光学遥感影像时序偏移量追踪分析的配对方法研究

作     者：孟岭恩 

作者单位：长安大学 

学位级别：硕士

导师姓名：丁明涛

授予年度：2023年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 081802[工学-地球探测与信息技术] 081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 081602[工学-摄影测量与遥感] 0816[工学-测绘科学与技术] 

主      题：像素偏移量追踪技术 COSI-Corr Sentinel-2 Landsat9 Sentinel-1A 最小生成树(MST) 时序偏移量 

摘      要：灾害频发、隐患严重是我国地质灾害的实况描述,对我国人民的生命与财产安全造成极大危害。利用卫星遥感影像,反演分析地表形变是预测灾害风险、主动防灾减灾的有效途径。本文研究地震同震场反演的光学与SAR影像像素偏移量追踪技术,并针对像素时序偏移量分析现存问题,提出了一种基于最小生成树的影像配对策略,降低了像素偏移量解算成本。主要研究工作和成果包括:(1)针对门源地震同震场形变反演,本文研究了COSI-Corr软件的参数设置方案的优化。利用Sentinel-2与Landsat9影像获取门源地震同震场的地表破裂带形变信息,分析比较两个光学平台偏移量估计技术在微小形变信息提取中的实际应用精度和理论精度。进一步利用Sentinel-1A降轨影像获取门源地震同震场的地表破裂带形变信息,验证互相关匹配原理相似但成像方式不同的Sentinel-2影像获取的偏移量估计精度。最终结果表明:对于COSI-Corr软件,具有10米空间分辨率的Sentinel-2影像是实现光学影像像素偏移量追踪技术的最佳选择;Sentinel-2影像像素偏移量估计的实际有效精度高于1/20像元(0.5米)的理论有效精度;Sentinel-1A影像获取的整体形变信息与Sentinel-2影像结果相似。(2)针对光学时序偏移量分析中多种冗余观测配对策略存在的影像匹配对数量多、运算成本高及时序偏移量解算速率低等问题,本文提出了一种基于最小生成树(Minimum Spanning Tree,MST)算法获得影像匹配对的选取策略,此策略将太阳方位差(Solar Azimuth Disparity,SAD)、太阳高度差(Solar Elevation Disparity,SED)、时间基线(Temporal Baseline,TB)三种信息作为MST算法的基线变量。分析比较与以首幅影像为基准的累积偏移量、基于“基线阈值法配对策略实现的累积时序偏移量的形变信息差异。利用Sentinel-2影像对Siguas滑坡进行光学影像像素时序偏移量分析,结果表明:与累积偏移量相比,累积时序偏移量具有较为真实的形变信息;与“基线阈值法影像配对策略相比较,基于MST影像配对策略以更少的影像匹配对实现与之相似的时序偏移量形变信息,且互相关运算成本低、时序偏移量解算速度快。