第 1 章 引 言
1.1 研究背景与意义
四川省政府依据《四川省“十二五”基础测绘发展规划》的要求,委托四川省测绘地理信息局更新全省已有的 1:1 万地形图数据，从而实现四川省全省 1:1万地形图覆盖率从 40%提升到 65%及以上的目标要求。在成渝与攀西两经济区、若尔盖湿地、川西等交通基础设施建设及维稳重点地区新测1:1万地理信息数据。由于长期受到天气等因素对航空影像获取的制约，使得四川省获取航空影像工作变得十分困难。SAR 拥有全天侯、多角度、多波段且穿透能力强等工作特点，有力的弥补了传统摄影测量技术在四川测图中的不足[5]。鉴于 SAR 在西部测图中的成功应用以及 SAR 在测图中的众多优点，本次试生产测图采用基于SAR 的 1:1 万 DOM 成图。对本次课题的研究，能为我省已有 1:1 万地形图数据更新服务。为政府对川西经济欠发达地区、偏远少数民族地区防灾减灾、突发事件应急处置工作的提出科学决策，有力地保障若尔盖湿地生态建设、环境保护。该项技术有望解决我省光学影像获取极度困难地区的 1:1 万 DOM 生产、更新与地理国情监测问题。由于国内的测图规范和国外有很大差异，所以国外的 SAR 测图方法与经验很难直接用于国内的 SAR 地形测图；在国内，较为规范的 SAR 地形测图技术流程还未完全成熟。要利用 SAR 数据制作满足规范要求的 DEM、DOM、DLG 等基础地理信息数据产品，必须结合已有的 SAR 地形测图技术，参照国内的地形测图规范要求，设计 SAR 测图生产工艺流程。本课题以若尔盖县为研究区域，进行测图试生产设计，探索利用机载 SAR 影像生产 1:1 万 DOM 的技术指标、工艺流程、技术方法、成果精度评价等，初步形成技术标准体系与成图体系，为后期批量生产的开展奠定基础。
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1.2 合成孔径雷达的概况
相对于传统光学遥感测图技术，合成径雷达技术的优势是在地形复杂和多云雾天气等因素影响条件下仍能实现高精度遥感测图。1952 年，著名学者 Wiley在其“多普勒波束锐化”系统中首次提出了合成孔径雷达。随后，美国密执安大学公布了此项研究成果，合成孔径雷达具有装置简易，只需要一根较小天线通过发射微波信号的方式就能得到高精度的图像的优点，使其在全世界内得到了迅速发展。从而让高精度的航天雷达成为可能。1953 年，美国军方召开了关于合成孔径雷达研讨会议，会议中提出了发展距离-多普勒原理的雷达计划，并在此次会议中详细阐述了距离-多普勒分析技术。在此次雷达计划中包含了研制可处理宽带信号，且在每个距离单元都可多普勒频率分析的数据处理机的项目。1957 年 8 月，密执安大学雷达实验室的研究人员开展了应用光学处理 SAR信号的实验。实验中，研究人员在载机上安置记录光学胶片的设备，该记录设备能够对飞机相对于地面的变化速度进行校正，并且能够校正多普勒中心的漂移参数，实现了运用应用光学机手段对合成孔径雷达 X 波段数据的处理。世界上首张聚焦合成孔径的图像由此产生，通过此次实验，得到了 SAR 信号处理机的标准模式。随后此实验室与德洲仪器公司合作研制出了 AN/JPD-1 系统。从此世界广泛认可和应用了合成孔径原理以及合成孔径成像原理。1978 年 6 月美国海洋星（Seasat）的成功发射标志着星载 SAR 空间微波遥感迈出了重要的一步。之后通过对改进和研制航天飞机平台而产生的 SAR-A、SAR-C/X-SAR 等空间 SAR 进行飞行试验，该试验的成功为 SAR 发展的多极化、多频段、多模式奠定了基础。
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第 2 章 研究区与资料分析
2.1 研究区概况
若尔盖在 1953 年建置为县，地处青藏高原东北边缘，位于四川省西北部和阿坝州北部。地理坐标介于东经 102°08′～103°39′、北纬 32°56′～34°19′之间。分别与四川省阿坝、红原、松潘、九寨沟 4 县和玛曲、碌曲、卓尼、迭部 4 县接壤。东与四川省九寨沟县，东南与松潘县相连，南与红原县，西南与阿坝县交界；西临黄河，同玛曲县隔河相望；西北与碌曲县，北与卓尼县，东北与迭部县为邻，是四川省通往西北省区的“北大门”。 县城达扎寺镇距马尔康 330 公里，距成都约 498 公里。东西与南北最大距离约 150 公里，幅员面积达到 1.06 万平方公里，县东部戈藏佳则是境内第一高峰，海拔 4.6 千米，南部哈青山海拔 3. 9 千米，北部的罗干措山高 4.2 千米，西部较低，地势呈马蹄形缺口。该区域气候寒冷，年平均气温 1.1℃，年降水量 0.6 米，年均相对湿度 69％，年均日照 2390 小时，年均蒸发量 1.2 毫米，总人口 7.58 万人，属典型的丘状高原，素有“川西北高原的绿洲”之称。每年 9 月下旬土地开始冻结，5 月中旬完全解冻，冻土最深达72 厘米。若尔盖县境内地形比较复杂，平均海拔 3.5 千米,黄河与长江流域的分水岭将全县划分成两个截然不同的地理单元。南部、西北部从日尔郎山大断层以南、班佑哈青山以西，为典型丘状高原，占全县总面积 69%，境内峰峦叠嶂，山高谷深，地势陡峭，海拔 2.4 千米至 4.2 千米，主要有三条比较的大的河流，分别为白龙江、包座河和巴西河；地势由南向北倾斜，四周山岭低矮，河曲发达，丘陵起伏，丘谷相间，谷地开阔，相对高度小于 100 米，平坦沃野。该局部地区主要河流有嘎曲、墨曲和热曲，从南往北汇入黄河。
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2.2 研究区已有资料
使用的四川省卫星定位连续运行基准站系统，可为全省提供高精度静态和动态相结合的定位服务系统。测区内有若尔盖 GNSS 站可用于控制测量及平差解算。四川省地区似大地水准面成果由国家测绘局西安大地数据处理中心计算完成的四川全省似大地水准面成果，满足本项目高程控制计算的需要，于 2009 年 10 月提供使用。试生产区 1:5 万标准分幅的 DEM 数据，格式为 GRID；高程基准为 1985 国家高程基准；投影为 6°分带高斯—克吕格投影；2000 国家大地坐标系，坐标单位为米；现势性为 2011-2012 年。该 DEM 数据主要用于调绘影像的正射纠正。试生产区 1:5 万标准分幅非压缩的 DOM 数据，格式为 TIFF；高程基准为1985 国家高程基准；投影为 6°分带高斯—克吕格投影；2000 国家大地坐标系，坐标单位为米；现势性为 2009-2010 年。
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第 3 章 SAR 技术简介......11
3.1 SAR 成像原理......11
3.2 SAR 的特点........12
3.3 SAR 影像获取及预处理.....13
第 4 章 成图流程 .........21
4.1 像控点布设及量测 ........21
4.1.1 像控点布设要求.....21
4.1.2 像控点测量的内容与要求....21
4.2 调绘影像图 .......25
4.3 DOM 数字产品生产.........29
第 5 章 成果数据研究及精度分析 .........37
5.1 空中三角测量精度分析 ....37
5.2 数字产品精度测试和分析 .........39
5.3 数字成果展示 .....45
第 5 章 成果数据研究及精度分析
5.1 空中三角测量精度分析
从自然地理环境上看，若尔盖县研究区属于测绘困难地区。像片控制点的数量及其分布是影响区域网加密精度的一个非常重要的因素。本次试验实测了23个野外测量检查点，以不同数量、不同位置分布的控制点布设方式探讨区域网平差精度，研究机载SAR影像测图在满足1:1万DOM生产精度前提下的稀少控制布点最佳布点方案。将野外测量的检查点加入到控制点文件中进行平差解算(检查点不参与平差算, 只作为精度评定参照)，得到检查点的内业计算X、Y、Z坐标值，并与实测的X、Y、Z理论坐标值进行比较，计算出DX、DY、DZ，计算出其平面和高程中误差。最后，将不同布点方案区域网平差的误差与1:1万空三加密精度规范规范要求的误差进行汇总比较。全部定向、方位向抽稀定向及四角加中间定向三种布点方式精度符合表5-1 平地地形类别要求，其中四角加中间定向的定向方式使用的控制点最少。距离向抽稀定向及四角定向布点方式精度符合表 5-1 丘陵地形类别要求，其中四角定向方式使用的控制点最少。
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结 论
由于四川省地形、天气等因素的干扰，使得四川省获取航空影像工作变得十分困难。鉴于合成孔径雷达 SAR 系统既有多波段、多极化、多视角、多传感器和串接飞行服务方式，又具有穿透力强、分辨率高、高灵敏度、能够全天时、全天候工作等多种优点能弥补传统航空摄影在四川省获取影像的缺陷，以及 SAR遥感测图技术在西部测图中的成功应用。本文以若尔盖县为研究区域，研究了基于机载 SAR 影像生产 1:1 万数字正射影像成图工程，本次试生产测图所得主要成果归结如下：
（1）论文采用不同数量、不同位置分布的像控点布设方案进行区域网平差试验，通过分析各布设方案下的区域网平差精度，探讨了机载 SAR 影像的 1:1万测图的稀少控制布点最佳方案，从而减少外业工作量。
（2）详细描述了 DEM、DOM 数字产品的成图流程，通过对其成果数据进行精度评价，得出数字成果满足 1:1 万比例尺相应地形类别精度要求，证实该项研究在技术在是可行的。
（3）论文从整体上对基于 SAR 的测图工程进行了方案设计，所设计方案考虑了研究区的自然地理以及现有资料情况，测图区的野外测量困难，工程量及成图精度要求等。
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参考文献（略）
