[发明专利]一种提取地面人工建/构筑物高度的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及合成孔径雷达影像领域，特别涉及一种利用时间序列InSAR技术提取地面人工建/构筑物高度的方法及装置。

背景技术

人工建/构筑物的高度信息是进行城市规划、城市灾害风险预警与评估的重要数据，也是建设三维数字城市的重要基础数据。为获取建/构筑物的高度信息，可以采用全站仪、光学立体摄影测量或LiDAR技术。采用全站仪无法快速完成大范围的高度信息提取工作；光学立体摄影测量技术对数据获取的要求高，并且易受天气情况影响；LiDAR技术作为新兴的遥感技术能直接获取目标的高度信息，近年在获取城市区域的三维数字模型方面得到广泛应用，但成本较高。另外，采用光学立体摄影测量或LiDAR技术往往会漏掉具有较小投影面积地物（如路灯、电塔等）。

合成孔径雷达（SAR）技术是20世纪50年代发展起来的一项新的对地观测技术，它在距地表数百公里外的轨道上以一定的时间间隔发射电磁脉冲，并利用载体的运动在不同的位置上接收、记录地面物体的回波信号，从而形成高覆盖范围、高分辨率影像。SAR技术属于主动微波遥感技术，可以不受阳光、天气等影响，具有夜间成像与穿透云雾的能力。

20世纪70年代，合成孔径雷达干涉技术（Synthetic Aperture Radar Interferometry,InSAR）通过使用两景以略微不同的空间视角获取的同一地区的SAR影像形成干涉图，使得影像中包含的相位信息得到充分利用，为获取地面的数字高程模型（DEM,Digital Elevation Model）信息提供了一个全新思路。2000年，美国实施了航天飞机雷达地形测图（Shuttle Radar Topography Mapping,SRTM）计划，在主天线发射雷达波后，利用主天线和一根与其相距60米的副天线同时接收地表回波，获取具有固定基线的同时获取的两幅SAR影像形成干涉，实现了对全球数字高程模型的精确获取。现在，90米格网间隔的SRTM DEM可免费获取，在遥感及相关领域得到了广泛应用。利用InSAR技术获取的DEM反映的是地表连续的高程变化模型，而人工建/构筑物的高度是随机变化的，具有空间不连续性，因而难以采用传统的InSAR技术获取其高度信息。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，本发明提出一种提取地面人工建/构筑物高度的方法及装置，该技术方案克服了传统技术所产生的缺点，能够精确获取人工建/构筑物的随机变化的高度。

为实现上述目的，本发明提出一种提取地面人工建/构筑物高度的方法，该方法包括：

根据小基线原则组合干涉像对对覆盖同一地区的合成孔径雷达影像进行处理生成时间序列干涉图；

根据所述合成孔径雷达影像的幅度信息筛选出候选高相干点；

对所述时间序列干涉图进行处理获取时间序列差分干涉图，并提取出所述候选高相干点的差分干涉相位；

滤除所述候选高相干点的差分干涉相位中的空间相关相位，获取所述候选高相干点的差分干涉相位中的空间非相关相位；其中，所述空间非相关相位包括空间非相关DEM改正量和残差相位；

对所述候选高相干点的差分干涉相位中的空间非相关相位进行处理，获取求解空间非相关DEM改正量，并从所述候选高相干点中选出最终高相干点；

根据所述最终高相干点获取地面人工建/构筑物高度。

可选的，在本发明一实施例中，所述根据所述合成孔径雷达影像的幅度信息筛选出候选高相干点的步骤包括：

根据合成孔径雷达影像幅度的均值与标准差，获取合成孔径雷达影像的幅度离差；

根据所述合成孔径雷达影像的幅度离差获取合成孔径雷达影像中的候选高相干点；其中，所述合成孔径雷达影像中一像素的幅度离差大于一设定阈值。则所述合成孔径雷达影像中一像素为候选高相干点。

可选的，在本发明一实施例中，所述对所述时间序列干涉图进行处理获取时间序列差分干涉图的步骤包括：

获取所述合成孔径雷达影像覆盖的同一地区的数字高程模型；

根据所述数字高程模型，所述时间序列干涉图的干涉相位减去地形引起的干涉相位，得到时间序列差分干涉图。

可选的，在本发明一实施例中，所述候选高相干点的差分干涉相位包括地表变形引起的干涉相位、大气不均匀引起的干涉相位、轨道数据不精确造成的误差相位、空间非相关DEM改正量引起的相位和失相干噪音；其中，所述地表变形引起的干涉相位、大气不均匀引起的干涉相位、轨道数据不精确造成的误差相位、空间非相关DEM改正量引起的相位和失相干噪音均包括空间相关相位和空间非相关相位。