[發明專利]一種林下地形反演方法、裝置、設備及介質

有效

• 申請號: 202011304676.1
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112363165B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 朱建軍;劉志衛;付海強;王會強;趙蓉;歐蔓
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S13/88
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 熊開蘭

1.一種基于雙站TanDEM-X數據的林下地形反演方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，獲取林下地形反演區域的雙站TanDEM-X數據并進行干涉處理，獲取干涉相位和相干系數，并對相干系數進行校正獲取相應的體失相干系數；

步驟2，對步驟1得到的干涉相位，首先進行去平地相位處理和使用外部DEM數據進行去地形處理得到差分干涉相位，然后對差分干涉相位依次進行濾波和解纏處理得到解纏差分干涉相位，再從解纏差分相位去除軌道誤差相位，最終得到殘余地形相位；

步驟3，使用外部DEM數據模擬地形相位，使用模擬地形相位和殘余地形相位重建高精度InSAR地形相位；

步驟4，根據林下地形高度、植被體散射相位中心與InSAR地形相位之間的關系，構建林下地形反演模型：

式中，φ_topo為真實地表相位，γ_vol為體失相干系數，λ為雷達信號波長，R表示雷達到目標的斜距，θ表示主傳感器對應的側視角，B_⊥代表垂直基線長度，k_z表示垂直向有效波數；s和m均為模型的待估參數，分別表示植被高度與穿透深度之間的線性系數和誤差系數；

步驟5，從星載LiDAR數據中提取反演區域的若干地面控制點，獲取每個地面控制點的林下地形高度、InSAR地形相位、對應的體失相干系數，并采用最小二乘法計算林下地形反演模型中的待估參數s和m；

步驟6，根據步驟1得到的體失相干系數和步驟3得到的高精度InSAR地形相位，使用估算參數s和m的林下地形反演模型，計算整個反演區域的林下地形數據。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，采用穩健最小二乘法計算林下地形反演模型中的待估參數s和m，具體為：

步驟5.1，使用n個若干地面控制點的林下地形高度、InSAR地形相位、對應的體失相干系數代入到林下地形反演模型，得到以下矩陣表達式：

式中，h_i、φ_{topo_i}、分別表示星載LiDAR數據中第i個地面控制點的林下地形高度、InSAR地形相位、體失相干系數，i＝1,2,…,n；

步驟5.2，采用穩健最小二乘估計對未知參數X進行估計：

X＝(B^TPB)^-1(B^TPL)，

其中，

X＝[s m]^T；

式中，X為待估參數向量，B為系數矩陣，L為觀測向量，P為權陣，通過三段法的IGG III方案等價權函數確定每個地面控制點在每次迭代的權，計算表達式為：

其中，代表第i個地面控制點經迭代后得到的數據標準化殘差；表示經過迭代更新后第i個地面控制點的權；k₀,k₁代表兩個常量因子，標準化殘差表達式如下：

式中，σ₀為單位權中誤差；q_vi為權倒數；

步驟5.3，由所有n個地面控制點在每次迭代的權，得到其權陣為：

式中，c為迭代次數，從而可得每次迭代的X和相應的標準化殘差V分別為：

X^c＝(B^TP^cB)^-1(B^TP^cL)，

V^c＝BX^c-L；

步驟5.4，重復步驟5.2、步驟5.3，直到滿足迭代運算的終止條件為|X^c+1-X^c|ε，即得到X中的待估參數s和m。