Сосновский Андрей Васильевич, ведущий инженер Центра космического мониторинга УрФУ

АЛГОРИТМ РАЗВЁРТЫВАНИЯ ФАЗЫ ПРИ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ

РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ДАННЫХ

AIST-2015, г. Екатеринбург

ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИСТЕМ ДИСТАНЦИОННОГО

ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ

• Повышение пространственного разрешения радиолокационных снимков до 1 метра и выше.

• Применения метода радиолокационной интерферометрии для получения информации о высоте поверхности;

• Возможность полной поляриметрической съёмки и обработки;

• Создание группировок радиолокационных спутников (TerraSAR-X/Tandem-X, Cosmo-SkyMed-1,2,3,4).

Метод космической радиолокационной интерферометрии

I проход II проход

h

P1

H r1 = r01

r01

слr 11

40

1

r2 = r02

r02

P2

слr 22

4

B

h

H

ЭТАПЫ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ДАННЫХ

ПРОБЛЕМЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ

• выбор эффективных алгоритмов обработки (фильтрации фазового шума и развертывания фазы);

• получение экспериментальных оценок точности формируемых цифровых моделей рельефа;

• сложность и неоднозначность задачи развёртывания фазы;

• оценивание уровня декорреляции (потери когерентности) РЛ-данных, отбраковка повреждённых участков

Цели работы

• Разработка и анализ алгоритма развёртывания интерферометрической фазы

• Разработка и анализ модифицированных алгоритмов оценки декорреляции (когерентности) радиолокационных данных

Развёртывание интерферометрической фазы,m n ,m n

Фазовая неоднозначность(данные радиолокатора ALOS PALSAR)

Высоты неоднозначности:88 м 18 м

Методы развёртывания фазы

Интегрирование фазового градиента со вставкой ветвей отсечения (residue-cut)

Метод наименьших квадратов Метод растущих пикселей (Region Growing) Метод целочисленной оптимизации Метод минимальной стоимости потока (MCF) Метод независимых диполей и.т.д.

Наиболее полный обзор: Шувалов Р.И. Дисс … канд. физ.-мат. наук, М.: 2011

Ошибки развёртывания фазы

~ОК Not ОК

РАЗРЫВЫ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ФАЗЫ («ФАЗОВЫЕ ОСТАТКИ» – «RESIDUES»; «ДИПОЛИ»)

01

02

( )z z

w zz z

Математическая модель фазового «диполя»:

01z 02z

Фазовые разрывы («остатки») на интерферограмме

01z не является особой точкой ( )w z

arg ( )w z

«АРТЕФАКТЫ» РАЗВЁРТЫВАНИЯ ДИПОЛЕЙ

Развёртывание по вертикали

(построчно)

Развёртывание по горизонтали (по столбцам)

Развёртывание алгоритмом

«Region Growing»

Составление трёхмерной многозначной функции

0 20 40 60 80 100 050

1000

10

20

30

40

50

60

2

, , , ,

0.. ;

kj Nm n k m n e

k Nr

Способ 1

,, , , , 2 ,

0..

m nm n p m n k

k r

Способ 2

020

4060

80100

0102030405060708090100

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

, , 0m n k

ДИПОЛИ НА ТРЁХМЕРНОЙ ФАЗОВОЙ КАРТИНЕ.ПЕРЕМЫЧКИ МЕЖДУ ВЕТВЯМИ ТРЁХМЕРНОЙ ФАЗЫ

УСТРАНЕНИЕ ПЕРЕМЫЧЕК МЕЖДУ ВЕТВЯМИ ТРЁХМЕРНОЙ ФАЗЫ

ОБРАБОТКА ФРАГМЕНТА ДАННЫХ ALOS PALSAR

,m n0,m n

Благодарность

Авторы выражают благодарность ЗАО «Компания «СОВЗОНД», ФГУП

«Госцентр «Природа» и ОАО «Уралгеоинформ» за предоставление

радиолокационных космических снимков