[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

本發明公開了一種林下地形反演方法、裝置、設備及介質，方法為：獲取林下地形反演區域的雙站TanDEM?X數據并進行干涉處理，獲取干涉相位和體失相干系數；對干涉相位去除平地、模擬地形、噪聲、軌道誤差等相位，得到殘余地形相位；使用殘余地形相位和模擬地形相位重建高精度InSAR地形相位；構建林下反演模型，聯合ICESat?2地面測高點進行平差計算，求解模型中的未知參數；使用體失相干系數和高精度InSAR地形相位信息，根據林下反演模型計算整個反演區域的林下地形數據。本發明是一種穩健可行的林下地形估算方法，可以廣泛應用于TanDEM?X數據測量大范圍的林下地形高度。

技術領域

本發明涉及基于合成孔徑雷達干涉測量(InSAR)的大地測量領域，具體是指一種基于 雙站TanDEM-X數據的林下地形反演方法、裝置、設備及介質。

背景技術

數字高程模型(digital elevation model,DEM)是國家經濟建設、社會發展和國家安全必 不可少的基礎圖件。尤其，高精度的覆蓋層下地形高度信息(如：林下地形)對于自然資源 調查、基礎設施建設、國家經濟發展以及國防安全等領域均具有十分重要的意義。目前，為 了獲取高精度的地形高度信息，合成孔徑雷達(InSAR)、LiDAR技術以及光學遙感技術是目 前常用的技術手段。其中，InSAR技術具備全天候、全天時、觀測周期短、大范圍的優勢， 成為了一種獲取全球DEM的強有力工具，如：SRTM DEM和TanDEM-X DEM等全球或近全球覆蓋的DEM均是采用InSAR技術所獲取。此外，TanDEM-X采用了TerraSAR-X和 TanDEM-X組成的單軌、雙星串行星座，這一特殊的數據獲取模式最大程度上減少了時間去 相關、大氣延遲以及地表型形變等因素多獲取高精度地形的影響。基于上述優勢，TanDEM-X DEM有望成為覆蓋范圍最廣、精度最高的全球DEM數據，代表了全球DEM產品的發展方 向。然而，盡管微波信號具備一定的穿透能力，但是在森林區，短波長(X波段)的微波信 號難以直接“穿透”植被覆蓋層直接獲取林下地形。為了獲取大范圍、高精度的林下地形高 度，必須對干涉相位中包含的植被高度信號進行有效的去除。

目前，常用的林下地形獲取方法主要包括以下兩種：1)基于外部輔助數據校正現有DSM 產品中的樹高信號；2)從極化數據中分離地表散射的貢獻。其中，第一類方法通常需要依賴 大量的外部輔助數據(如：溫度數據、降水數據、低分辨率的植被高度數據)進行建模，且 為了獲取高精度的林下地形結果，通常需要具備研究區域一定的先驗信息，并且輔助數據的 精度和模型的選擇也進一步限制了該方法的實用性；相較于第一類方法，第二類方法要求多 極化數據進行地表散射信息的分離，由于目前尚缺少可獲取多極化數據的星載SAR系統，目 前的方法只能通過機載SAR數據進行相關的實驗，這就限制了大范圍林下地形的獲取。因此， 有必要設計一種基于星載SAR數據的大范圍、高精度林下地形獲取方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種基于雙站TanDEM-X數據的林下地形反演方 法、裝置、設備及介質，可以實現快速、大范圍、高精度的林下地形反演。

為實現上述技術目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于雙站TanDEM-X數據的林下地形反演方法，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：