基于动态基线的InSAR数字高程模型构建方法及系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010401111.9 (22)申请日 2020.05.13 (71)申请人 深圳大学 地址 518060 广东省深圳市南山区南海大 道3688号 (72)发明人 汪驰升朱武张文婷张雪琪 胡忠文张德津涂伟周宝定 张勤李清泉 (74)专利代理机构 深圳市君胜知识产权代理事 务所(普通合伙) 44268 代理人 刘芙蓉孙果 (51)Int.Cl. G01S 13/90(2006.01) (54)发明名称 基于动态基线的InSAR数字高程模型构建方 法及系统 (57)摘要 本发明。

2、公开了基于动态基线的InSAR数字高 程模型构建方法及系统， 所述方法包括分别获取 升轨与降轨的SAR数据， 然后利用对SAR数据进行 配准、 差分、 滤波、 解缠处理， 进而构建动态基线 模型解算出所使用的外部DEM误差， 利用该误差 对原有DEM进行纠正精化， 最后将不同轨道的DEM 精化结果进行融合即可得到高精度的DEM。 本发 明旨在通过构建动态基线解算模型， 分别应用于 升轨与降轨的InSAR数据中， 可以有效抑制由于 时空失相干导致的DEM空值问题， 实现高精度DEM 数据， 可以解算任意SAR数据时间段的DEM误差， 并且成本低， 方便用户。 权利要求书2页 说明书9页 附图4页。

3、 CN 111538006 A 2020.08.14 CN 111538006 A 1.一种基于动态基线的InSAR数字高程模型构建方法， 其特征在于， 所述基于动态基线 的InSAR数字高程模型构建方法包括以下步骤： 对于同一卫星运行的第一轨道和第二轨道， 从所述第一轨道的第一合成孔径雷达影像 平台和第二轨道的第二合成孔径雷达影像平台分别获取第一合成孔径雷达影像和第二合 成孔径雷达影像； 将第一合成孔径雷达影像和第二合成孔径雷达影像配准后进行预处理， 得到所述第一 合成孔径雷达影像和第二合成孔径雷达影像配准后的解缠图； 构建动态数字高程误差解算模型， 将所述解缠图输入至所述动态数字高程误差解。

4、算模 型， 得到所述第一合成孔径雷达影像和第二合成孔径雷达影像之间的高程误差； 基于所述高程误差， 针对同一三维空间位置的第一合成孔径雷达影像和第二合成孔径 雷达影像进行处理， 得到高精度三维雷达影像。 2.根据权利要求1所述的基于动态基线的InSAR数字高程模型构建方法， 其特征在于， 所述对于同一卫星运行的第一轨道和第二轨道， 从所述第一轨道的第一合成孔径雷达影像 平台和第二轨道的第二合成孔径雷达影像平台分别获取第一合成孔径雷达影像和第二合 成孔径雷达影像之前包括： 卫星利用InSAR技术以所述第一轨道扫描地球并获取所述第一轨道的地球表面雷达影 像， 并通过同一卫星利用InSAR技术以所述。

5、第二轨道扫描地球并获取所述第二轨道的地球 表面雷达影像； 将第一轨道和第二轨道的地球表面雷达影像分别输入至第一合成孔径雷达影像平台 和第二合成孔径雷达影像平台进行初次滤波处理后合成， 分别得到第一合成孔径雷达影像 和第二合成孔径雷达影像。 3.根据权利要求1所述的基于动态基线的InSAR数字高程模型构建方法， 其特征在于， 所述从所述第一轨道的第一合成孔径雷达影像平台和第二轨道的第二合成孔径雷达影像 平台分别获取第一合成孔径雷达影像和第二合成孔径雷达影像具体包括： 接收用户触发下载按钮的点击操作， 获取所述第一合成孔径雷达影像平台的第一合成 孔径雷达影像； 以及 接收用户触发下载按钮的点击操作。

6、， 获取所述第二合成孔径雷达影像平台的第二合成 孔径雷达影像。 4.根据权利要求1所述的基于动态基线的InSAR数字高程模型构建方法， 其特征在于， 所述预处理包括差分处理、 去相干处理、 滤波处理以及相位解缠处理。 5.根据权利要求4所述的基于动态基线的InSAR数字高程模型构建方法， 其特征在于， 所述将第一合成孔径雷达影像和第二合成孔径雷达影像配准后进行预处理， 得到所述第一 合成孔径雷达影像和第二合成孔径雷达影像配准后的解缠图具体包括： 将同一三维空间位置的所述第一合成孔径雷达影像和第二合成孔径雷达影像进行配 准处理， 得到一初始三维雷达影像； 将所述初始三维雷达影像进行差分处理， 得。

7、到所述初始三维雷达影像的第一差分干涉 图； 将所述第一差分干涉图进行去相干处理， 得到第二差分干涉图； 将所述第二差分干涉图进行滤波处理， 得到第三差分干涉图； 权利要求书 1/2 页 2 CN 111538006 A 2 将所述第三差分干涉图进行相位解缠处理， 得到所述初始三维雷达影像的解缠图。 6.根据权利要求5所述的基于动态基线的InSAR数字高程模型构建方法， 其特征在于， 所述将所述第三差分干涉图进行相位解缠处理， 得到所述初始三维雷达影像的解缠图具体 包括以下步骤： 获取预设的相干性阈值， 并根据所述相干性阈值构建用于筛除低于所述相干性阈值的 像素点对应的掩模文件模型； 将所述第三。

8、差分干涉图输入至所述掩模文件模型， 得到所述初始三维雷达影像的解缠 图。 7.根据权利要求5所述的基于动态基线的InSAR数字高程模型构建方法， 其特征在于， 所述将同一三维空间位置的所述第一合成孔径雷达影像和第二合成孔径雷达影像进行配 准处理， 得到一初始三维雷达影像之后还包括对所述初始三维雷达影像进行重采样处理， 得到低分辨率的初始三维雷达影像。 8.根据权利要求1所述的基于动态基线的InSAR数字高程模型构建方法， 其特征在于， 所述构建动态数字高程误差解算模型， 将所述解缠图输入至所述动态数字高程误差解算模 型， 得到所述第一合成孔径雷达影像和第二合成孔径雷达影像之间的高程误差具体包括。

9、： 构建动态数字高程误差解算模型； 将所述解缠图输入至所述动态数字高程误差解算模型， 得到所述解馋图上像素点对应 的有效高程观测值； 根据所述有效高程观测值与待求取的高程误差， 构建求解函数模型； 根据最小二乘法， 对所述求解函数模型求解， 得到所述第一合成孔径雷达影像和第二 合成孔径雷达影像之间的高程误差。 9.根据权利要求1所述的基于动态基线的InSAR数字高程模型构建方法， 其特征在于， 所述基于所述高程误差， 针对同一三维空间位置的第一合成孔径雷达影像和第二合成孔径 雷达影像进行处理， 得到高精度三维雷达影像具体包括： 获取同一三维空间位置的第一合成孔径雷达影像和第二合成孔径雷达影像；。

10、 将所述高程误差对所述同一三维空间位置的第一合成孔径雷达影像和第二合成孔径 雷达影像进行纠正处理， 得到该三维空间位置的雷达影像图； 针对卫星扫描的所有三维空间位置， 执行所述获取同一三维空间位置的第一合成孔径 雷达影像和第二合成孔径雷达影像的操作步骤； 将所有三维空间位置的所有雷达影像图按照权重算法进行融合， 得到高精度三维雷达 影像。 10.一种基于动态基线的InSAR数字高程模型构建系统， 其特征在于， 该系统包括处理 器以及与所述处理器连接的存储器， 所述存储器存储有所述基于动态基线的InSAR数字高 程模型构建程序， 所述基于动态基线的InSAR数字高程模型构建程序被所述处理器执行时。

11、 用于实现如权利要求1-9所述的基于动态基线的InSAR数字高程模型构建方法中的步骤。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111538006 A 3 基于动态基线的InSAR数字高程模型构建方法及系统 技术领域 0001 本发明涉及干涉合成孔径雷达干涉测量技术领域， 具体涉及一种基于动态基线的 InSAR数字高程模型构建方法及系统。 背景技术 0002 数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)是用一组有序数值阵列表示地面 高程的一种实体地面模型， 可以有效地对地形地貌等地面特性进行空间描述， DEM作为非常 重要的基础地理数据， 在科学研究及工程建设的多个领域都起。

12、着至关重要的作用。 在灾害 监测方面， DEM能够对变化量级较大的地表运动进行监测， 常被用于冰川运动、 火山熔岩变 化以及各类地质灾害的监测及分析， 从而帮助人们更全面地认知地球表面的变化； 在城市 及重大工程建设方面， DEM可以为城市规划、 大坝、 高速公路、 铁路等工程设计等提供基础地 形信息； 在军事方面， 导弹及飞机导航， 通讯， 作战任务计划等都离不开DEM； 在地图制图方 面， DEM的精度及现势性直接决定着地图的质量； 在3S(RS,GPS,GIS)数据处理方面， DEM作为 辅助数据也发挥着重要作用。 0003 干涉合成孔径雷达干涉测量技术(Synthetic Apertu。

13、re Radar Interferometry， InSAR)是合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)和干涉测量技术的综合， 其基本 原理是通过构建卫星系统参数、 姿态参数、 轨道参数以及雷达回波相位间的几何关系精确 测量地表某一点的三维空间位置及其微小变化。 由于利用了回波信号的相位信息， InSAR技 术可以测得毫米级精度的地面形变以及纳米级精度的DEM， 与传统对地观测手段相比方法 相比， 合成孔径雷达具有全天时、 全天候、 大范围、 高分辨率的优点， 可以在传统光学手段成 像困难的区域实现高精度对地观测， 具有其他测量方法不可替代的价值和意义。 基于这。

14、些 优点， InSAR技术被广泛用于大范围、 长时间、 高精度的对地观测当中， 在DEM构建方面也有 不少突破性贡献。 0004 然而现有技术中在构建过程中由于时空失相干极易导致DEM空值， 尤其是在雷达 侧视成像中容易导致DEM空值。 因此， 亟待提供一种能够准确的获取实时的、 高精度的DEM数 据的方法。 0005 因此， 现有技术有待于改进和发展。 发明内容 0006 基于此， 有必要针对现有技术中由时空失相干导致DEM空值， 并且成本高， 误差大 的技术问题， 提供一种基于动态基线的InSAR数字高程模型构建方法及系统， 本发明旨在通 过构建动态基线解算模型， 分别应用于升轨与降轨的I。

15、nSAR数据中， 可以有效抑制由于时空 失相干导致的DEM空值问题， 实现高精度DEM数据， 可以解算任意SAR数据时间段的DEM误差， 并且成本低， 方便用户。 0007 为了达到上述目的， 本发明采取了以下技术方案： 0008 一种基于动态基线的InSAR数字高程模型构建方法， 所述基于动态基线的InSAR数 说明书 1/9 页 4 CN 111538006 A 4 字高程模型构建方法包括以下步骤： 0009 对于同一卫星运行的第一轨道和第二轨道， 从所述第一轨道的第一合成孔径雷达 影像平台和第二轨道的第二合成孔径雷达影像平台分别获取第一合成孔径雷达影像和第 二合成孔径雷达影像； 0010。

16、 将第一合成孔径雷达影像和第二合成孔径雷达影像配准后进行预处理， 得到所述 第一合成孔径雷达影像和第二合成孔径雷达影像配准后的解缠图； 0011 构建动态数字高程误差解算模型， 将所述解缠图输入至所述动态数字高程误差解 算模型， 得到所述第一合成孔径雷达影像和第二合成孔径雷达影像之间的高程误差； 0012 基于所述高程误差， 针对同一三维空间位置的第一合成孔径雷达影像和第二合成 孔径雷达影像进行处理， 得到高精度三维雷达影像。 0013 所述的基于动态基线的InSAR数字高程模型构建方法， 其中， 所述对于同一卫星运 行的第一轨道和第二轨道， 从所述第一轨道的第一合成孔径雷达影像平台和第二轨道。

17、的第 二合成孔径雷达影像平台分别获取第一合成孔径雷达影像和第二合成孔径雷达影像之前 包括： 0014 卫星利用InSAR技术以所述第一轨道扫描地球并获取所述第一轨道的地球表面雷 达影像， 并通过同一卫星利用InSAR技术以所述第二轨道扫描地球并获取所述第二轨道的 地球表面雷达影像； 0015 将第一轨道和第二轨道的地球表面雷达影像分别输入至第一合成孔径雷达影像 平台和第二合成孔径雷达影像平台进行初次滤波处理后合成， 分别得到第一合成孔径雷达 影像和第二合成孔径雷达影像。 0016 所述的基于动态基线的InSAR数字高程模型构建方法， 其中， 所述从所述第一轨道 的第一合成孔径雷达影像平台和第二。

18、轨道的第二合成孔径雷达影像平台分别获取第一合 成孔径雷达影像和第二合成孔径雷达影像具体包括： 0017 接收用户触发下载按钮的点击操作， 获取所述第一合成孔径雷达影像平台的第一 合成孔径雷达影像； 以及 0018 接收用户触发下载按钮的点击操作， 获取所述第二合成孔径雷达影像平台的第二 合成孔径雷达影像。 0019 所述的基于动态基线的InSAR数字高程模型构建方法， 其中， 所述预处理包括差分 处理、 去相干处理、 滤波处理以及相位解缠处理。 0020 所述的基于动态基线的InSAR数字高程模型构建方法， 其中， 所述将第一合成孔径 雷达影像和第二合成孔径雷达影像配准后进行预处理， 得到所述。

19、第一合成孔径雷达影像和 第二合成孔径雷达影像配准后的解缠图具体包括： 0021 将同一三维空间位置的所述第一合成孔径雷达影像和第二合成孔径雷达影像进 行配准处理， 得到一初始三维雷达影像； 0022 将所述初始三维雷达影像进行差分处理， 得到所述初始三维雷达影像的第一差分 干涉图； 0023 将所述第一差分干涉图进行去相干处理， 得到第二差分干涉图； 0024 将所述第二差分干涉图进行滤波处理， 得到第三差分干涉图； 0025 将所述第三差分干涉图进行相位解缠处理， 得到所述初始三维雷达影像的解缠 说明书 2/9 页 5 CN 111538006 A 5 图。 0026 所述的基于动态基线的I。

20、nSAR数字高程模型构建方法， 其中， 所述将所述第三差分 干涉图进行相位解缠处理， 得到所述初始三维雷达影像的解缠图具体包括以下步骤： 0027 获取预设的相干性阈值， 并根据所述相干性阈值构建用于筛除低于所述相干性阈 值的像素点对应的掩模文件模型； 0028 将所述第三差分干涉图输入至所述掩模文件模型， 得到所述初始三维雷达影像的 解缠图。 0029 所述的基于动态基线的InSAR数字高程模型构建方法， 其中， 所述将同一三维空间 位置的所述第一合成孔径雷达影像和第二合成孔径雷达影像进行配准处理， 得到一初始三 维雷达影像之后还包括对所述初始三维雷达影像进行重采样处理， 得到低分辨率的初始。

21、三 维雷达影像。 0030 所述的基于动态基线的InSAR数字高程模型构建方法， 其中， 所述构建动态数字高 程误差解算模型， 将所述解缠图输入至所述动态数字高程误差解算模型， 得到所述第一合 成孔径雷达影像和第二合成孔径雷达影像之间的高程误差具体包括： 0031 构建动态数字高程误差解算模型； 0032 将所述解缠图输入至所述动态数字高程误差解算模型， 得到所述解馋图上像素点 对应的有效高程观测值； 0033 根据所述有效高程观测值与待求取的高程误差， 构建求解函数模型； 0034 根据最小二乘法， 对所述求解函数模型求解， 得到所述第一合成孔径雷达影像和 第二合成孔径雷达影像之间的高程误差。

22、。 0035 所述的基于动态基线的InSAR数字高程模型构建方法， 其中， 所述基于所述高程误 差， 针对同一三维空间位置的第一合成孔径雷达影像和第二合成孔径雷达影像进行处理， 得到高精度三维雷达影像具体包括： 0036 获取同一三维空间位置的第一合成孔径雷达影像和第二合成孔径雷达影像； 0037 将所述高程误差对所述同一三维空间位置的第一合成孔径雷达影像和第二合成 孔径雷达影像进行纠正处理， 得到该三维空间位置的雷达影像图； 0038 针对卫星扫描的所有三维空间位置， 执行所述获取同一三维空间位置的第一合成 孔径雷达影像和第二合成孔径雷达影像的操作步骤； 0039 将所有三维空间位置的所有雷。

23、达影像图按照权重算法进行融合， 得到高精度三维 雷达影像。 0040 本发明还提供一种基于动态基线的InSAR数字高程模型构建系统， 该系统包括处 理器以及与所述处理器连接的存储器， 所述存储器存储有所述基于动态基线的InSAR数字 高程模型构建程序， 所述基于动态基线的InSAR数字高程模型构建程序被所述处理器执行 时用于实现上述所述的基于动态基线的InSAR数字高程模型构建方法中的步骤。 0041 有益效果： 0042 相较于现有技术， 本发明提供的一种基于动态基线的InSAR数字高程模型构建方 法及系统， 所述方法流程为首先分别获取第一轨道(升轨)与第二轨道(降轨)的SAR数据， 然 后。

24、利用对SAR数据进行配准、 差分、 滤波、 解缠处理， 进而构建动态基线模型解算出所使用的 外部DEM误差， 利用该误差对原有DEM进行精化， 最后将不同轨道的DEM精化结果进行融合即 说明书 3/9 页 6 CN 111538006 A 6 可得到高精度的DEM。 这样， 成本低， 精度高， 可以快速获取大范围地区的数字高程模型， 可 以解算任意SAR数据时间段的DEM误差， 实时更新DEM。 附图说明 0043 图1为本发明提供的一种基于动态基线的InSAR数字高程模型构建方法的流程图。 0044 图2为本发明步骤S10的流程图。 0045 图3为本发明步骤S20的流程图。 0046 图4。

25、为本发明步骤S25的流程图。 0047 图5为本发明步骤S30的流程图。 0048 图6为本发明步骤S40的流程图。 0049 图7为本发明系统的功能原理框图。 具体实施方式 0050 为使本发明的目的、 技术方案及效果更加清楚、 明确， 以下参照附图并举实施例对 本发明进一步详细说明。 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明， 并不用于 限定本发明。 0051 请参阅图1， 图1是本发明提供的一种基于动态基线的InSAR数字高程模型构建方 法的流程图， 应该说明的是， 本发明实施方式的基于动态基线的InSAR数字高程模型构建方 法并不限于图1所示的流程图中的步骤及顺序， 根据不同。

26、的需求， 流程图中的步骤可以增 加、 移除或者改变顺序。 0052 如图1所示， 本发明提供的基于动态基线的InSAR数字高程模型构建方法包括以下 步骤： 0053 S10、 对于同一卫星运行的第一轨道和第二轨道， 从所述第一轨道的第一合成孔径 雷达影像平台和第二轨道的第二合成孔径雷达影像平台分别获取第一合成孔径雷达影像 和第二合成孔径雷达影像。 0054 通过同一雷达设备获取第一轨道的原始数据和第二轨道的原始数据。 所述原始数 据为地球表面雷达影像， 称为真实孔径侧视雷达成像。 所述雷达设备可以是雷达、 卫星、 航 空飞机等， 其并非限制性的。 本发明实施例中， 该雷达设备指的是卫星。 所述。

27、第一轨道指的 是卫星自下而上运行的轨道， 所述第二轨道指的是卫星自上而下运行的轨道。 卫星能够利 用孔径雷达成像技术获取不同轨道地球表面同一地区不同时刻的实时影像， 即卫星利用 InSAR技术以所述第一轨道扫描地球并获取所述第一轨道的地球表面雷达影像， 并通过同 一卫星利用InSAR技术以所述第二轨道扫描地球并获取所述第二轨道的地球表面雷达影 像。 0055 然后将第一轨道和第二轨道的地球表面雷达影像分别输入至第一合成孔径雷达 影像平台和第二合成孔径雷达影像平台即第一SAR平台和第二SAR平台进行降噪、 滤波等初 次处理后， 再次合成处理， 分别得到第一合成孔径雷达影像和第二合成孔径雷达影像(。

28、即 SAR影像)。 0056 因此， 如图2所示， 所述从所述第一轨道的第一合成孔径雷达影像平台和第二轨道 的第二合成孔径雷达影像平台分别获取第一合成孔径雷达影像和第二合成孔径雷达影像 说明书 4/9 页 7 CN 111538006 A 7 具体包括： 0057 S11， 接收用户触发下载按钮的点击操作， 获取所述第一合成孔径雷达影像平台的 第一合成孔径雷达影像； 以及 0058 S12， 通过所述第二轨道对应的合成孔径雷达影像平台下载所述第二轨道对应的 初始合成孔径雷达影像。 0059 需要说明的是， 上述轨道个数并非限制的， 可根据用户需要进行设定。 0060 S20、 将第一合成孔径雷。

29、达影像和第二合成孔径雷达影像配准后进行预处理， 得到 所述第一合成孔径雷达影像和第二合成孔径雷达影像配准后的解缠图。 0061 在本发明实施例中， 所述预处理包括差分处理、 去相干处理、 滤波处理以及解缠处 理。 如图3所示， 所述将第一合成孔径雷达影像和第二合成孔径雷达影像配准后进行预处 理， 得到所述第一合成孔径雷达影像和第二合成孔径雷达影像配准后的解缠图具体包括： 0062 S21， 将同一三维空间位置的所述第一合成孔径雷达影像和第二合成孔径雷达影 像进行配准处理， 得到一初始三维雷达影像。 0063 S22， 将所述初始三维雷达影像进行差分处理， 得到所述初始三维雷达影像的第一 差分干。

30、涉图； 0064 S23， 将所述第一差分干涉图进行去相干处理， 得到第二差分干涉图； 0065 S24， 将所述第二差分干涉图进行滤波处理， 得到第三差分干涉图； 0066 S25， 将所述第三差分干涉图进行相位解缠处理， 得到所述初始三维雷达影像的解 缠图。 0067 其中， 干涉图包括地形， 大气延迟， 地表形变， 热噪声信号。 所述去相干处理指的是 去除所述第一差分干涉图上相干性低的像素点， 即无效像素点， 也就是说， 去掉初始地形相 位(即相位信息相减)的干涉图， 这样， 通过去相干处理， 使得解缠更容易， 提高效率， 降低复 杂度。 所述滤波处理指的是用于降低噪声， 同样也使得后续。

31、的相位解缠处理更容易， 也更节 省时间， 提高速率。 所述相位解缠处理指的是缠绕的第三差分干涉图解算到非缠绕的相位， 只解缠出第三差分干涉图上相干性高且有效的像素点。 0068 进一步地， 为了提高处理速度， 在步骤S21之后还包括对配准后的数据即初始三维 雷达影像进行重采样处理， 得到低分辨率的数据。 所述重采样处理指的是初始三维雷达影 像的分辨率降低， 节约空间和处理速度。 其采样是根据最终需要的动态数字高程模型分辨 率进行自行设定。 这样， 在进行重采样处理后， 在执行后续步骤S22-S25， 进一步提高数据处 理速度和降低操作难度。 0069 进一步地， 本发明中所述相位解缠处理不同于。

32、传统相位解缠处理的直接对第三差 分干涉图剔除低相干的像素点， 其改进之处在于通过给定的相干性阈值所构建的掩模文件 模型， 来筛除低于该相干性阈值的像素点， 而保留不低于该相干性阈值的像素点集， 从而完 成相位解缠处理。 这样， 相对于现有技术能够避免相干性低的像素点(即无效点)数据影响， 提高解算精度。 0070 即如图4所示， 所述将所述第三差分干涉图进行相位解缠处理， 得到配准后的数据 对应的解缠图具体包括： 0071 S251， 获取预设的相干性阈值， 并根据所述相干性阈值构建用于筛除低于所述相 干性阈值的像素点对应的掩模文件模型； 说明书 5/9 页 8 CN 111538006 A 。

33、8 0072 S252， 将所述第三差分干涉图输入至所述掩模文件模型， 得到所述初始三维雷达 影像的解缠图。 0073 S30、 构建动态数字高程误差解算模型， 将所述解缠图输入至所述动态数字高程误 差解算模型， 得到所述第一合成孔径雷达影像和第二合成孔径雷达影像之间的高程误差。 0074 即如图5所示， 步骤S30具体包括： 0075 S31， 构建动态数字高程误差解算模型即构建动态DEM误差解算模型； 0076 S32， 将所述解缠图输入至所述动态数字高程误差解算模型， 得到所述解馋图上像 素点对应的有效高程观测值； 0077 S33， 根据所述有效高程观测值与待求取的高程误差， 构建求解。

34、函数模型； 0078 S34， 根据最小二乘法， 对所述求解函数模型求解， 得到所述第一合成孔径雷达影 像和第二合成孔径雷达影像之间的高程误差。 0079 为了更好的理解上述步骤， 通过传统DEM误差解算原理与本发明的动态DEM误差解 算原理对比分析， 采用本发明所构建的动态DEM误差解算模型能得到更精确的高程误差， 从 而避免反馈空值的DEM。 具体分析如下： 0080 (1)传统DEM误差解算原理 0081 设有N+1副SAR影像， 组合得到M幅干涉图， 将基于低精度外部DEM模拟得到的地形 相位从干涉图中扣除， 获得M幅差分干涉图， 对这些差分干涉图进行相位解缠， 得到解缠后 的差分干涉。

35、图， 则图上一点对应在M幅解缠图上的相位可以式(1)表示 0082 0083 所有干涉图上的相位共同构成该点InSAR测高的观测值， 其中， 用于表示第j幅差 分干涉图上坐标为(X， r)的点对应的相位为tA和tB时刻获取的主从影像相位之 差， 其公式为 0084 0085 在两幅SAR影像获取的时间间隔内， 地物的位置、 散射特性以及大气影响与卫星系 统噪声等都有所变化， 因此是由多种相位组合而成， 假设M幅解缠图中均不含解 缠误差， 其相位组成可表示为(3)式： 0086 0087 式(3)中第一部分为地表形变引起的相位， d(tB， X， r)-d(tA， X， r)代表(X， r)的点。

36、在 两幅SAR影像时间间隔内延视线方向上的位移， 与地表形变量级成正比； 第二部分为DEM误 差引起的相位与卫星垂直基线B成正比， 与r sin 成反比； 第三部分为 tB时刻大气延迟相位，与tA时刻大气延迟相位之差第四部 分为热噪声等引起的误差相位(nj)。 其中, 为雷达波长， Z为高程误差， d为地表沿雷达 视线向形变量， 为雷达入射角。 说明书 6/9 页 9 CN 111538006 A 9 0088 基于上述， DEM误差估计的原理如下： 0089 假设地表形变为线性， 则图上一点的线性形变及其DEM误差Z的求解函数模型如 下： 0090 0091其中， X为待求参数向量， 其包括。

37、形变与DEM误差， 令 a，分别表示形变的平 均速率、 平均加速度以及平均加速度的增量， 则有: 0092 0093 公式(4)中A为系数矩阵,可表示如下 0094 AM4BMNMN3， CM1 (6) 0095其中， BMNMN3为X的形变部分对应的系数矩阵， CN1为X的DEM高程 误差Z对应的系数矩阵。 设第j幅干涉图对应的主从影像编号分别为IEj和ISj， (j1, M),则BMN可定义如下： 对第j行各元素， 当ISj+1+1kIEj,(j1,M)时， B(j,k)tk+1- tk,其余B(j,k)0。 0096 MN3可表示为： 0097 0098 CM1可表示为: 0099 01。

38、00 基于最小二乘即可求解未知参数X: 0101 0102 对矩阵A进行奇异值分解， 求取最小范数下的最小二乘解： 0103 AUSVT (10) 0104 U的列向量为左奇异向量， V的列向量为右奇异向量， Sdiag( 1， 2， r， .， 0)， ( 1 2 r0)，i为奇异值。 此时， X可表示为： 0105 0106 基于此公式即可求解出DEM误差。 0107 (2)本发明所采用的动态DEM误差解算原理 0108首先， 为了保证观测值相位的可靠性， 需剔除低相干的不可靠点。 即在相位解 缠时通过给定的相干性阈值构建掩模文件， 只解缠相位可靠的点， 低于该阈值的点为无效 观测值。 接。

39、着， 构建动态DEM误差解算模型。 即对于每个点， 其观测值序列不再是统一 而是将上一步中的不可靠点掩模后， 得到新的有效观测值 序列如下： 0109 说明书 7/9 页 10 CN 111538006 A 10 0110 其中， q(x， y)为有效干涉对组合数目。 当影像上某一点的有效观测值序列随其相 干性变化的同时， 该点对应的系数矩阵A也同步更新， 则改进后的动态DEM误差解算模型为： 0111 0112 其中Aq(x， y)4Bq(x， y)NMN3， Cq(x， y)1,最后使用奇异值分解方法解得该点的z, 同时返回有效干涉对组合数目， 子集个数和有效观测值对应的垂直基线最大值作为。

40、DEM质 量控制的指导文件。 0113 S40、 基于所述高程误差， 针对同一三维空间位置的第一合成孔径雷达影像和第二 合成孔径雷达影像进行处理， 得到高精度三维雷达影像。 0114 即如图6所示， 步骤S40具体包括： 0115 S41， 获取同一三维空间位置的第一合成孔径雷达影像和第二合成孔径雷达影像； 0116 S42， 将所述高程误差对所述同一三维空间位置的第一合成孔径雷达影像和第二 合成孔径雷达影像进行纠正处理， 得到该三维空间位置的雷达影像图； 0117 S43， 针对卫星扫描的所有三维空间位置， 执行所述获取同一三维空间位置的第一 合成孔径雷达影像和第二合成孔径雷达影像的操作步骤。

41、； 即循环执行S41-S42至所有三维 空间位置纠正完毕 0118 S44， 将所有三维空间位置的所有雷达影像图按照权重算法进行融合， 得到高精度 三维雷达影像。 0119 这样， 通过本发明上述步骤S10-S40， 通过对SAR数据的处理， 获取高程误差， 并用 该高程误差纠正所使用的外部DEM(即步骤S41)， 最终得到具有高精度的DEM数据。 0120 该方法在快速准确获取大范围地区地面高程模型有非常高的应用价值。 其特点是 低成本、 高精度、 时效性高， 使得用户可快速获取大范围地区的数字高程模型， 可以解算任 意SAR数据时间段的DEM误差， 实时更新DEM。 0121 另外， 制图。

42、生产的将获取的精化后的DEM由SAR坐标系转化至地理坐标系下， 并转 化为常用的DEM数据格式。 并且， 可通过多种形式多途径分发给其他人员， 供各行各业进行 使用。 0122 基于上述InSAR数字高程模型构建方法， 本发明还相应提供了一种基于动态基线 的InSAR数字高程模型构建系统， 如图7所示。 所述基于动态基线的InSAR数字高程模型构建 系统200包括处理器11和与所述处理器连接的存储器22， 图7仅示出了系统200的部分组件， 但是应理解的是， 并不要求实施所有示出的组件， 可以替代的实施更多或者更少的组件。 0123 所述发送终端可以为移动终端， 如手机， 平板电脑等， 也可以。

43、为非移动终端， 如服 务器。 所述接收终端可以为如手机， 也可以为音响。 所述发送终端与所述接收终端并非限制 的， 只要满足能够发送和接收音频数据的设备均可。 0124 所述存储器22在一些实施例中可以是所述基于动态基线的InSAR数字高程模型构 建系统200的内部存储单元， 例如基于动态基线的InSAR数字高程模型构建系统200的内存。 所述存储器22在另一些实施例中也可以是所述基于动态基线的InSAR数字高程模型构建系 统200的外部存储设备， 例如所述基于动态基线的InSAR数字高程模型构建系统200上配备 的插接式U盘， 智能存储卡(Smart Media Card,SMC)， 安全数。

44、字(Secure Digital,SD)卡， 闪 存卡(Flash Card)等。 进一步地， 所述存储器22还可以既包括所述基于动态基线的InSAR数 说明书 8/9 页 11 CN 111538006 A 11 字高程模型构建系统200的内部存储单元也包括外部存储设备。 所述存储器22用于存储安 装于所述基于动态基线的InSAR数字高程模型构建系统200的应用软件及各类数据， 例如所 述基于动态基线的InSAR数字高程模型构建程序代码等。 所述存储器22还可以用于暂时地 存储已经输出或者将要输出的数据。 在一实施例中， 存储器22上存储有基于动态基线的 InSAR数字高程模型构建程序， 该。

45、基于动态基线的InSAR数字高程模型构建程序可被处理器 11所执行， 从而实现本申请中基于动态基线的InSAR数字高程模型构建方法， 具体如上述方 法所述。 0125 所述处理器11在一些实施例中可以是一中央处理器(Central Processing Unit, CPU)， 微处理器， 手机基带处理器或其他数据处理芯片， 用于运行所述存储器22中存储的程 序代码或处理数据， 例如执行所述基于动态基线的InSAR数字高程模型构建方法等， 具体如 上述方法所述。 0126 综上所述， 本发明提供了一种基于动态基线的InSAR数字高程模型构建方法及系 统， 方法包括对于同一卫星运行的第一轨道和第二。

46、轨道， 从所述第一轨道的第一合成孔径 雷达影像平台和第二轨道的第二合成孔径雷达影像平台分别获取第一合成孔径雷达影像 和第二合成孔径雷达影像； 将第一合成孔径雷达影像和第二合成孔径雷达影像配准后进行 预处理， 得到所述第一合成孔径雷达影像和第二合成孔径雷达影像配准后的解缠图； 构建 动态数字高程误差解算模型， 将所述解缠图输入至所述动态数字高程误差解算模型， 得到 所述第一合成孔径雷达影像和第二合成孔径雷达影像之间的高程误差； 基于所述高程误 差， 针对同一三维空间位置的第一合成孔径雷达影像和第二合成孔径雷达影像进行处理， 得到高精度三维雷达影像。 本发明可以快速获取大范围地区的数字高程模型， 。

47、可以解算任 意SAR数据时间段的DEM误差， 实时更新DEM， 同时成本低， 精度高。 0127 当然， 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程， 是可以通过计算机程序来指令相关硬件(如处理器， 控制器等)来完成， 所述的程序可存储 于一计算机可读取的存储介质中， 该程序在执行时可包括如上述各方法实施例的流程。 其 中所述的存储介质可为存储器、 磁碟、 光盘等。 0128 应当理解的是， 本发明的应用不限于上述的举例， 对本领域普通技术人员来说， 可 以根据上述说明加以改进或变换， 所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保 护范围。 说明书 9/9 页 12 CN 111538006 A 12 图1 图2 说明书附图 1/4 页 13 CN 111538006 A 13 图3 图4 说明书附图 2/4 页 14 CN 111538006 A 14 图5 图6 说明书附图 3/4 页 15 CN 111538006 A 15 图7 说明书附图 4/4 页 16 CN 111538006 A 16 。