机载合成孔径雷达技术在地形测绘中的应用及其进展

2018-02-07马文波

中小企业管理与科技 2018年1期

马文波

（四川省核工业地质局二八一大队，四川西昌 615000）

1 引言

机载合成孔径雷达技术在地形测绘中的应用比较广泛，其操作简单快捷，测量勘测的精度较高，能够满足不同测绘环境的需求。机载合成孔径雷达技术，主要包括合成孔径雷达技术、雷达干涉技术等，能够提高监测图像的清晰度，达到分米级别的显示效果。机载合成孔径雷达技术具有透过云层浓雾的能力，能够对森林、植被、地面土壤等进行勘测，其主要采用红外遥感技术从而不受环境天气的影响。

2 机载合成孔径雷达技术的相关介绍

2.1 合成孔径雷达干涉测量技术

合成孔径雷达干涉测量技术主要是利用飞机或者卫星作为勘测媒介，通过单轨与复轨运行模式进行勘测，进而获得勘测地区的整体图像。其干涉纹图的形成主要是根据探测目标与前两天监测的位置的几何关系，结合复图像的相位差，进而形成干涉纹图。合成孔径雷达干涉测量技术能够获取地面观察目标的三维数据，主要是利用雷达成像的相位差数据，研究其与雷达波长、传感器高度、波束等几何关系，从而对对应的图像、数据等进行分析处理，最终获得监测目标的三维图像[1]。干涉雷达能够进行数据信息收集，其数据收集提取的过程主要是利用相关配置生成干涉条纹图像，再通过去平地效应，消除相位噪声、相位解缠等，最终实现DEM数据的获取。

2.2 极化干涉技术与永久散射体雷达干涉技术

极化干涉技术主要是将雷达干涉测量与极化测量进行结合，使得雷达干涉测量的优点充分发挥，从而提高地形测绘的精度。极化干涉技术能够充分发挥极化测量的优势，能够有效解决散射机制存在的局限性问题，从而提高干涉测量的精确度。通过雷达干涉测量与极化测量的融合应用，能够提升干涉测量的精度，能够加强对勘测地区的地势形状勘测，从而提高测绘工作的效率[2]。永久散射体雷达干涉技术能够降低大气对测绘工作的影响，从而提高长极限距离的干涉图像使用效率。永久散射技术能够对地面的沉降状态进行实时监测，并且测量精度极高，能够得到准确的测量结果。

3 机载合成孔径雷达系统的特征

3.1 高精度

机载合成孔径雷达系统具有高精度的特征，主要是由于合成孔径雷达的工作原理，其利用接收、发送固定频率脉冲信号的形式进行测量。属于独立的天线收发系统，合成孔径的功能是将各个天线的单元进行整合统一后发送，系统具有较强的数据处理能力，能够对接收、发送的频率脉冲进行处理分析，进而提高测量勘测的效果，确保地形测绘的精准度[3]。新时期背景下，随着科学技术的发展，机载合成孔径雷达技术会不断进行升级，系统功能会越来越完善，雷达测量精度会越来越高。根据调查可知，雷达定位在300～1500M的范围内，平面位置的测量误差值在1mm，相对于其他测量系统而言测量误差值较小。

3.2 操作简便、探测效益高

机载合成孔径雷达技术会随着技术的进步不断进行升级，系统功能会不断完善，测量精度会越来越高。机载合成孔径雷达技术具有操作简便、探测效益高的特征，随着其系统功能的完善，其应用范围会不断扩大。例如，合成孔径探测的无人机在地形测绘测量中的应用比较普遍，对于25km范围内的测量目标，利用合成孔径探测的无人机进行勘测，仅需要15～20min即可以完成工作任务。随着测量范围的缩小，无人机的测量速度会适当提升[4]。因此，利用机载合成孔径雷达技术进行测绘工作，能够节省工作时间，提高工作效率，确保测绘测量工作的准确性。机载合成孔径雷达系统具有操作简便的特征，属于综合型的应用系统，系统能够实现操作平台自动控制，能够对收集的数据进行自动处理，降低了地形测绘工作的难度，从而提高了工作效率。

4 机载合成孔径雷达技术在地形测绘中的应用与进展分析

4.1 机载合成孔径雷达技术在地形测绘中的应用

机载合成孔径雷达技术最开始主要是在导航、军事领域等进行应用，随着技术的发展，系统功能不断提升，应用领域范围不断扩大，并且在地形测绘工作中被广泛应用。机载合成孔径雷达技术工作原来是通过合成孔径雷达接收、传递频段脉冲信号，能够满足海洋、天空、地面的测绘环境需求，能够实现对测绘目标的实时监控。其在地形测绘工作中的应用，能够建立大规模的测量控制网络平台，能够对大面积的测量目标数据信息进行收集，能够对岛屿、丘陵、平原等地形进行地势形态测量，并且能够对地壳运动进行监测。机载合成孔径雷达技术在工程测绘工作中的应用比较普遍，是工程测量的主要手段之一，其能够通过合成孔径雷达进行航天拍摄监控，实现多角度、多方位的测量监测，全方面收集测量信息，从而提高测绘工作的准确性[5]。机载合成孔径雷达技术在地形测绘中的应用比较灵活，由于其操作安装比较方便，因此，能够根据工作任务内容随时进行位置调整。对于测量空间比较狭小的区域，通过雷达技术更能够提高测量的精度。诸多地区的地势比较复杂，天气变化比较迅速，传统的测绘方法无法满足环境需求，而采用机载合成孔径雷达技术能够解决对应问题，通过雷达干涉进行测量，能够避免天气与地势环境的影响，从而确保测量精度。

4.2 机载合成孔径雷达技术的前景展望

信息化时代背景下，随着科技水平的提高，机载合成孔径雷达技术在不断发展完善，在各个领域的应用相对比较成熟，并且取得了显著的应用效果。我国对于机载合成孔径雷达技术的研究比较重视，诸多科学家针对雷达干涉测量机载自动导航进行研究，从而提高定位、测量的精度，确保数据收集的可靠性。机载合成孔径雷达技术的发展比较迅速，但是各别方面存在一定的局限性。未来可以在雷达测量分辨率方面进行提升，例如，雷达测量系统的分辨率问题，机载合成孔径雷达的分辨率，主要受到合成孔径的长度、发射雷达的宽度影响。提高雷达测量的分辨率，能够实现不调整无载平台的高度，也能确保测量的准确性，防止无载平台飞行不稳定对测量精度造成的影响。机载合成孔径雷达技术属于新型的测量技术，在地形测绘工作中的应用比较广泛，并且测量结果具有精度高、效率高等特点。机载合成孔径雷达技术具有较大的研发空间，在技术发展领域、应用领域等都具有良好的发展前景。