25日 優(yōu)先權日2012年6月25日
發(fā)明者原喜屯, 向茂生, 宋健, 彭桂輝, 梁濤, 王宇, 苗小利, 譚克龍 申請人:西安煤航信息產業(yè)有限公司