عنوان پایان‌نامه
استخراج مدل رقومی زمین با استفاده از تکنیک رادار گرامتری
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران- نقشه برداری- سنجش ازدور
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2576;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 62449
- تاریخ دفاع
- ۲۴ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- اکرم افتخاری
- استاد راهنما
- محمد سعادت سرشت
- چکیده
- با توجه به کاربرد رادار در علوم مختلف میتوان به اهمیت لزوم مطالعه پیرامون آن پی برد. هم-چنین این ویژگی سیگنال های راداری که قابلیت نفوذ از ابرها را دارند، امکان تصویربرداری در تمامی ساعات شبانه روز را فراهم می کند. بنابراین استفاده از تصاویر SAR عمومیت بیشتری پیدا کرده است. از طرفی با پیشرفت تکنولوژی امکان اخذ تصاویری با قدرت تفکیک بالا که با تصاویر اپتیکی قابل مقایسه می باشد، امکان استفاده از تصاویر SAR در تولید داده ها و نقشه های بزرگ مقیاس را فراهم آورده است. از جمله کاربردهای تصاویر ماهواره ای راداری، استخراج مدل رقومی ارتفاعی زمین (DEM) میباشد. به طور کلی اینترفرومتری و رادارگرامتری دو روش عمده برای تولید DEM از تصاویر راداری میباشند. اگرچه در روش اینترفرومتری از طریق اختلاف فاز جفت تصاویر SAR، جابجایی سنجی در راستای Range با دقت بسیار بالایی صورت میگیرد اما برای تولید DEM بواسطه حساسیت بسیار پایین ارتفاع مطلق زمینی روی اختلاف فاز تصاویر SAR، دقت بسیار پایینی دارد. لذا برای تولید DEM مناسبتر است از روش رادارگرامتری استفاده شود زیرا در آن برای استحکام هندسی در محاسبه مختصات سه بعدی، تصاویر با باز بلند بکارگیری شده و صرفا از اطلاعات دامنه تصاویر SAR استفاده میگردد. امروزه با پیشرفت تکنولوژی و امکان اخذ تصاویر راداری با قدرت تفکیک حدود یک متر، استفاده از روش رادارگرامتری برای تهیه DEM بیشتر مورد توجه محققین قرر گرفته است. از این رو در این تحقیق به مطالعه و بررسی این روش در تولید DEM پرداخته شده است. هدف از این پایان نامه بازسازی مدل رقومی ارتفاعی سطح زمین با استفاده از روش رادارگرامتری میباشد. برای رسیدن به این مهم، الگوریتمی ارائه شده است که دارای سه مرحله اساسی مدلسازی هندسی سنجنده، تناظریابی تصاویر SAR و تقاطع فضایی نقاط نظیر میباشد. در این تحقیق به بررسی مرحله اول و سوم پرداخته شده است. برای مدلسازی هندسی سنجنده دقت پارامترهای دو روش فیزیکی Range-داپلر و روش ریاضی توابع کسری در یک فرآیند کالیبراسیون افزایش داده شده و حل تقاطع فضایی با دقت بالاتری بر مبنای آنها صورت گرفته است. در این تحقیق از جفت تصاویر TerraSAR-X با طول باز بلند و اختلاف زاویه دید 26/19 درجه استفاده شده است. به طوریکه در دو منطقه با توپوگرافی متفاوت که شامل منطقه شهری با عوارض مصنوعی و منطقه هموار میباشد، دو مدل فیزیکی و ریاضی بر روی نقاط متناظر اعمال شده و مدل رقومی سطح برای این مناطق تهیه شده است. بر طبق آزمونهای انجام شده در این تحقیق، اولا مدل ریاضی توابع کسری برازش بسیار خوبی بر مدل فیزیکی Range-داپلر دارد. ثانیا پارامترهای مداری سنجنده دارای خطا بوده و برای کالیبراسیون آنها نیاز به نقاط کنترل ضروری میباشد. نتایج نشان میدهد که تعداد چهار نقطه کنترل در چهار گوشه تصویر انتخاب مناسبی برای تصاویر مورد استفاده در این تحقیق می¬باشد. هم¬چنین استخراج DSM در دو منطقه شهری و منطقه هموار بدون عارضه صورت گرفت که نتایج نشان داد DEM تولید شده در منطقه هموار بواسطه عدم تغییرات شدید ارتفاعی دارای صحت بیشتری است. دقت ارتفاعی برای تعدای نقطه کنترل در منطقه هموار برابر 725/1 متر توسط مدل فیزیکی Range-داپلر و 832/1 متر توسط مدل ریاضی توابع کسری بدست آمد. در منطقه شهری نیز دقت ارتفاعی به ترتیب 849/2 و 05/3 متر برای دو مدل فیزیکی و ریاضی محاسبه شد. در انتها نیز برای بررسی صحت مسطحاتی دو مدل فیزیکی و ریاضی، از دو منطقه از تصویر Master ارتوفتو تهیه شد. نتایج نشان داد که دقت مسطحاتی در مدل فیزیکی 95/1 متر و در مدل ریاضی 01/2 متر میباشد.
- Abstract
- Today, utilizing radar imagery in different applications has been more attention by many researchers around the world due to introduction of high resolution SAR satellite sensors and data accessibility in 24 hours for all weather conditions. Therefore, using high resolution SAR images in large scale mapping and specially Digital Elevation Model (DEM) generation have been a practical reality. For example, availability of new high resolution SAR spaceborne sensors as COSMO-SkyMed (Italian), TerraSAR-X (German) and RADARSAT-2 (Canadian) offers new interesting potentialities for the acquisition of data useful for the generation of DEMs. There are several methods for retrieving DEMs from radar images. Most commonly used are the across-track SAR interferometry (InSAR) and the stereo Radargrammetry. Both methods need at least two SAR images from the same area of interest acquired from different look angles. Although the interferometry method measures very precise displacement in the range direction by phase difference of SAR images, it produces DEM with a low accuracy because the phase difference has very low sensitivity to the absolute heights of ground. In the other hand, longer base line in the Radargrammetry causes a higher geometrical strength but more challenges in image matching. The aim of this thesis is ground surface model reconstruction using Radargrammetry method. To achieve this purpose, an algorithm is presented which has three basic steps as geometric sensor modeling, matching SAR images and space intersection. In this study the first and third stages are discussed. The Range-Doppler Parameters of physical model and Rational Function Coefficients of mathematical model are calibrated in geometric modeling and then space intersection is done based on the calibrated parameters. A pair of TerraSAR-X images by long baseline is used in this study. Also the intersection angle of these images is 19.26 degree. Two physical and mathematical models are tested on the extracted matched points in the flat and urban area and DEM is extracted in two regions. According to tests performed in this thesis, firstly, the mathematical (Rational Function) model is fitted very well to the Range-Doppler physical model. Secondly, the SAR sensor orbital parameters have an error and ground control points are needed for the calibration them. The results show that the number of control points in the four corners of image is perfect choice for calibration SAR images parameters used in this research. Also the calibrated physical and mathematical models are used for DEM extraction in two flat and urban areas. Height accuracy is calculated by a number of control points in the two regions. It obtains 1.725 meters by physical model and 1.832 meters by Rational Function model in the flat area. The height accuracy is also 2.849 and 3.05 meters for both physical and mathematical model was calculated in urban area. Lastly, the orthophoto is provided of Master image for evaluation horizontal accuracy of two sensor models. Horizontal accuracy is obtained 1.95 and 2.01 meters for both physical and mathematical model.
