[发明专利]基于RPC模型的SAR局部成像几何角度计算方法

说明书

本发明属于遥感图像处理领域，具体的说是涉及一种基于RPC模型的SAR局部成像几何角度计算方法，包括一下步骤：1、DEM数据准备；2、确定SAR影像中每个像元对应的成像位置；3、转换DEM格网坐标；4、SAR局部成像几何的计算，包括局部入射角η、投影角ψ、雷达视角θ、坡度角u、方位向坡向角v。使得使用SAR数据的用户无需构建复杂的RD定位模型，即可实现SAR局部成像几何角度的计算。该方法降低了SAR局部成像几何角度的计算难度，有利于多源遥感数据通用几何处理软件的研发。

技术领域

本发明属于遥感图像预处理领域，具体的说是涉及SAR影像地形辐射校正预处理的一种基于RPC模型的局部成像几何角度计算方法。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)作为一种主动式遥感技术，采用侧视发射和接收电磁波的方式成像。这种成像方式使得SAR影像的辐射质量极易受到地形起伏的影响。因此，当利用SAR影像进行定性或定量遥感应用时，必须对地形引起的后向散射变化进行地形辐射校正(Radiometric Terrain Correction，RTC)处理，从而获得不受地形影响而只包含地物表面散射特征信息的SAR数据产品。而进行RTC处理的前提是获取SAR影像中每个像元对应的成像几何角度信息(雷达视角，局部入射角，投影角等)。目前常规的方法是通过构建距离-多普勒(Range Doppler，RD)定位模型(陈尔学，2004；陈尔学等，2010)实现对SAR影像的地理编码，建立SAR影像每个像元所在的地理位置与SAR传感器间的几何关系，从而计算得到SAR成像时的局部成像几何角度信息。这种方法首先要实现RD定位模型的解算，而解过程通常需要掌握专业的SAR成像知识，设计繁杂的迭代算法，并输入较多的SAR成像参数，计算速度相对较慢(张过，2010)。而且，不同的星载/机载SAR具有不同的产品模式、辅助数据不同，需要掌握相对专业SAR成像知识，并针对每类SAR数据开发不同的模块，技术门槛较高。针对这一问题，有学者将光学遥感中常用的RPC模型(RationalPolynomial Coefficient Model，有理多项式模型)引入到了SAR影像的几何处理中(张过等，2008)，其优势在于SAR数据用户可基于RPC模型，利用通用RPC文件和通用算法/软件实现不同SAR卫星数据的几何处理。本发明提出的基于RPC模型的SAR局部成像几何角度计算方法，利用了RPC通用几何模型的优势，不需要实现RD定位模型的解算，仅需掌握少量SAR成像参数即可实现局部成像几何角度的计算。

发明内容

针对目前已有的SAR局部成像几何角度计算方法均需要依赖RD定位模型的解算。但是RD定位模型解算的算法复杂度较高，不同SAR数据间的算法通用性较差的技术问题，本发明提出了一种新的计算SAR局部成像几何角度的方法，即基于RPC模型的SAR局部成像几何计算方法。该方法基于通用的遥感几何定位模型，仅需用到少量的SAR成像参数，即可实现SAR局部成像几何角度的计算。具体内容如下：

一种基于RPC模型的局部成像几何角度计算方法，包含以下步骤：

(1)DEM数据准备：根据SAR影像的四个角点坐标，利用RPC模型参数计算出SAR影像对应的地理坐标范围，从而确定DEM数据的范围，提取该范围的DEM数据构建DEM格网，DEM格网数据为WGS-84坐标系下的大地坐标，记为(Lat，Lon，Sch)；

(2)确定SAR影像中每个像元对应的成像位置：输入DEM格网的大地坐标，利用RPC模型参数计算出每个DEM格网对应的SAR影像坐标(i，j)；根据SAR影像的成像参数，计算得到SAR影像每个像元对应的成像位置，该位置为地固坐标系下的坐标，记为(Xs，Ys，Zs)；

(3)转换DEM格网坐标：将DEM格网的大地坐标转换为地固坐标系下的坐标，记为(Xt，Yt，Zt)；