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

馬文波

（四川省核工業(yè)地質(zhì)局二八一大隊(duì)，四川西昌 615000）

1 引言

機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)在地形測(cè)繪中的應(yīng)用比較廣泛，其操作簡(jiǎn)單快捷，測(cè)量勘測(cè)的精度較高，能夠滿(mǎn)足不同測(cè)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(cè)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(guò)云層濃霧的能力，能夠?qū)ι?、植被、地面土壤等進(jìn)行勘測(cè)，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(cè)量技術(shù)

合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量技術(shù)主要是利用飛機(jī)或者衛(wèi)星作為勘測(cè)媒介，通過(guò)單軌與復(fù)軌運(yùn)行模式進(jìn)行勘測(cè)，進(jìn)而獲得勘測(cè)地區(qū)的整體圖像。其干涉紋圖的形成主要是根據(jù)探測(cè)目標(biāo)與前兩天監(jiān)測(cè)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(cè)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(zhǎng)、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(cè)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(guò)程主要是利用相關(guān)配置生成干涉條紋圖像，再通過(guò)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(cè)量與極化測(cè)量進(jìn)行結(jié)合，使得雷達(dá)干涉測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)充分發(fā)揮，從而提高地形測(cè)繪的精度。極化干涉技術(shù)能夠充分發(fā)揮極化測(cè)量的優(yōu)勢(shì)，能夠有效解決散射機(jī)制存在的局限性問(wèn)題，從而提高干涉測(cè)量的精確度。通過(guò)雷達(dá)干涉測(cè)量與極化測(cè)量的融合應(yīng)用，能夠提升干涉測(cè)量的精度，能夠加強(qiáng)對(duì)勘測(cè)地區(qū)的地勢(shì)形狀勘測(cè)，從而提高測(cè)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(cè)繪工作的影響，從而提高長(zhǎng)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(cè)，并且測(cè)量精度極高，能夠得到準(zhǔn)確的測(cè)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(cè)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?、發(fā)送的頻率脈沖進(jìn)行處理分析，進(jìn)而提高測(cè)量勘測(cè)的效果，確保地形測(cè)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(lái)越完善，雷達(dá)測(cè)量精度會(huì)越來(lái)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(cè)量誤差值在1mm，相對(duì)于其他測(cè)量系統(tǒng)而言測(cè)量誤差值較小。

3.2 操作簡(jiǎn)便、探測(cè)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(cè)量精度會(huì)越來(lái)越高。機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)具有操作簡(jiǎn)便、探測(cè)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(cè)的無(wú)人機(jī)在地形測(cè)繪測(cè)量中的應(yīng)用比較普遍，對(duì)于25km范圍內(nèi)的測(cè)量目標(biāo)，利用合成孔徑探測(cè)的無(wú)人機(jī)進(jìn)行勘測(cè)，僅需要15～20min即可以完成工作任務(wù)。隨著測(cè)量范圍的縮小，無(wú)人機(jī)的測(cè)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(cè)繪工作，能夠節(jié)省工作時(shí)間，提高工作效率，確保測(cè)繪測(cè)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(jiǎn)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(cè)繪工作的難度，從而提高了工作效率。

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

機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)最開(kāi)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(cè)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(lái)是通過(guò)合成孔徑雷達(dá)接收、傳遞頻段脈沖信號(hào)，能夠滿(mǎn)足海洋、天空、地面的測(cè)繪環(huán)境需求，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)測(cè)繪目標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。其在地形測(cè)繪工作中的應(yīng)用，能夠建立大規(guī)模的測(cè)量控制網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，能夠?qū)Υ竺娣e的測(cè)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(shì)形態(tài)測(cè)量，并且能夠?qū)Φ貧み\(yùn)動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)在工程測(cè)繪工作中的應(yīng)用比較普遍，是工程測(cè)量的主要手段之一，其能夠通過(guò)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(cè)量監(jiān)測(cè)，全方面收集測(cè)量信息，從而提高測(cè)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(cè)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(cè)量空間比較狹小的區(qū)域，通過(guò)雷達(dá)技術(shù)更能夠提高測(cè)量的精度。諸多地區(qū)的地勢(shì)比較復(fù)雜，天氣變化比較迅速，傳統(tǒng)的測(cè)繪方法無(wú)法滿(mǎn)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(wèn)題，通過(guò)雷達(dá)干涉進(jìn)行測(cè)量，能夠避免天氣與地勢(shì)環(huán)境的影響，從而確保測(cè)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(guó)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(cè)量機(jī)載自動(dòng)導(dǎo)航進(jìn)行研究，從而提高定位、測(cè)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(lái)可以在雷達(dá)測(cè)量分辨率方面進(jìn)行提升，例如，雷達(dá)測(cè)量系統(tǒng)的分辨率問(wèn)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(zhǎng)度、發(fā)射雷達(dá)的寬度影響。提高雷達(dá)測(cè)量的分辨率，能夠?qū)崿F(xiàn)不調(diào)整無(wú)載平臺(tái)的高度，也能確保測(cè)量的準(zhǔn)確性，防止無(wú)載平臺(tái)飛行不穩(wěn)定對(duì)測(cè)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(cè)量技術(shù)，在地形測(cè)繪工作中的應(yīng)用比較廣泛，并且測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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。