廖全軍

摘? 要：隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，測(cè)繪技術(shù)也得到大幅度的提升和發(fā)展。其中機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用尤為廣泛。合成孔徑雷達(dá)（SAR）技術(shù)由于其全天候、全天時(shí)的工作能力，成為近幾年來攝影測(cè)量與遙感領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。機(jī)載SAR系統(tǒng)的逐漸增多，為SAR技術(shù)的發(fā)展提供了豐富的數(shù)據(jù)源。該文將針對(duì)機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)在地形測(cè)繪中的應(yīng)用及其進(jìn)展進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：合成孔徑雷達(dá)? 地形測(cè)繪? 機(jī)載合成孔徑雷達(dá)? 應(yīng)用前景

中圖分類號(hào)：P21? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1672-3791（2019）04（b）-0050-02

合成孔徑雷達(dá)作為雷達(dá)的一種類型，是一種具有高分辨率的成像雷達(dá)（見圖1）。其具體成像方式就是利用雷達(dá)與目標(biāo)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)把尺寸較小的真實(shí)天線孔徑用數(shù)據(jù)處理的方法合成一個(gè)較大的等效天線孔徑雷達(dá)。相對(duì)于普通雷達(dá)而言，合成孔徑雷達(dá)分辨率更高、工作時(shí)間更長(zhǎng)，并且能夠有效識(shí)別偽裝以及穿透掩蓋物。隨著機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，也為合成孔徑雷達(dá)的發(fā)展提供了豐富的數(shù)據(jù)和發(fā)展條件。

1? 機(jī)載合成孔徑雷達(dá)的介紹

1.1 合成孔徑雷達(dá)的干涉技術(shù)

首先介紹一下合成孔徑雷達(dá)的干涉技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)主要是依靠飛機(jī)或者衛(wèi)星，采用單軌與復(fù)軌的運(yùn)行模式進(jìn)行具體勘探。根據(jù)測(cè)繪目標(biāo)與前幾天勘探位置的幾何關(guān)系同時(shí)結(jié)合復(fù)軌圖像的相位差，從而得到合成孔徑雷達(dá)的干涉紋圖。除此之外，合成孔徑雷達(dá)的干涉技術(shù)還可以繪制勘測(cè)目標(biāo)的三維圖像以及獲取DEM數(shù)據(jù)。下面具體的介紹一下：首先針對(duì)獲取目標(biāo)的三維圖像，具體方法是利用雷達(dá)成像的相位差數(shù)據(jù)，計(jì)算這個(gè)數(shù)據(jù)與雷達(dá)波長(zhǎng)以及雷達(dá)傳感器高度的關(guān)系從而對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，得到三維圖像。其次，針對(duì)DEM數(shù)據(jù)的獲取，具體步驟為先通過雷達(dá)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的收集，此時(shí)的收集過程就是應(yīng)用到干涉條紋，然后消除數(shù)據(jù)中的平地效應(yīng)、相位噪聲以及相位解纏等，即可獲得DEM數(shù)據(jù)。

1.2 合成孔徑雷達(dá)的極化干涉技術(shù)以及永久散射體雷達(dá)干涉技術(shù)

首先對(duì)極化干涉技術(shù)進(jìn)行分析，由名字容易得知極化干涉技術(shù)就是把合成孔徑雷達(dá)的極化技術(shù)與干涉技術(shù)相融合。把這兩項(xiàng)技術(shù)結(jié)合以后，合成孔徑雷達(dá)的干涉技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)充分體現(xiàn)出來，即測(cè)繪精度大大提高，這是由于合成孔徑雷達(dá)的極化技術(shù)解決了由于散射機(jī)制而產(chǎn)生的局限性問題。同時(shí)這樣的組合方式不僅使測(cè)繪精度更高也極大的提升了勘測(cè)工作的效率。其次，分析永久散射體雷達(dá)干涉技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)就是能夠有效提高長(zhǎng)極距離的測(cè)繪精度降低由于大氣對(duì)勘測(cè)工作帶來的影響，同時(shí)也能實(shí)時(shí)監(jiān)控勘測(cè)目標(biāo)的沉降狀態(tài)，得到精細(xì)的勘測(cè)結(jié)果。表1所示的是全球鷹合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表。

2? 機(jī)載合成孔徑雷達(dá)的應(yīng)用

2.1 機(jī)載合成孔徑雷達(dá)在地形勘探領(lǐng)域的應(yīng)用

由于機(jī)載合成孔徑雷達(dá)是通過頻段脈沖信號(hào)來傳遞信息和數(shù)據(jù)，所以可以滿足多種勘測(cè)環(huán)境的需求，同時(shí)還能實(shí)時(shí)監(jiān)控勘測(cè)目標(biāo)。比如海洋、天空以及地面勘測(cè)都可以使用機(jī)載合成孔徑雷達(dá)。在具體的勘探中，由于機(jī)載合成孔徑雷達(dá)可以收集很多數(shù)據(jù)，所以需要建立一個(gè)較大的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)來處理相應(yīng)的數(shù)據(jù)。在機(jī)載合成孔徑雷達(dá)勘探地面的過程中，不僅可以應(yīng)用在平坦的陸地結(jié)構(gòu)，對(duì)于山丘、洞穴，甚至坡地狹縫都可以進(jìn)行精確的勘探。除此之外，在勘探時(shí)可以精確對(duì)勘探目標(biāo)進(jìn)行成像，無論是森林、丘陵，或是綠色植被，都可以清晰地呈現(xiàn)出來。

2.2 機(jī)載合成孔徑雷達(dá)應(yīng)用于工程測(cè)量

機(jī)組合成孔徑雷達(dá)除了可以應(yīng)用于地形勘探以外，在工程測(cè)量中也同樣適用。由于機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)的進(jìn)步，相較于傳統(tǒng)的測(cè)量，這項(xiàng)技術(shù)更加經(jīng)濟(jì)而且準(zhǔn)確。測(cè)量技術(shù)的精確對(duì)于工程安全來說起著重要作用，所以在工程上相較于其他測(cè)量方式，設(shè)計(jì)人員也偏向采用機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)。其不僅可以提供精準(zhǔn)有效的數(shù)據(jù)，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)工程體的多個(gè)角度的測(cè)量和監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)高效的測(cè)量工作。

3? 機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)主要特點(diǎn)

機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)作為一種新興的測(cè)繪技術(shù)，相較于傳統(tǒng)的雷達(dá)技術(shù)而言存在較大的優(yōu)勢(shì)和長(zhǎng)足的進(jìn)步，是對(duì)傳統(tǒng)雷達(dá)技術(shù)的更新和完善。下面將從幾個(gè)方面具體介紹機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)的主要特點(diǎn)。

3.1 機(jī)載合成孔徑雷達(dá)精度高

由上文介紹可以得知，機(jī)載合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)應(yīng)用到的合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量技術(shù)以及極化干涉技術(shù)和永久散射體雷達(dá)干涉技術(shù)都有效提高了機(jī)載合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)的精度。其主要原因還是機(jī)載合成孔徑雷達(dá)的工作原理，即主要應(yīng)用固定頻率的脈沖波來進(jìn)行測(cè)量。其受到天氣和地形因素的影響小，同時(shí)該技術(shù)采用獨(dú)立的天線進(jìn)行波段的收發(fā)，這也進(jìn)一步減小測(cè)繪誤差出現(xiàn)的可能性。對(duì)于不同的天線收發(fā)的波段統(tǒng)一經(jīng)由合成孔徑處理后再整理收發(fā)。該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集和整理能力極強(qiáng)，不僅能同時(shí)分析多根天線的收發(fā)內(nèi)容，還能統(tǒng)一處理分析數(shù)據(jù)，進(jìn)而提高勘測(cè)的精確度。雖然當(dāng)前機(jī)載合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展迅速，但是隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和革新，測(cè)繪精度會(huì)進(jìn)一步提高，同時(shí)系統(tǒng)也會(huì)越來越精確、優(yōu)良。

3.2 機(jī)載合成孔徑雷達(dá)操作簡(jiǎn)單效率高

眾所周知，雷達(dá)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和使用都十分復(fù)雜，這就對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)的使用者提出了較大的考驗(yàn)。由于對(duì)操作人員的專業(yè)技術(shù)要求較高，傳統(tǒng)雷達(dá)勘測(cè)系統(tǒng)操作困難、測(cè)量誤差大而且工作效率低。但是隨著科技的發(fā)展與進(jìn)步，當(dāng)前的機(jī)載合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)操作就簡(jiǎn)化很多。當(dāng)前的雷達(dá)系統(tǒng)更加精確，而且操作難度明顯降低，對(duì)于操作人員來說，盡管沒有淵博的專業(yè)知識(shí)也能迅速上手操作，獲得比較理想的勘測(cè)效果。最為典型的例子就是無人勘測(cè)機(jī)，作為操作者一方只需要操作無人機(jī)的方向，勘測(cè)系統(tǒng)就可以自動(dòng)生成所需要方位的圖像，操作人員并不需要花費(fèi)太多時(shí)間和精力進(jìn)行測(cè)量工作以及測(cè)量數(shù)據(jù)的分析處理，相較于傳統(tǒng)的測(cè)量方式更加高效、便捷。

4? 結(jié)語

綜上所述，機(jī)載合成孔徑雷達(dá)技術(shù)以及其相應(yīng)的勘測(cè)系統(tǒng)對(duì)于當(dāng)前多個(gè)領(lǐng)域，尤其是在地形勘探領(lǐng)域的測(cè)繪工作而言十分重要。雖然現(xiàn)在的機(jī)載合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)仍然存在瑕疵，但是隨著技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，相對(duì)應(yīng)的勘測(cè)系統(tǒng)也能進(jìn)一步完善發(fā)展，為測(cè)繪領(lǐng)域做出更大貢獻(xiàn)，同時(shí)擁有更加美好的發(fā)展前景。

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