機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)在地形測繪中的應(yīng)用及其進(jìn)展

馬文波

【摘 要】信息化時(shí)代背景下，測繪工作的測量技術(shù)水平不斷提高，具體體現(xiàn)在機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用。機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)能夠提高測繪工作的精度，進(jìn)而提高測繪工作效率?；诖?，論文研究了機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)的相關(guān)概述，在此基礎(chǔ)上，論述了機(jī)載合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)的特征，并對(duì)機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)在地形測繪中的應(yīng)用與進(jìn)展進(jìn)行具體分析，進(jìn)而為機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)研發(fā)奠定基礎(chǔ)。

【Abstract】Under the background of informationization， the level of measurement technology in surveying and mapping work continues to improve， embodied in the application of airborne synthetic aperture radar technology. Airborne synthetic aperture radar technology can improve the accuracy of surveying and mapping work， and improve the efficiency of surveying. Based on this， paper studies the overview of airborne synthetic aperture radar technology， on the basis of this， discusses the characteristics of airborne synthetic aperture radar system， and detailedly analyzes the application and development of airborne synthetic aperture radar technology in terrain mapping， to lay the foundation for the airborne synthetic aperture radar technology research.

【關(guān)鍵詞】機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)；地形測繪；測量技術(shù)

【Keywords】airborne synthetic aperture radar technology； topographic mapping； measurement technology

【中圖分類號(hào)】P21 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）01-0189-02

1 引言

機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)在地形測繪中的應(yīng)用比較廣泛，其操作簡單快捷，測量勘測的精度較高，能夠滿足不同測繪環(huán)境的需求。機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)，主要包括合成孔徑雷達(dá)技術(shù)、雷達(dá)干涉技術(shù)等，能夠提高監(jiān)測圖像的清晰度，達(dá)到分米級(jí)別的顯示效果。機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)具有透過云層濃霧的能力，能夠?qū)ι?、植被、地面土壤等進(jìn)行勘測，其主要采用紅外遙感技術(shù)從而不受環(huán)境天氣的影響。

2 機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)的相關(guān)介紹

2.1 合成孔徑雷達(dá)干涉測量技術(shù)

合成孔徑雷達(dá)干涉測量技術(shù)主要是利用飛機(jī)或者衛(wèi)星作為勘測媒介，通過單軌與復(fù)軌運(yùn)行模式進(jìn)行勘測，進(jìn)而獲得勘測地區(qū)的整體圖像。其干涉紋圖的形成主要是根據(jù)探測目標(biāo)與前兩天監(jiān)測的位置的幾何關(guān)系，結(jié)合復(fù)圖像的相位差，進(jìn)而形成干涉紋圖。合成孔徑雷達(dá)干涉測量技術(shù)能夠獲取地面觀察目標(biāo)的三維數(shù)據(jù)，主要是利用雷達(dá)成像的相位差數(shù)據(jù)，研究其與雷達(dá)波長、傳感器高度、波束等幾何關(guān)系，從而對(duì)對(duì)應(yīng)的圖像、數(shù)據(jù)等進(jìn)行分析處理，最終獲得監(jiān)測目標(biāo)的三維圖像[1]。干涉雷達(dá)能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)信息收集，其數(shù)據(jù)收集提取的過程主要是利用相關(guān)配置生成干涉條紋圖像，再通過去平地效應(yīng)，消除相位噪聲、相位解纏等，最終實(shí)現(xiàn)DEM數(shù)據(jù)的獲取。

2.2 極化干涉技術(shù)與永久散射體雷達(dá)干涉技術(shù)

極化干涉技術(shù)主要是將雷達(dá)干涉測量與極化測量進(jìn)行結(jié)合，使得雷達(dá)干涉測量的優(yōu)點(diǎn)充分發(fā)揮，從而提高地形測繪的精度。極化干涉技術(shù)能夠充分發(fā)揮極化測量的優(yōu)勢，能夠有效解決散射機(jī)制存在的局限性問題，從而提高干涉測量的精確度。通過雷達(dá)干涉測量與極化測量的融合應(yīng)用，能夠提升干涉測量的精度，能夠加強(qiáng)對(duì)勘測地區(qū)的地勢形狀勘測，從而提高測繪工作的效率[2]。永久散射體雷達(dá)干涉技術(shù)能夠降低大氣對(duì)測繪工作的影響，從而提高長極限距離的干涉圖像使用效率。永久散射技術(shù)能夠?qū)Φ孛娴某两禒顟B(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并且測量精度極高，能夠得到準(zhǔn)確的測量結(jié)果。

3 機(jī)載合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)的特征

3.1 高精度

機(jī)載合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)具有高精度的特征，主要是由于合成孔徑雷達(dá)的工作原理，其利用接收、發(fā)送固定頻率脈沖信號(hào)的形式進(jìn)行測量。屬于獨(dú)立的天線收發(fā)系統(tǒng)，合成孔徑的功能是將各個(gè)天線的單元進(jìn)行整合統(tǒng)一后發(fā)送，系統(tǒng)具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，能夠?qū)邮铡l(fā)送的頻率脈沖進(jìn)行處理分析，進(jìn)而提高測量勘測的效果，確保地形測繪的精準(zhǔn)度[3]。新時(shí)期背景下，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)會(huì)不斷進(jìn)行升級(jí)，系統(tǒng)功能會(huì)越來越完善，雷達(dá)測量精度會(huì)越來越高。根據(jù)調(diào)查可知，雷達(dá)定位在300～1500M的范圍內(nèi)，平面位置的測量誤差值在1mm，相對(duì)于其他測量系統(tǒng)而言測量誤差值較小。

3.2 操作簡便、探測效益高

機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)會(huì)隨著技術(shù)的進(jìn)步不斷進(jìn)行升級(jí)，系統(tǒng)功能會(huì)不斷完善，測量精度會(huì)越來越高。機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)具有操作簡便、探測效益高的特征，隨著其系統(tǒng)功能的完善，其應(yīng)用范圍會(huì)不斷擴(kuò)大。例如，合成孔徑探測的無人機(jī)在地形測繪測量中的應(yīng)用比較普遍，對(duì)于25km范圍內(nèi)的測量目標(biāo)，利用合成孔徑探測的無人機(jī)進(jìn)行勘測，僅需要15～20min即可以完成工作任務(wù)。隨著測量范圍的縮小，無人機(jī)的測量速度會(huì)適當(dāng)提升[4]。因此，利用機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)進(jìn)行測繪工作，能夠節(jié)省工作時(shí)間，提高工作效率，確保測繪測量工作的準(zhǔn)確性。機(jī)載合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)具有操作簡便的特征，屬于綜合型的應(yīng)用系統(tǒng)，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)操作平臺(tái)自動(dòng)控制，能夠?qū)κ占臄?shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)處理，降低了地形測繪工作的難度，從而提高了工作效率。endprint

4 機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)在地形測繪中的應(yīng)用與進(jìn)展分析

4.1 機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)在地形測繪中的應(yīng)用

機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)最開始主要是在導(dǎo)航、軍事領(lǐng)域等進(jìn)行應(yīng)用，隨著技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)功能不斷提升，應(yīng)用領(lǐng)域范圍不斷擴(kuò)大，并且在地形測繪工作中被廣泛應(yīng)用。機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)工作原來是通過合成孔徑雷達(dá)接收、傳遞頻段脈沖信號(hào)，能夠滿足海洋、天空、地面的測繪環(huán)境需求，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)測繪目標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。其在地形測繪工作中的應(yīng)用，能夠建立大規(guī)模的測量控制網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，能夠?qū)Υ竺娣e的測量目標(biāo)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集，能夠?qū)u嶼、丘陵、平原等地形進(jìn)行地勢形態(tài)測量，并且能夠?qū)Φ貧み\(yùn)動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測。機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)在工程測繪工作中的應(yīng)用比較普遍，是工程測量的主要手段之一，其能夠通過合成孔徑雷達(dá)進(jìn)行航天拍攝監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)多角度、多方位的測量監(jiān)測，全方面收集測量信息，從而提高測繪工作的準(zhǔn)確性[5]。機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)在地形測繪中的應(yīng)用比較靈活，由于其操作安裝比較方便，因此，能夠根據(jù)工作任務(wù)內(nèi)容隨時(shí)進(jìn)行位置調(diào)整。對(duì)于測量空間比較狹小的區(qū)域，通過雷達(dá)技術(shù)更能夠提高測量的精度。諸多地區(qū)的地勢比較復(fù)雜，天氣變化比較迅速，傳統(tǒng)的測繪方法無法滿足環(huán)境需求，而采用機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)能夠解決對(duì)應(yīng)問題，通過雷達(dá)干涉進(jìn)行測量，能夠避免天氣與地勢環(huán)境的影響，從而確保測量精度。

4.2 機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)的前景展望

信息化時(shí)代背景下，隨著科技水平的提高，機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)在不斷發(fā)展完善，在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用相對(duì)比較成熟，并且取得了顯著的應(yīng)用效果。我國對(duì)于機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)的研究比較重視，諸多科學(xué)家針對(duì)雷達(dá)干涉測量機(jī)載自動(dòng)導(dǎo)航進(jìn)行研究，從而提高定位、測量的精度，確保數(shù)據(jù)收集的可靠性。機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展比較迅速，但是各別方面存在一定的局限性。未來可以在雷達(dá)測量分辨率方面進(jìn)行提升，例如，雷達(dá)測量系統(tǒng)的分辨率問題，機(jī)載合成孔徑雷達(dá)的分辨率，主要受到合成孔徑的長度、發(fā)射雷達(dá)的寬度影響。提高雷達(dá)測量的分辨率，能夠?qū)崿F(xiàn)不調(diào)整無載平臺(tái)的高度，也能確保測量的準(zhǔn)確性，防止無載平臺(tái)飛行不穩(wěn)定對(duì)測量精度造成的影響。機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)屬于新型的測量技術(shù)，在地形測繪工作中的應(yīng)用比較廣泛，并且測量結(jié)果具有精度高、效率高等特點(diǎn)。機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)具有較大的研發(fā)空間，在技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域、應(yīng)用領(lǐng)域等都具有良好的發(fā)展前景。

5 結(jié)論

綜上所述，本文對(duì)機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)在地形測繪中的應(yīng)用與進(jìn)展進(jìn)行了深入研究，關(guān)于機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)的相關(guān)介紹主要包括合成孔徑雷達(dá)干涉測量技術(shù)與極化干涉技術(shù)。機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)在地形測繪中的應(yīng)用范圍較廣，能夠在地質(zhì)領(lǐng)域、海洋領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域等進(jìn)行應(yīng)用，具有良好的發(fā)展前景。

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