NBT 51031-2015 机载干涉合成孔径雷达(InSAR)系统测制1:10000 1:50000 数字高程模型 数字正射影像图 数字线划图技术规程.pdf
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利用多个场景的地面控制点信息和SAR影像同名点信息,采用平差技术对干涉参数进行优
1:100001:50000DEM的成果模式按CH/T9009.2的规定执行。 1:100001:50000DOM的成果模式按CH/T9009.3的规定执行。 1:10000 1:50000DLG的成果模式按CH/T9009.1的规定执行。
1:100001:50000DEM的成果模式按CH/T9009.2的规定执行。 1:100001:50000DOM的成果模式按CH/T9009.3的规定执行。 1:100001:50000DLG的成果模式按CH/T9009.1的规定执行。
其中:技术准备包括测区踏勘、资料收集分析、技术设计;外业工作包括定标场布设与测量管接头标准,控 业调绘、补测;内业工作包括干涉数据处理、DEM数据制作、DOM数据制作、DLG数据采集等 流程如图1所示
L载InSAR系统测制DEM、DOM、DLG数字测绘
对于缺之了解的测 乡的区域),如高山区、城镇区、森林区、水域、 应进行实地踏勘,编写踏勘报告。踏勘报告的编写要求及主要内容应包括测区的位置和交通情况 地理情况、气象气候情况、植被覆盖情况、城镇分布情况、与机载InSAR系统测量有关的情况
收集测区的有关资料,内容包括: a)大地测量资料,包括GPS基准站、控制点及其外围的国家等级GPS点、三角点、水准点、区域 似大地水准面模型数据等成果。 b 地图资料,包括可供设计、调绘及数据采集参考使用的与成图比例尺相同或更大比例尺的地 形图、正射影像图、高程模型及其相关的元数据等。 c 雷达监控及辅助资料,包括: 1) 测区的飞行略图,包括飞行分区划分、航线设计图; 2) 测区飞行数据,包括POS数据、波束中心视角、距离向波束宽度、测绘带宽、重叠度、内定 标文件等; 3) 测区的回波数据; 4) 测区定标点文件; 5 飞行无效区资料; 6) 飞行质量验收报告; 7) 雷达系统鉴定报告等其他相关资料。 d)其他辅助资料,如行政区划、地名等各种专题信息资料
对所收集的资料进行整理和分析: a)了解国家等级(GPS点、三角点、水准点的分布、等级、完好程度、采用的坐标系统,以及区域似 大地水准面模型数据的精度及其分辨率等信息,分析利用的可能性,并明确利用方案。 b)查看收集的地形图、DLG、DOM、DEM等资料的覆盖范围、测制单位、成图年代、成图方法、采 用的标准及其数学基础等,分析并明确有关资料的使用方法及可供使用的程度。 c)查看飞行成果验收报告,分析飞行资料的基本情况,包括飞行的时间、高度、方向、重叠度、分 区范围等,重点查看下列内容: 1)飞行质量。同步时间信息,定位有效POS数据段,有效POS数据段中的航迹、航高、速 度、姿态信息等是否满足要求,是否需要采取补救措施。 2) 飞行成果质量。测绘带间的重叠度是否大于30%,影像地面分辨率、DSM格网尺寸是否 满足表1的要求。 3) 雷达系统鉴定资料质量。对于干涉SAR系统,指标包括基线长度、空间分辨率、成像幅 宽、作用距离、图像质量等鉴定资料是否完整、可靠。 d)分析其他相关资料,查看专题图件、辅助资料的现势性与可靠性,分析信息可用性
表1影像地面分辨率和DSM格网尺寸
项目设计书、专业设计书的编写要求及主要内容按CH/T1004的规定执行。
6.1雷达系统与POS数据精度要求
雷达系统与POS数据精度要求如下: a)雷达系统的技术要求按照GJB6692和GJB2137.8执行; b)POS数据后处理精度应不低于表2的要求
表2POS数据后处理精度
定标场选址应满足以下要求: a 定标场的图像上应能凸显定标器的位置; b) 定标场应为裸露区域或植被稀少区域; c)定标场相对于雷达频率而言应是非粗糙的地形区域; d)定标场区域为相对平坦地区; e) 定标场应远离高压线塔、变电站等强散射区,以及引起相位
6.3角反射器指标要求
角反射器可选用三角形三面角反射器(参见附录A),并应满足以下要求: a)角反射器的边长尺寸应大于或等于雷达波长的4倍; b)角反射器RCS相对背景地物回波的强度的信杂比应大于20dB; c)角反射器表面平整度的均方根误差应小于雷达波长的10%; d)角反射器每两个面板的垂直度误差应小于0.5°
6.4定标场角反射器布设要求
角反射器的布设应满足以下要求,角反射器结构见附录A: a)角反射器沿距离向布设不少于5个; b)角反射器的布设应均匀布设,并充满整个距离向观测带,如图2所示; 角反射器口面应指向雷达视线方向,即口面ABC指向雷达视线,角反射器方位角即底面余 BC与设计航线方向的夹角应小于士5°; d)角反射器定位点偏离设计位置的三维坐标偏差均应小于1cm.否则需记录实际偏离值
e)角反射器布设时,底面OBC需用水平仪或倾角仪调水平(误差小于工3; f)角反射器反射面应清洁,无尘土、雨水、冰雪等覆盖物
6.5角反射器布设测要求
图2角反射器布设示意图
图2角反射器布设示意图
角反射器布设测量应满足以下要求: a)角反射器布设完成后应测量底面的水平,如图2所示,需沿BC和OD两个方向测量,水平测 量仪器的标称精度应不低于1°; b) 角反射器布设完成后应测量角反射器方位角,如图2所示,需沿BC方向测量,方位测量仪器 的标称精健应不低于1°。
6.6定标场角反射器位置测量精度要求
定标场角反射器设计位置的三维坐标的测量采用GPS 见表3规定。
定标场角反射器位置测
7.1定标场布设与测量
定标场布设与测量作业流程见图3
NB/T510312015
图3定标场布设与测量作业流程
定标场布设测量前,应完成定标场的选址、角反射器布设等工作。主要技术要求如下: a 定标场选址应满足6.2的技术要求; b) 角反射器的选择应满足6.3的技术要求; c) 角反射器的布设应满足6.4、6.5的技术要求; d)角反射器定位测量精度应满足6.6的技术要求
定标场布设与位叠偏差测量应按以下作业方法和顺序完成。 a)角反射器布放:角反射器定位点应落在控制点中心位置上,口面指向雷达视线方向。 b 角反射器底面水平测量:采用水平仪或倾角仪测量,当偏差不满足士3要求时,应对布设 的地面进行平整处理。 c)角反射器方位角测量。 d)角反射器布设偏离设计位置的测量,
测区控制测量作业流程见图4
图4测区控制测量作业流程
NB/T51031—2015
7. 2. 2技术要求
7.2.2.1控制点点位要求
控制点点位布设要求如下: a)控制点周围应视野开阔,便于外业测量; b)视场内障碍物的高度角不宜超过15°,距离强发射源不小于200m,距离高压线和微波无线电 传送通道不小于50m; c)点位附近没有植被覆盖,地形相对平坦,不会发生严重的叠掩和阴影; d)用于连接测绘带的点位应位于相邻测绘带的重叠区域。
7. 2. 2. 2 控制点测量要求
测区飞行前,应完成控制点的选址、打桩、布设角反射器等工作。主要技术要求如下: a)控制点的平面位置与高程测量,应采用静态GPS测量,测量精度不低于E级点的要求,见表4; b)外业控制点应提交CGCS2000坐标系和成图坐标系两套成果。
7.2.3.1控制点设计
测区控制点设计要求如下: a)每个测绘带上沿方位向布设若干列,1:10000测图时,两列间距不大于20km;1:50000测图 时,两列间距不大于30km。每列不少于3个控制点,控制点应充满距离向,均匀分布覆盖整 个测区范围,相邻测绘带控制点应尽可能公用,不能公用时应分别布点,如图5所示。
图5规则区域控制点布设示意图
若测区为不规则区域,除按上述要求布点外,凸出测绘带的边缘须沿方位向增布1列控制点, 如图6所示。 在测区内应布设3个~6个分布均匀的控制点作为检查点,用来评价成图精度
7.2.3.2控制点点位观测条件
PS测量时,其点位的选择应满足GB/T18314的
7.2.3.3控制点布设
5不规则区域控制点布
测区控制点布设要求如下: a 控制点位置选取:控制点位置选取应满足7.2.2.1的规定。 b) 角反射器的选择与布设:每个控制点位置应布设角反射器,角反射器的选择应满足6.3的规 定,角反射器的布设应执行6.4的规定。 C 控制点点之记制作:完成控制点布设后,应及时采集控制点概略坐标、图片及相关信息,制作 点之记。点之记规格按GB/T18314执行
7.2.3.4控制点测量
控制网应与附近国家GPS控制点联测,联测点数不少于3个。 a) 控制点的平面测量:控制点的平面测量应采用GPS静态测量,执行GB/T18314中的有关 规定。 b) 控制点的高程测量:高程控制测量采用GPS/水准高程拟合方法或区域似大地水准面精化方 法。高程控制测量时应联测不少于3个国家水准点,进行高程测量精度的评定。采用区域似 大地水准面精化方法时,执行GB/T23709中的相关规定。 C) 测区内有CORS系统时,控制点测量可采用CORS系统施测。为保证测量精度,应在CORS 服务中心进行登记、注册,以获得系统服务的授权;测量应在CORS网的有效覆盖区域。
7.2.3.5控制点测量成果整理
7. 2. 4 质量控制
调绘、补测作业流程见图
7.3. 2 外业调绘
[7.3. 2. 1基本要求
外业调绘、补测作业流
调绘的基本要求如下: 外业调绘可以采用先外后内法、先内后外法、内外一体化法等方法;无论采用何种方法调绘, 都应使内、外业判绘与采集有效衔接,保证地形要素表达的完整性和准确性。 调绘可以在模拟的或数字的影像载体上进行,对于模拟影像,调绘像片的比例尺视地物复杂 程度决定,以保证判读和方便清绘为原则。1:10000测图时,比例尺应为1:10000~ 1:5000;1:50000测图时,比例尺应大于1:50000。对于数字影像,应采用初始的影像分辨 率;输出影像图用于调绘时,影像图的比例尺要求同模拟影像比例尺的要求。 C 对应实地调绘的地形要素,作业人员应跑到、看到、问清、绘准;做到判读准确,描绘清楚,符号 恰当,注记无误;定位要素的清绘要基于影像位置,最大偏差不大于像片上0.2mm。 d)地形要素的综合取舍,应依据要素的重要程度及其分布特征、图面允许的载负量、合理反映要 素的相互关系等因素统筹考虑,具体技术指标见GB/T13977、GB/T20257.2、GB/T12341、 GB/T20257.3,要素的属性内容按GB/T20258.2、GB/T20258.3执行。 e) 军事设施和国家保密单位在图上的表示按GB/T13977或GB/T12341的规定执行。 f 调绘应保证满幅,自由图边应调出图外4mm(图上距离)。 无论是采用模拟影像还是采用数字影像,都应将调绘成果用符号、文字、数字予以标绘,要求
调绘的基本要求如下: 外业调绘可以采用先外后内法、先内后外法、内外一体化法等方法;无论采用何种方法调绘, 都应使内、外业判绘与采集有效衔接,保证地形要素表达的完整性和准确性。 调绘可以在模拟的或数字的影像载体上进行,对于模拟影像,调绘像片的比例尺视地物复杂 程度决定,以保证判读和方便清绘为原则。1:10000测图时,比例尺应为1:10000~ 1:5000;1:50000测图时,比例尺应大于1:50000。对于数字影像,应采用初始的影像分辨 率;输出影像图用于调绘时,影像图的比例尺要求同模拟影像比例尺的要求。 ) 对应实地调绘的地形要素,作业人员应跑到、看到、问清、绘准;做到判读准确,描绘清楚,符号 恰当,注记无误;定位要素的清绘要基于影像位置,最大偏差不大于像片上0.2mm。 d)地形要素的综合取舍,应依据要素的重要程度及其分布特征、图面允许的载负量、合理反映要 素的相互关系等因素统筹考虑,具体技术指标见GB/T13977、GB/T20257.2、GB/T12341、 GB/T20257.3,要素的属性内容按GB/T20258.2、GB/T20258.3执行。 e: 军事设施和国家保密单位在图上的表示按GB/T13977或GB/T12341的规定执行。 f 调绘应保证满幅,自由图边应调出图外4mm(图上距离)。 无论是采用模拟影像还是采用数字影像,都应将调绘成果用符号、文字、数字予以标绘,要求
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整饰消晰,符号、注记清楚易读。模拟影像上调绘采用人工彩色清绘,数字影像采用矢量数据 采集软件进行标绘;调绘的表示、彩色的安排按照图式要求执行,具体要求可在专业设计书中 规定,必要时采用图例说明。 h 调绘时以影像为准进行调绘,摄影后增加或改变的地物、地貌应进行修测或补测。 i)调绘要做到幅幅相接。接边后须经检查员注明接边情况和签名
7.3.2.2作业步骤
a)准备工作:外业调绘采用影像图或线划图进行全要素调绘。需要调整时,在专业设计书 确规定。在实地调绘前,应准备好使用的工作底图,如影像图、线划纸质图、数字影像、数 划图等,并在工作底图上描绘调绘范围线并接边,做到调绘无漏洞、无重叠。 b 实地调绘:根据采用的调绘方法,依据GB/T13977或GB/T12341.的规定及相应的图式 进行野外调绘,将结果标绘在工作底图上,或描绘在透明纸上。
a)准备工作:外业调绘采用影像图或线划图进行全要索调绘。需要调整时,在专业设计书中明 确规定。在实地调绘前,应准备好使用的工作底图,如影像图、线划纸质图、数字影像、数字线 划图等,并在工作底图上描绘调绘范围线并接边,做到调绘无漏洞、无重叠。 b 实地调绘:根据果用的调绘方法,依据GB/T13977或GB/T12341的规定及相应的图式要求 进行野外调绘,将结果标绘在工作底图上,或描绘在透明纸上。 C) 清绘整饰: 1)清绘前,对相邻调绘图进行接边处理。 2 清绘整饰包括着墨整饰、图外整饰。着墨整饰应及时按照调绘片上的标注线绘画,线条 清晰、光滑,粗细均匀一致,不错、不漏、不移位。各类注记的字体、字体大小、字体方向和 字体间隔要统一。图外整饰应写出该调绘图的图号,以及调绘图四进接边情况,填写作 业员、检查员的姓名和日期
1)清绘耐,对相邻调绘图进行接边处理。
清绘整饰包括着墨整饰、图外整饰。着墨整饰应及时按照调绘片上的标注线绘画,线条 清晰、光滑,粗细均匀一致,不错、不漏、不移位。各类注记的字体、字体大小、字体方向和 字体间隔要统一。图外整饰应写出该调绘图的图号,以及调绘图四边接边情况,填写作 业员、检查员的姓名和日期。
7.3.3.1实施外业测图的条件
出现以下特殊情况时,应进行外业测图,并在项目设计或专业设计中提出具体技术方案和要求: a)InSAR影像土因地形起伏而产生的叠掩、阴影区域不能进行数据测绘时; b)InSAR影像上存在无法识别、判读的重要地物时; c)飞行数据获取出现绝对漏洞时; d 新增大型工程设施、大面积开发区或其他变化较大的区域,且难以补调时; e)道路、水域、密集建筑物区、平坦地区成图, 法达到高程注记占燃度要或时
7.3.3.2实施外业测图的技术要求
a)外业测图内容的取舍及其精度按GB/T13977或GB/T12341的规定执行。 6) 地形控制的技术要求:进行局部地区的地形测图,应布设必要的地形控制点及测站点。地形 控制点的要求按GB/T13977或GB/T12341执行;测站点应根据测图范围合理分布,其平面 位置与高程精度按控制点要求执行;若采用GPSRTK方法测量,按CH/T2009的规定执行 局部测图的技术要求:阴影、漏洞向外扩大4mm(图上距离),确定补测范围,在其周边选定4 ? C 个有控制作用的明显地物点,测定其平面位置和高程,以供内业接边;补测的地物、地貌要素, 相对于附近明显地物点的平面位置误差不大于图上0.75mm,困难地区不大于图上1.0mm: 高程注记点测量应满足下列要求: 1)高程注记点应选在地形特征点和明显地物点上,图上注记点个数为平地、丘陵地(10~ 20)个/100cm,山地、高山地(815)个/100cm。 2) 高程注记点以米为单位,1:10000成图取位至分米,高程精度按GB/T13977的规定执 行;1:50000成图取位至米,高程精度按GB/T12341的规定执行
Z.3.3.3外业测图方法
外业局部的测图应采用以下方法: a)对于叠掩区、阴影区等小范围的地形测图,可采用GPS、全站仪一体化数据采集系统等测量方 法。GPS测量按照CH/T2009中的有关条款执行;全站仪一体化数据采集,参照GB/T 14912的规定制定专业设计书,明确具体要求, 对于道路、平坦地区高程注记点的测量,可采用GPS、水准仪、全站仪等测量方法。用水准法 施测高程注记点,按照GB/T13977或GB/T12341中的有关条款执行。
、补测应满足7.3.2.1、7.3.3.2的要求,否则重新
正涉数据处理作业流程见图8
图8干涉数据处理作业流程
8.1.2.1SAR原始回波数据技术要求
SAR原始回波数据应满足以下要求: a)数据饱和区域比例应小于5%; b)雷达脉冲与POS数据的时间同步精度应达到PRT量级
SAR原始回波数据应满足以下要求: a)数据饱和区域比例应小于5%; b)雷达脉冲与POS数据的时间同步精度应达到PRT量级
8.1.2.2飞行状态技术要求
飞行状态参数应符合以下要求: a) 航迹偏离设计航线最大垂直偏差应小于300m; b) 偏航角均值不大于6°,俯仰角均值不大于3°,横滚角均值不大于2°; C 在一个合成孔径内,偏航角的波动范围不超过士2°,俯仰角的波动范围不超过士2°,横滚角 波动范围不超过士2°
飞行状态参数应符合以下要求: a) 航迹偏离设计航线最大垂直偏差应小于300m; b) 偏航角均值不大于6°,俯仰角均值不大于3°,横滚角均值不大于2°; 在一个合成孔径内,偏航角的波动范围不超过土2°,俯仰角的波动范围不超过士2°,横滚角 波动范围不超过土2°
8.1.2.3内定标信号技术要求
8.1.2.4SAR图像技术要求
8.1.2.5配准技术要求
配准应满足以下要求: a)影像配准精度优于0.1像素; b)相干系数均值应不低于0.90
参考平地高程误差不大于500m
8.1.2.7滤波技术要求
滤波后相干系数均值应大于0.95
8.1.2.8相位解缠技术要求
数不小于0.95的条件下,未解缠区域面积应不大
8.1.2.9精度要求
平面位置精度和DSM数据的高程精度满足表5
表5SAR影像平面精度和DSM高程精度
困难地区高程中误差可按表5放宽50%。
81.3.1SAR原始回波数据质量检查
SAR原始回波数据质量检查应按照下列要求进行: a)设置幅度阅值,统计原始回波数据的饱和比例; b)抽样绘制若于回波脉冲的波形图,人工判读质量。
8.1.3.2飞行状态质量检查
1.3.3内定标信号处理
按下列方法进行: a)获取内定标信号相位和幅度误差; b)通过对相位数据的多项式拟合,估算信号带宽;
按下列方法进行: a 利用同步时间信息获取相应的POS数据段; b) 利用POS数据,拟合参考航迹; c) 利用真实航迹和基线数据,计算2个天线相位中心的真实航迹; d) 利用地物目标与参考航迹、真实航迹的距离差,计算需要补偿的相位; )结合成像算法,完成相位补偿,并进行相应的距离向重采样。
8.1.35 SAR成像
按下列方法进行: a)准备所需的原始回波数据、运动补偿数据、内定标数据; b)设置成像参数; C)按照SAR成像算法进行计算;
d)输出SLC图像、幅度图像、成像参数文件。
输出SLC图像、幅度图像、成像参数文件
8.1.3.6配准和干涉相位生成
按下列方法进行: a)准备待配准的SLC图像对; b) 设置配准参数; c) 选择配准算法,进行配准计算; d) 对配准的SLC图像作共轭相乘,计算干涉相位和模; e) 多视输出干涉相位和模,统计其相干系数。 8.1.3.7 干涉相位去平地 按下列方法进行: a 给定场景的参考高度; b) 根据构像几何,计算参考高度下的不缠绕平地相位; c) 将实际的干涉相位减去缠绕平地相位,得到去平地后的干涉相位。 8.1.3.8 干涉相位谜波 按下列方法进行: a)准备干涉相位和模,以及相干系数等辅助数据; b 设置滤瘦参数; c) 选择滤波算法,进行滤波计算; d) 输出滤波后的干涉相位和模。 8.1.3.9 相位解维 按下列方法进行: a)准备滤波后的干涉相位、相干系数等辅助数据; 设置相位解缠所需参数; c) 选择解缠算法,进行解缠计算; d) 输出解缠后的干涉相位。 8.1.3.10 加回平地相位 按下列方法进行: a) 准备解缠后的干涉相位和不缠绕平地相位; b) 二者相加,输出结果。 8.1.3.11 干涉定标 按下列方法进行: a)设置定标参数和初始值; h)确宝宝坛点在剑版域图像中的行列品
8. 1.3. 8 干涉相位泄消
8. 1.3. 9相位.深组
1.3.10加回平地相位
冶金标准8. 1.3. 11干涉定标
按下列方法进行: a) 设置定标参数和初始值; b) 确定定标点在斜距域图像中的行列号; c) 根据载机参考航迹和定标点坐标,计算所有定标点斜距,估算最近斜距; d) 在重叠的相邻场景中选取同名点,计算同名点在各自斜距图像坐标系(距离向和方位向)中的 行列号; e) 获取定标点、同名点的干涉相位:
f)计算并输出各场景的定标参数。
8. 1.3. 12高程计算
按下列方法进行: a) 准备干涉相位和定标后的干涉参数; b) 依据构像几何反演高程; c) 输出反演后的斜距DSM; d)在三维环境中,人工编辑DSM,修补粗差。
8.1.3.13平面定位
按下列方法进行: a)依据构像几何电力标准,建立平面定位几何关系; b)利用定标点位置信息校正平面定位几何中的相关参数; c)根据载机参考航迹、DSM、平面定位几何关系,计算每个像素点的平面位置; d)分别输出每个像素点的位置信息,形成DSM、DOM数据文件。
按下列方法进行: a)依据构像几何,建立平面定位几何关系; b)利用定标点位置信息校正平面定位几何中的相关参数; c)根据载机参考航迹、DSM、平面定位几何关系,计算每个像素点的平面位置: d)分别输出每个像素点的位置信息,形成DSM、DOM数据文件。
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