雙視向補償最佳入射角組合研究

王國軍，邵 蕓，萬 紫，3，張風(fēng)麗

(1.中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所遙感國家重點實驗室，北京 100101;

2.中國科學(xué)院研究生院，北京 100049;3.浙江省水利河口研究院，杭州 310020)

雙視向補償最佳入射角組合研究

王國軍1，2，邵 蕓1，萬 紫1，3，張風(fēng)麗1

(1.中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所遙感國家重點實驗室，北京 100101;

2.中國科學(xué)院研究生院，北京 100049;3.浙江省水利河口研究院，杭州 310020)

為了解決高分辨率合成孔徑雷達雙視向補償?shù)淖罴讶肷浣墙M合問題，提出了一種基于數(shù)據(jù)模擬的最優(yōu)化選擇方法。該方法利用DEM數(shù)據(jù)模擬2個視向不同入射角下的疊掩和陰影掩模圖像，用補償效果作為評價函數(shù)選擇最佳的入射角組合。將該方法應(yīng)用于地形平緩、適中和陡峭3個實驗區(qū)的結(jié)果表明，該方法可以快速有效地獲得最佳入射角組合，為雙視向補償應(yīng)用中的SAR圖像數(shù)據(jù)訂購提供了科學(xué)依據(jù)，是SAR圖像雙視向補償不可或缺的環(huán)節(jié)。

高分辨率SAR;雙視向補償;疊掩陰影掩模圖像;入射角組合

0 引言

合成孔徑雷達(SAR)發(fā)射能夠穿透云霧、雨雪的電磁波，并接收地物后向散射的信號進行成像，具有全天時、全天候的工作能力。我國西南區(qū)域?qū)儆诔Ｄ甓嘣贫嘤晏鞖?，這給光學(xué)遙感數(shù)據(jù)的獲取帶來了很大困難，嚴重影響了對地觀測任務(wù)的順利完成。因此，對于這些區(qū)域，SAR是一種非常重要的數(shù)據(jù)獲取手段。由于SAR為側(cè)視斜距成像，使得在地形起伏較大區(qū)域的SAR圖像上有大量疊掩和地形陰影區(qū)域，而位于這些區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)信息是完全損失的［1－2］。傳統(tǒng)的基于單幅SAR圖像的處理方法無法消除疊掩或陰影導(dǎo)致的影響，而且地形起伏越大，信息損失就越多，這使SAR圖像在山區(qū)的應(yīng)用受到了很大限制。雙視向補償方法的提出和應(yīng)用減少了因地形起伏造成的SAR圖像數(shù)據(jù)信息損失。它是將同一地區(qū)2個視向的SAR圖像經(jīng)過正射糾正、地形輻射校正后，用一幅圖像對另一幅圖像上疊掩和陰影區(qū)域進行補償［3－4］。由于疊掩、陰影區(qū)域面積隨著入射角變化而變化明顯，因此，補償效果隨2個視向的入射角組合變化而不同，而且目前每種SAR衛(wèi)星系統(tǒng)都提供了幾十種可供選擇的入射角模式［5－6］，給雙視向補償訂購數(shù)據(jù)帶來了一定困難。為了選擇最佳入射角組合，本文提出了一種快速高效的選擇方法。該方法首先利用一種基于簡化定位模型和DEM數(shù)據(jù)的SAR圖像模擬方法，得到實驗區(qū)的2個視向、不同入射角下的疊掩和陰影掩模圖像;然后，通過分析挑選出用于研究入射角組合對雙視向補償效果影響的數(shù)據(jù);最后，通過評價函數(shù)，選擇最優(yōu)補償結(jié)果對應(yīng)的最佳入射角組合。為了驗證該方法的普適性，本文選擇了地勢平緩、坡度適中和地勢陡峭3個實驗區(qū)分別進行了方法實驗，結(jié)果表明，該方法適用于各種地形，對于地形變化具有較好魯棒性。

1 研究方法

1.1 雙視向補償方法

首先，利用雷達衛(wèi)星上行軌道(升軌)與下行軌道(降軌)獲取實驗區(qū)山體東西坡數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對山體的雙視向成像;然后，分別對2個視向的SAR圖像分別進行正射糾正和地形輻射校正處理;最后，基于地理坐標將2個視向的SAR圖像進行疊加，用一幅圖像上對應(yīng)正常區(qū)域的像元值來補償另一幅圖像上發(fā)生疊掩和陰影的區(qū)域。

假設(shè)M(i，j)為主圖像(主圖像是疊掩和陰影總數(shù)較少的那一幅)上任意一個像元值，AS為陰影區(qū)域范圍，AL為疊掩區(qū)域范圍，AN為正常區(qū)域范圍;S(i'，j')為副圖像對應(yīng)地理位置上的像元值，BS為陰影區(qū)域范圍，BL為疊掩區(qū)域范圍，BN為正常區(qū)域范圍。R(i，j)為補償后圖像上的像元值，則雙視向信息補償過程可以用

表示。式中:∈表示像元屬于的圖像范圍;∨，∧和→分別表示“或”、“且”和“蘊含”運算。

按照式(1)進行處理，遍歷圖像上的每一個像元，從而完成SAR圖像雙視向信息補償過程。整個SAR圖像雙視向信息補償過程如圖1所示。

圖1 SAR圖像雙視向信息補償處理流程Fig.1 Flow chart of dual－aspect compensation processing

1.2 SAR 圖像模擬

在應(yīng)用雙視向信息補償方法對SAR圖像進行處理之前，首先面臨SAR圖像的選擇問題。在選擇SAR圖像時，需要考慮的最重要的技術(shù)參數(shù)是入射角。入射角的大小對SAR圖像的疊掩和陰影特性有很大的影響。目前，每種SAR衛(wèi)星產(chǎn)品都提供幾十種可供選擇的入射角模式，例如Radarsat－2有31種入射角模式可以選擇;TerraSAR－X有24種入射角模式可以選擇。由于評價雙視向補償需要知道2幅圖像中疊掩和陰影的像元位置即可，因此只需要采用一種合適的SAR圖像模擬方法得到不同入射角下的疊掩和陰影掩模圖像，作為最佳入射角組合選擇的依據(jù)。

由于沒有元數(shù)據(jù)可以利用，因此不能采用基于嚴格的距離多普勒(range doppler，RD)定位模型的方法來模擬SAR圖像?；诤喕ㄎ荒Ｐ偷膱D像模擬方法只需要成像區(qū)域的DEM、衛(wèi)星的軌道傾角和最小入射角，即可模擬出對應(yīng)條件下的疊掩和陰影掩模圖像［7－8］。

1.2.1 DEM坐標到SAR圖像坐標轉(zhuǎn)換

模擬的本質(zhì)是建立DEM三維坐標(E，N，Ht)到模擬SAR圖像二維圖像坐標(GR，AZ)之間的轉(zhuǎn)換［7］。選取距離衛(wèi)星最近的DEM角點作為原點，圖像方位向坐標AZ表示為

式中Ω為飛行方位角，表示衛(wèi)星飛行方向與指北方向間的夾角，取順時針方向為正;距離向坐標參考圖2。

圖2 基于簡化定位模型的SAR成像幾何關(guān)系示意圖Fig.2 Schematic diagram describling the simplified locating SAR imaging geometry

設(shè)參考點A對應(yīng)的雷達視角為φ，到地心的距離為R3(地球半徑RL加A點的高程)，衛(wèi)星高度為H，傳感器位置為S，地心為O，β角為OS和OA之間的夾角，則基于三角關(guān)系有

假設(shè)地面點B和點A具有相同的方位坐標，點B至地心的距離為R4(地球半徑RL加B點的高程)，點B和點A之間的平面距離為D，則OA和OB之間的夾角α為

點B到傳感器的斜距RS為

以地心O為圓心，OA為半徑的圓與以衛(wèi)星位置S為圓心，SB為半徑的圓交于B1點，則B1點到A點的地面距離(即B點的標稱地距)可以表示為

GR即為應(yīng)用該方法模擬的SAR圖像距離向坐標。很明顯，在同一距離向剖面上，與B點具有相同斜距的點都具有相同的GR。其中，λ可以利用式

計算。如果DEM上點B和A的方位坐標不一致，那么真實地距D等于從點B到過點A和傳感器飛行方向平行的直線的垂直距離，該直線方程為

式中:C1=tan(π/2－Ω);C2= －1;C3=0。

利用上述方法就可以建立起DEM和模擬SAR圖像坐標之間的幾何關(guān)系。

1.2.2 疊掩和陰影掩模圖像的生成

疊掩和陰影可通過計算每一個DEM樣點相對于SAR的雷達視角φ+γ和斜距RS得到。雷達視角φ+γ可以由

求得。有沒有疊掩是通過RS隨距離向坐標X的變化規(guī)律來判斷，如果RS隨X增加而增加，則沒有疊掩;相反則會產(chǎn)生疊掩，直到RS超過該距離方位上以前出現(xiàn)的RS最大值為止。陰影的判斷方法同樣通過φ+γ隨著X的變化規(guī)律來判斷［9］，如果φ+γ隨著X增加而增大，則沒有陰影;相反則會產(chǎn)生陰影，φ+γ超過該距離方位上以前出現(xiàn)的φ+γ的最大值為止。

1.3 最佳入射角組合的選擇

雙視向信息補償方法最關(guān)注的指標是補償后SAR圖像中疊掩和陰影區(qū)域總面積的大小。因此，本研究主要以模擬結(jié)果中疊掩和陰影區(qū)域總面積的大小作為入射角選擇的依據(jù)。其最佳入射角組合應(yīng)該滿足2個條件:①每個視向獲取的SAR圖像在所選擇的入射角中產(chǎn)生的疊掩和陰影區(qū)域總面積在其所有可選擇的入射角下應(yīng)該相對較小;②將滿足條件的2個視向的SAR圖像進行雙視向信息補償后，結(jié)果圖像上應(yīng)該有大量的疊掩、陰影區(qū)域像元被副圖像的像元成功補償。

根據(jù)上述條件，制定了雙視向信息補償方法最佳入射角組合的選擇策略為:

1)利用基于簡化定位模型和DEM數(shù)據(jù)，模擬產(chǎn)生在2個視向上的所有可選入射角下的疊掩和陰影掩模圖像，統(tǒng)計出每次模擬時的疊掩和陰影像元總數(shù);

2)在每個視向的模擬結(jié)果中選擇出疊掩和陰影像元總數(shù)最少的5個入射角下疊掩和陰影掩模圖像，將其進行雙視向信息補償，總計需要進行25次雙視向信息補償。最后，統(tǒng)計出每次雙視向補償后剩余未被補償?shù)寞B掩和陰影像元總數(shù);

3)選擇出未被補償?shù)寞B掩和陰影總數(shù)最少的2個視向的SAR圖像的入射角組合，即是在該區(qū)域進行雙視向信息補償?shù)淖罴讶肷浣墙M合。

2 方法實驗

2.1 實驗區(qū)概況

實驗區(qū)位于貴州省修文縣東北部的扎佐林場內(nèi)，為南北向的矩形區(qū)域，南北長約17.55 km，東西長約12.40 km; 地理位置位于 N26°48'30″～ 26°57'59″，E106°41'15″～106°48'45″之間; 地貌屬于黔中山原丘陵地貌，地形復(fù)雜，海拔為1000～1600 m，地形平均坡度為 11.7°。

2.2 數(shù)據(jù)源

獲取的數(shù)據(jù)為實驗區(qū)的2景高分辨率Radarsat－2四極化精細模式單視復(fù)數(shù)據(jù)，距離向和方位向間隔分別為4.7 m和5.1 m，標稱分辨率為8 m，景幅大小為25 km×25 km，如表1所示;DEM數(shù)據(jù)的比例尺為1∶5萬，空間分辨率為25 m，坐標系統(tǒng)為北京54坐標系。為了與SAR數(shù)據(jù)坐標系對應(yīng)，利用轉(zhuǎn)換參數(shù)將DEM數(shù)據(jù)的坐標系轉(zhuǎn)換成WGS84－UTM投影坐標系。

表1 Radarsat－2數(shù)據(jù)獲取情況Tab.1 Parameters of Radarsat－2 data

基于簡化定位模型所需要的參數(shù)包括SAR衛(wèi)星高度H、飛行方位角Ω和近距入射角。Radarsat－2衛(wèi)星高度為798 km，升軌和降軌時飛行方位角分別為351.5°和171.5°。四極化精細模式共提供31種不同的近距入射角{18.4°，20.0°，20.9°，22.1°，23.4°，24.6°，25.7°，26.9°，28.0°，29.1°，30.2°，31.3°，32.4°，33.4°，34.4°，35.4°，36.4°，37.4°，38.3°，39.2°，40.2°，41.0°，41.9°，42.8°，43.6°，44.4°，45.2°，46.0°，46.8°，47.5°，48.3°}。這里只考慮天線右視情況，即只研究升軌右視和降軌右視2種情況。

2.3 實驗與結(jié)果分析

SAR圖像中的疊掩、陰影狀況不僅和雷達入射角有關(guān)，還取決于地面坡度的大小。當SAR傳感器的入射角一定時，如果2個成像區(qū)域的地形狀況不同，獲取的SAR圖像中的疊掩、陰影狀況也不同。為了深入探究地形和入射角對SAR圖像中疊掩、陰影狀況的綜合影響和不同地形狀況下根據(jù)DEM和模擬結(jié)果給出的最佳入射角選擇策略，選擇3種不同地形區(qū)域(平均坡度為5.63°的地勢平緩區(qū)域、平均坡度為18.87°的坡度適中區(qū)域和平均坡度為46.04°的地勢陡峭區(qū)域)的DEM進行了實驗。3種區(qū)域的面積均為5 km×5 km，如圖3所示。

圖3 不同地形區(qū)域的DEM圖像Fig.3 DEM image for different terrain areas

2.3.1 實驗

利用上述SAR圖像模擬方法得到3種實驗區(qū)對應(yīng)的31種入射角下的升、降軌疊掩、陰影掩模圖像。圖4是地勢陡峭區(qū)域的部分模擬結(jié)果(綠色區(qū)域為疊掩，紅色區(qū)域為陰影)。

圖4 地勢陡峭區(qū)域疊掩、陰影掩模圖像(右視)Fig.4 Layover and shadow mask images for the steep area(inspect from right)

可以看出，在最小入射角情況下，疊掩區(qū)域面積比較大，陰影區(qū)域面積較小;在最大入射角情況下，疊掩區(qū)域面積相比最小入射角時明顯減少，陰影區(qū)域面積明顯增加。

為了更加直觀地揭示SAR圖像上疊掩、陰影區(qū)域面積隨入射角變化的規(guī)律，以入射角為橫坐標，以模擬圖像上疊掩、陰影像元百分比為縱坐標，繪制了疊掩、陰影像元百分比隨入射角變化趨勢(圖5)。

圖5(1) 疊掩、陰影像元數(shù)百分比隨入射角的變化曲線Fig.5(1) Proportions of layover area and shadow area varies with the incidence angle

圖5(2) 疊掩、陰影像元數(shù)百分比隨入射角的變化曲線Fig.5(2) Proportions of layover area and shadow area varies with the incidence angle

從圖5可以看出，隨著入射角的增大，疊掩像元數(shù)一直減少，陰影像元數(shù)一直增加。當取最小入射角時，疊掩像元數(shù)遠多于陰影像元數(shù)，疊掩是造成SAR圖像信息丟失的主要因素。由于疊掩和陰影像元數(shù)隨入射角的變化趨勢是相反的，當入射角增加到某個值時，陰影像元數(shù)可能會超過疊掩像元數(shù)，使得陰影成為造成SAR圖像信息丟失的主要因素。

2.3.2 結(jié)果分析

對于坡度適中的區(qū)域，通過改變?nèi)肷浣堑拇笮】梢悦黠@改變SAR圖像中疊掩和陰影區(qū)域總面積的大小。例如在降軌右視情況下(圖5(c))，入射角取最小值18.4°時，疊掩和陰影像元總數(shù)百分比為所有入射角模式中的最大值(30.60%);入射角取48.3°時，疊掩和陰影像元總數(shù)百分比為所有入射角模式中的最小值(4.28%)，疊掩和陰影總數(shù)相比最小入射角時減少了82%?？傮w上來說，該區(qū)域獲取的SAR圖像中的疊掩和陰影區(qū)域總面積是隨著入射角的增大而減小的。因此，如果選擇該區(qū)域作雙視向補償，入射角可以有效減少疊掩、陰影的影響。

地勢陡峭區(qū)域的規(guī)律與坡度適中區(qū)域有著明顯的區(qū)別。首先，地勢陡峭區(qū)域在所有入射角下模擬產(chǎn)生的疊掩或陰影區(qū)域面積都要比相同入射角下的坡度適中區(qū)域明顯要大。例如在降軌右視情況下時(圖5(e))，入射角取最小值18.4°時，地勢陡峭區(qū)域產(chǎn)生的疊掩像元數(shù)百分比為62.98%，陰影數(shù)百分比為6.62%，而坡度適中區(qū)域在相同的入射角下產(chǎn)生的疊掩像元數(shù)百分比為30.25%，陰影數(shù)百分比為0.35%。由于在所有入射角下，地勢陡峭區(qū)域獲取的SAR圖像中的疊掩或陰影區(qū)域面積都會比較大，因此通過改變?nèi)肷浣?，雖然可在一定程度上減小SAR圖像中疊掩、陰影的影響，但不管取何種入射角，SAR圖像中的疊掩和陰影區(qū)域總面積都會比較大。例如，在降軌右視情況下，入射角取最小值18.4°時，疊掩和陰影像元總數(shù)百分比為所有入射角模式中的最大值69.6%;入射角取48.3°時，疊掩和陰影像元總數(shù)百分比為所有入射角模式中的最小值，仍然達到55.226%。此外，對于地勢陡峭區(qū)域，當取大入射角時，陰影現(xiàn)象會非常嚴重，例如，在降軌右視情況下時，入射角取最小值18.4°時，陰影像元總數(shù)百分比為所有入射角模式中的最小值6.62%;入射角取最大值48.3°時，陰影區(qū)域面積會占到SAR圖像總面積的41.2%。因此對于地勢陡峭區(qū)域，可能需要多個視向的SAR數(shù)據(jù)進行多視向補償，才能保證SAR圖像中剩余的疊掩和陰影區(qū)域總面積較小。

地勢平緩區(qū)域的規(guī)律與坡度適中和地勢陡峭區(qū)域有著明顯的區(qū)別:首先，在地勢平緩區(qū)域，所有入射角下得到的疊掩或陰影區(qū)域面積都比相同入射角下的地勢陡峭區(qū)域和坡度適中區(qū)域明顯要小。也就是說，如果選擇一個地勢平緩的區(qū)域作為實驗區(qū)，入射角不管取何種角度，疊掩和陰影的影響都不會很嚴重。但是，仍然可以通過選擇合適的入射角進一步減少疊掩、陰影的影響。例如，在降軌右視情況下，入射角取最小值18.4°時，疊掩和陰影像元總數(shù)百分比為所有入射角模式中的最大值(2.98%);入射角取48.3°時，疊掩和陰影像元總數(shù)百分比為所有入射角模式中的最小值(0.34%)，減少比例高達88.59%。

采用1.3節(jié)中的最優(yōu)化入射角組合選擇策略，分別對以上3種實驗區(qū)進行最佳入射角組合的選擇。坡度適中區(qū)在降軌右視時疊掩和陰影像元總數(shù)較少的 5 個入射角模式分別是 46.0°，43.6°，46.8°，42.8°和45.2°;在升軌右視時疊掩和陰影像元總數(shù)最少的 5 個入射角模式分別是 46.0°，46.8°，48.3°，45.2°和47.5°。將2 個視向的上述 10 個入射角下的模擬結(jié)果一共進行25次雙視向信息補償，最后統(tǒng)計出補償后剩余未被補償?shù)寞B掩和陰影像元總數(shù)最少的入射角組合是降軌右視入射角取43.6°和升軌右視入射角取46.0°。其中升軌右視SAR圖像由于疊掩和陰影總數(shù)較少，被選為主圖像。在補償前，主圖像中的疊掩和陰影像元總數(shù)百分比為1.788%，補償后剩余的疊掩和陰影總數(shù)百分比為0.710%，補償比例為60.291%。地勢平緩區(qū)和地勢陡峭區(qū)也采用同樣的方法得到了最佳入射角組合及補償效果，見表2。

表2 最優(yōu)入射角組合及補償效果Tab.2 Optimal incidence angle pairs and compensating results

結(jié)果表明，對于坡度適中區(qū)域，采用雷達圖像雙視向信息補償方法可以有效減少疊掩、陰影的影響;而對于地勢陡峭區(qū)域，雙視向信息補償方法是有效的，但由于此時主圖像上發(fā)生疊掩(或陰影)的區(qū)域在另一個視向的副圖像上很有可能會是陰影(或疊掩)，因此主圖像在經(jīng)過雙視向信息補償后的疊掩和陰影區(qū)域總面積仍會較大，可能需要多個視向的SAR數(shù)據(jù)進行多視向補償，才能保證地勢陡峭區(qū)域獲取的SAR圖像中的疊掩和陰影區(qū)域總面積較小;對于地勢平緩區(qū)域獲取的SAR圖像，雙視向信息補償方法雖然可以起到一定的效果，但僅僅通過利用基于簡化定位模型的SAR圖像模擬方法選擇合適的入射角就可以保證單幅圖像中疊掩和陰影區(qū)域總面積很小，并沒有必要再進行雙視向信息補償。

3 結(jié)論

1)本文提出并建立了高分辨率SAR數(shù)據(jù)雙視向補償最佳入射角組合的選擇策略和技術(shù)流程，選取了地形變化分別為平緩、適中和陡峭的3種實驗區(qū)，并確定了每種地形區(qū)域?qū)?yīng)的最佳入射角組合，表明該方法適用于不同地形起伏區(qū)域。

2)在給定地形的情況下，通過該方法能夠快速確定雙視向最佳入射角組合，為地形起伏區(qū)域的SAR圖像雙視向補償提供了重要的科學(xué)依據(jù);通過該方法能夠選擇性價比最高的雙視向數(shù)據(jù)，在實際應(yīng)用中具有重要意義。

3)隨著地形起伏的增大，雙視向補償作用也越大，但是，當?shù)匦纹鸱龃蟮揭欢ǔ潭?，其最佳雙視向補償效果并不佳(例如，補償比例低于40%)，說明雙視向補償已不能補償絕大多數(shù)損失的信息，此時必須引入多視向補償，這將是本研究的后續(xù)工作。

4)對于SAR圖像，除了疊掩、陰影等的影響外，入射角的改變也可導(dǎo)致觀測目標散射機制的變化，從而導(dǎo)致觀測信息的改變，而基于地形的輻射校正處理，能夠部分消除入射角的影響，因此在后續(xù)的研究中應(yīng)該重點考慮入射角的影響。

［1］陳爾學(xué).星載合成孔徑雷達影像正射校正方法研究［D］.北京:中國林業(yè)科學(xué)研究院，2004.Chen E X.Study on Ortho－rectification Methodology of Spaceborne Synthetic Aperture Radar Imagery［D］.Beijing:Chinese Academy of Forestry，2004(in Chinese with English Abstract).

［2］張永紅.合成孔徑雷達成像幾何機理分析及處理方法研究［D］.武漢:武漢大學(xué)，2001.Zhang Y H.Synthetic Aperture Radar Imaging Geometry Understanding and Processing［D］.Wuhan:Wuhan University，2001(in Chinese with English Abstract).

［3］萬 紫，邵 蕓，謝 酬，等.基于 RADARSAT－2數(shù)據(jù)的 SAR圖像雙視向幾何校正方法研究［J］.紅外與毫米波學(xué)報，2011，30(2):167－172.Wan Z，Shao Y，Xie C，et al.The Dual－ aspect Geometric Correction Method Based on DEM Using Radarsat－2 Data［J］.Journal of Infrared and Millimeter Waves，2011，30(2):167 － 172(in Chinese with English Abstract).

［4］萬 紫，徐茂松，夏忠勝，等.高分辨率雷達圖像雙視向幾何糾正方法研究［J］.國土資源遙感，2010(2):12－16.Wan Z，Xu M S，Xia Z S，et al.The Dual－ aspect Geometric Correction Method Based on DEM for High Resolution SAR Images［J］.Remote Sensing for Land and Resources，2010(2):12 － 16，21(in Chinese with English Abstract).

［5］MacDonald，Dettwiler，Associates Ltd.Radarsat－ 2 Product Description［EB/OL］.［2009 － 11 － 2］.http://gs.mdacorporation.com/products/sensor/radarsat2/RS2_Product_Description.pdf.

［6］German Aerospace Center.TerraSAR － X Ground Segment Basic Product Specification Document［EB/OL］.［2008 － 2 － 24］.http://www－igm.univ－mlv.fr/～riazano/enseignement/SR －FUSION －COURS/TX －GS－DD －3302_SAR_Basic_Products.pdf.

［7］Gunidon B.Development of a SAR Data Acquisition Planning Tool(SARPLAN)Based on Image Simulation［J］.International Journal of Remote Sensing，1993，14(2):333 －344.

［8］郭華東.雷達對地觀測理論與應(yīng)用［M］.北京:科學(xué)出版社，2000:183－191.Guo H D.Theory and Application of Radar for Earth Observations［M］.Beijing:Science Press，2000:183 －191(in Chinese).

［9］吳 濤.星載SAR圖像模擬研究［D］.北京:中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所，2008.Wu T.Study on Simulation of Space－borne Synthetic Aperture Radar Imagery［D］.Beijing:Remote Sensing Application Research Institute of the Chinese Academy of Sciences，2008(in Chinese with English Abstract).

Optimal Incidence Angle Pair Selection for Dual－aspect Compensation in High Resolution SAR Data

WANG Guo － jun1，2，SHAO Yun1，WAN Zi1，3，ZHANG Feng － li1
(1.State Key Laboratory of Remote Sensing Science，Institute of Remote Sensing Applications，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100101，China;2.Graduate University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China;3.Zhejiang Water Conservancy Estuary Institute，Hangzhou 310020，China)

In the dual－aspect compensation procedure，the best compensated result occurs under the condition of optimal incidence angle pair，which varies with terrain.Nevettheless，the problem as to how to obtain this pair remains unsolved.To solve this problem，this paper proposes a new method in search for the optimal incidence angle pair based on simulation.Firstly，DEM data are used to produce the layover and shadow mask images at different incidence angles from two different aspect directions respectively.Then from these images，the optimal incidence angle pair was searched out to obtain the best compensating result.On such a basis，the best incidence angle pairs in three areas of different topographic condition for the“dual－aspect compensation”method were given by experiment and the effects were analyzed.The results show that，with this method，the incidence angle pair could be obtained easily and effectively.The method can therefore guide the users to order the best SAR data when they use the dual－aspect compensation in mountainous areas，and this is the essential step in dual－aspect compensation.

high resolution SAR;dual－aspect compensation;layover and shadow mask image;incidence angle pair

TP 79

A

1001－070X(2012)04－0048－07

2012－02－27;

2012－04－26

中國科學(xué)院知識創(chuàng)新工程重要方向項目(編號:KZCX2－EW－320)、國家自然科學(xué)基金項目(編號:41001213)和中國科學(xué)院知識創(chuàng)新工程青年人才領(lǐng)域前沿項目(編號:Y0S04400KB)共同資助。

10.6046/gtzyyg.2012.04.09

王國軍(1986－)，男，博士研究生，主要研究領(lǐng)域為高分辨SAR圖像應(yīng)用研究。E－mail:wanggj@irsa.ac.cn。

(責(zé)任編輯:刁淑娟)