CH716789A2 - Verfahren zur Extraktion verborgener geologischer Strukturinformationen aus einem Fernerkundungsbild. - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zur Gewinnung von verborgenen geologischen Strukturinformationen aus einem Fernerkundungsbild. Die Methode beinhaltet hauptsächlich die Durchführung von Phasenanreicherung an Fernerkundungsbilddaten aus SLC-Radarbildern und die Extraktion von Strukturinformationen durch Nutzung räumlicher Merkmale, um Strukturinformationen eines verborgenen Bereichs zu erhalten. Die Methode in der vorliegenden Erfindung kann die Strukturinformationen des verdeckten Bereichs genau, schnell, wirtschaftlich und effektiv interpretieren. Darüber hinaus eignet sich die Methode für die Interpretation von Oberflächenscans, kann verdeckte geologische Strukturinformationen auf der Grundlage einer Oberflächenregion interpretieren und hat relativ gute Anwendungsaussichten bei der Führung von Mineralienexploration, der Erkennung verdeckter Ziele, hydrologischer Ressourcen, Ingenieurwesen usw. Darüberhinaus kann die Methode Zeit, Arbeitskraft und Materialressourcen sparen und mit der Hälfte des Aufwandes bei der Interpretation der verborgenen geologischen Strukturinformationen die doppelte Leistung erzielen.

Description

TECHNISCHER BEREICH

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf dem Gebiet der Technologien zur Gewinnung von verborgenen geologischen Strukturinformationen, insbesondere auf ein Verfahren zur Gewinnung von verborgenen geologischen Strukturinformationen aus einem Fernerkundungsbild.

HINTERGRUND

[0002] Ein verborgener Bereich befindet sich in einer bestimmten Tiefe unter der Erde. In der Regel kann ein Fernerkundungsbild aufgrund der Erdoberflächenbedeckung die geologische Struktur eines verborgenen Gebietes nicht darstellen. Da die geologischen Strukturen an verschiedenen Orten unterschiedlich sind, sind in der Regel die Radarphasen in Bezug auf verschiedene geologische Strukturen auch unterschiedlich. Die effektive Erfassung und Nutzung der Informationen ist ein wichtiger Bestandteil der Verarbeitung von Fernerkundungsbildern. Die Strukturen unter dem Quartärsystem oder der Wüste sind unsichtbar, wobei die Informationen der verborgenen geologischen Strukturen sehr wichtig für die Erforschung der Hydrologie und der Bodenschätze, die Vorbeugung von geologischen Katastrophen, den Ingenieurbau usw. sind. Erstens muss bei der Planung von Reservoiren oder anderen großen Infrastrukturen in einem Gebiet eine verdeckte geologische Verwerfung festgestellt und entsprechend behandelt werden. Zweitens muss eine verdeckte geologische Verwerfung bei der Wasser- oder Mineralienexploration erkannt werden.

[0003] Fragen im Zusammenhang mit verborgenen Strukturen sind seit langem nicht gut gelöst. Es ist schwierig, mit einer herkömmlichen Explorationsmethode eine verborgene geologische Verwerfung zu finden. Versteckte geologische Strukturinformationen können durch geologische Felduntersuchungen grundsätzlich nicht erkannt werden. Darüberhinaus hat eine bestehende Methode zur Interpretation von verborgenen geologischen Strukturinformationen mit Hilfe eines optischen Fernerkundungsbildes und Radardaten eine geringe Genauigkeit. Eine geophysikalische Technologie kann eine hohe Interpretationsgenauigkeit erreichen, hat aber hohe Kosten. Auch handelt es sich bei den durch geophysikalische Verfahren erkundenden Verwerfungen in der Regel um punktförmige Verwerfungen, bei denen es sich um punktförmige, verdeckte geologische Strukturinformationen handelt, die nicht auf einer Oberfläche einer Region basieren. Daher kann diese Methode den tatsächlichen Anforderungen nicht gut gerecht werden.

ZUSAMMENFASSUNG

[0004] Ein Ziel dieser Erfindung ist es, eine Methode zur Extraktion verborgener geologischer Strukturinformationen aus einem Fernerkundungsbild bereitzustellen, um die Probleme zu lösen, dass eine bestehende Methode zur Interpretation verborgener geologischer Strukturinformationen hohe Kosten verursacht und geringe Genauigkeit aufweist und verborgene geologische Strukturinformationen auf der Grundlage einer Oberfläche einer Region nicht interpretieren kann. Um das oben genannte Ziel zu erreichen, bietet die vorliegende Erfindung die folgende Lösung: Es wird ein Verfahren zur Extraktion verborgener geologischer Strukturinformationen aus einem Fernerkundungsbild bereitgestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Erhalt eines Bildpaares mit zwei kohärenten Szenen, das in einem vorgegebenen Zeitintervall in derselben Bildregion aufgenommen wird; Vorverarbeitung der Daten jeder Szene im Bildpaar zur Erzeugung eines zu interferierenden Bildpaares, wobei das zu interferierende Bildpaar Single-Look-Complex (SLC)-Radarbilder der beiden Szenen enthält; Berechnung einer interferometrischen Phase zwischen den SLC-Radarbildern der beiden Szenen in dem zu interferierenden Bildpaar, wobei die interferometrische Phase während der zwei Abbildungszeiten im Abbildungsbereich die folgenden Informationen enthält: Oberflächendeformationsinformationen, topographische Informationen, eine Referenzellipsoid-Trendphase, die sich aus einer Erdkrümmung, einem Bahnfehler, einem atmosphärischen Effekt und Rauschinformationen, die sich aus der räumlich-zeitlichen Dekorrelation ergeben; Durchführung einer Basislinienschätzung entsprechend des zu interferierenden Bildpaares und der interferometrischen Phase, um eine interferierte Bildpaar-Basislinie zu erhalten; Entfernen eines Flachbodeneffekts des Abbildungsbereichs entsprechend der interferierten Bildpaar-Basislinie und der interferometrischen Phase, um eine interferometrische Phase nach der Entfernung des Flachbodens zu erzeugen, wobei die interferometrische Phase nach der Entfernung des Flachbodens die Bodenverformungsinformation und die topographische Information während zweier Abbildungszeiten im Abbildungsbereich enthält; die Gewinnung einer Elevationsphase des Abbildungsbereichs; die Bestimmung einer differentiellen Phase entsprechend der interferometrischen Phase nach der ebenen Erdabtragung und der Elevationsphase; Durchführung des Phasenabwickelns (phase unwrapping) entsprechend der differentiellen Phase zur Erzeugung einer Phasenabwicklung; Durchführung der Geokodierung entsprechend der Phasenabwicklung zur Erzeugung einer kodierten Phasenabwicklung, wobei die kodierte Phasenabwicklung die Koordinateninformation der Abbildungsregion enthält; die Überlagerung der kodierten, Phasenabwicklung mit anderen Informationen des Abbildungsbereichs, um einen überlagerten integrierten Informationsgraphen zu erzeugen; Durchführung der geologischen Interpretation und Informationsextraktion des überlagerten integrierten Informationsgraphen, um ein Interpretationsbild der verborgenen Strukturinformationen im Abbildungsbereich zu erzeugen; und Auslesen von verborgenen Strukturinformationen in der Abbildungsregion aus dem Interpretationsbild der verborgenen Strukturinformationen. Nach bestimmten Ausführungsformen, die in der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind, offenbart die vorliegende Erfindung folgende technische Wirkungen: Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Gewinnung von verborgenen geologischen Strukturinformationen aus einem Fernerkundungsbild zur Verfügung. Die Methode beinhaltet hauptsächlich die Durchführung von Phasenanreicherung an Fernerkundungsbilddaten und die Extraktion von Strukturinformationen durch Nutzung räumlicher Merkmale, um Strukturinformationen eines verborgenen Bereichs zu erhalten. Die Methode in der vorliegenden Erfindung kann die Strukturinformationen des verdeckten Bereichs genau, schnell, wirtschaftlich und effektiv interpretieren. Darüber hinaus eignet sich die Methode für die Interpretation von Oberflächenscans, kann verdeckte geologische Strukturinformationen auf der Grundlage einer Oberflächenregion interpretieren und hat relativ gute Anwendungsaussichten bei der Führung von Mineralienexploration, der Erkennung verdeckter Ziele, hydrologischer Ressourcen, Ingenieurwesen usw. Darüberhinaus kann die Methode Zeit, Arbeitskraft und Materialressourcen sparen und mit der Hälfte des Aufwandes bei der Interpretation der verborgenen geologischen Strukturinformationen die doppelte Leistung erzielen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0005] Um die technischen Lösungen in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bzw. im Stand der Technik deutlicher zu beschreiben, werden im Folgenden die in den Ausführungsformen erforderlichen Begleitzeichnungen kurz beschrieben. Figur 1 ist ein Flussdiagramm eines erfindungsgemässen Verfahrens zur Gewinnung von verborgenen geologischen Strukturinformationen aus einem Fernerkundungsbild; Figur 2 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Verfahrens zur Gewinnung von verborgenen geologischen Strukturinformationen aus einem Fernerkundungsbild; und Figur 3 ist ein schematisches Diagramm eines Interpretationsbildes von verdeckten Strukturinformationen und ein Verifikationsergebnis der verdeckten Strukturinformationen gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei Figur 3(a) ein Interpretationsbild von verdeckten Strukturinformationen zeigt, die durch die Anwendung der erfindungsgemässen Methode erhalten wurden, und Figur 3(b) ein schematisches Diagramm einer verifizierten verdeckten Strukturinformation ist.

AUSFÜHRLICHE DARSTELLUNG

[0006] Im Folgenden werden die technischen Lösungen in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Figuren in einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Offenbar sind die beschriebenen Ausführungsformen eher einige als alle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Alle anderen Ausführungsformen, die von einem Fachmann auf der Grundlage der vorliegenden Erfindung ohne schöpferische Anstrengungen hergestellt werden, fallen ebenso in den Schutzbereich dieser Erfindung.

[0007] Ein Ziel dieser Erfindung ist es, eine Methode zur Extraktion verborgener geologischer Strukturinformationen aus einem Fernerkundungsbild bereitzustellen, um die Probleme zu lösen, dass eine bestehende Methode zur Interpretation verborgener geologischer Strukturinformationen hohe Kosten verursacht und geringe Genauigkeit aufweist und verborgene geologische Strukturinformationen auf der Grundlage einer Oberflächenregion nicht interpretieren kann.

[0008] Um die Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung deutlicher und leichter verständlich zu machen, wird im Folgenden die vorliegende Erfindung anhand der beiliegenden Figuren näher beschrieben.

[0009] Figur 1 ist ein Flussdiagramm eines erfindungsgemässen Verfahrens zur Gewinnung von verborgenen geologischen Strukturinformationen aus einem Fernerkundungsbild. Figur 2 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Verfahrens zur Gewinnung von verborgenen geologischen Strukturinformationen aus einem Fernerkundungsbild. Unter Bezugnahme auf Figur 1 und Figur 2 umfasst das erfindungsgemässe Verfahren zur Gewinnung von verborgenen geologischen Strukturinformationen aus einem Fernerkundungsbild insbesondere die folgenden Schritte: Schritt 101: Erhalt eines Bildpaares mit zwei kohärenten Szenen, das in einem vorgegebenen Zeitintervall in derselben Bildregion aufgenommen wird.

[0010] Eine Zielregion wird als Abbildungsbereich verwendet, und ein anfängliches Bildpaar mit mindestens zwei zur Interferenz verfügbaren Szenen wird in derselben Abbildungsregion aufgenommen. Das erste Bildpaar enthält Radar-Bilddaten von zwei Szenen in einem L-Band. Die Radarbilddaten enthalten Intensitäts- und Phaseninformationen, und der Abstand zwischen den Aufnahmezeitpunkten der Radarbilddaten beider Szenen beträgt etwa ein Jahr.

[0011] Ein Bildpaar mit zwei kohärenten Szenen, das in einem vorgegebenen Zeitintervall in einem gleichen Bildbereich aufgenommen wird, wird vorzugsweise aus mehreren Ausgangsbildpaaren ausgewählt, d.h. kohärente Radar-Bilddaten zweier Szenen in einem Zeitintervall von einem Jahr in einem L-Band werden als bevorzugtes Bildpaar für die nachfolgende Verarbeitung ausgewählt.

[0012] Schritt 102: (Vor-)vererarbeitung der Daten jeder Szene im Bildpaar, um ein zu interferierendes Bildpaar zu erzeugen.

[0013] Die (Vor-)verarbeitung, einschließlich Fokussierung, Multi-Look-Verarbeitung, Registrierung, Filterung, radiometrische Kalibrierung, Geometriekorrektur und Verbesserungsverarbeitung, wird auf Daten jeder Szene im bevorzugten Bildpaar durchgeführt, um SLC-Radar-Bilddaten der beiden Szenen als ein zu interferierendes Bildpaar zu erzeugen. Der Vorverarbeitungsprozess des Bildpaares kann beispielsweise durch den Einsatz von Radarverarbeitungssoftware (z.B. GAMMA-Software) realisiert werden.

[0014] Schritt 103: Berechnen einer interferometrische Phase zwischen den SLC-Radarbildern der beiden Szenen im zu interferierenden Bildpaar.

[0015] Ein Radar-Phasen-Prinzip zeigt, dass sich Mikrotopographie- und Kriechinformationen hochpräzise in Phasen ausdrücken lassen. Eine solche mikrotopografische Verformung ist unsichtbar und kann nicht durch ein optisches Verfahren erreicht werden. Um solche Mikrotopographie- und Kriechinformationen zu erhalten, sollte daher eine Radar-Phaseninformationsextraktionsmethode verwendet werden, um schwache Änderungsinformationen aus starken Verformungen zu erhalten. Daher kann die vorliegende Erfindung auch als eine Methode zur verstärkten Verstärkung von schwachen Änderungsinformationen betrachtet werden.

[0016] Wie in Figur 2 gezeigt, umfasst die Phasendifferenzverarbeitung schwacher Informationen in der vorliegenden Erfindung hauptsächlich Phaseninterferenz, Hilfshilfsphasengewinnung, Phasendifferenzverarbeitung und Phasenauswickelung. Das Verfahren zur Verarbeitung von Phaseninterferenzen umfasst drei Datenverarbeitungsverfahren: Phaseninterferenz, Abschätzung der Basislinie und Beseitigung des Erdtrends (earth trend removal).

[0017] Phaseninterferenz bedeutet die Abschätzung von SLC-Bildern des zu interferierenden Bildpaares, um eine interferometrische Phase zwischen ϕ den SLC-Radarbildern der beiden Szenen des zu interferierenden Bildpaares zu berechnen.

[0018] Die interferometrische Phase umfasst die ϕ ϕdefInformation über die Oberflächenverformung während zweier Abbildungszeiten in der Abbildungsregion und beinhaltet auch topographische Informationen ϕtopo, eine Referenzellipsoid-Trendphase, ϕflatdie sich aus einer Erdkrümmung, einem Bahnfehler ϕorbit, einem atmosphärischen Effekt ϕatmosund Rauschinformationen ϕnoiseaus der räumlich-zeitlichen Dekorrelation ergibt, also: ϕ = ϕdef+ ϕtopo+ ϕflat+ ϕorbit+ ϕatmos+ ϕnoise(1)

[0019] Schritt 104: Durchführen einer Basislinienabschätzung entsprechend dem zu interferierenden Bildpaar und der interferometrischen Phase, um eine Basislinie des interferierten Bildpaares zu erhalten.

[0020] Die Basislinienabschätzung wird hauptsächlich zur Schätzung eines Datenmerkmals und der Qualität eines zu störenden Bildes durch Analyse von Satellitenbahninformationen eingesetzt. In der vorliegenden Erfindung wird die Basislinienabschätzung in Abhängigkeit vom zu interferierenden Bildpaar und der interferometrischen Phase durchgeführt, um die Basislinie des interferierten Bildpaares ϕ zu erhalten. Die Grundlinie des Interferenzbildpaares umfasst eine horizontale und eine vertikale Grundlinie.

[0021] Schritt 105: Entfernen eines Flache-Erde-Effekts (Flat-Earth-Effect) der Abbildungsregion entsprechend der interferierten Bildpaar-Basislinie und der interferometrischen Phase, um nach der Flache-Erde-Entfernung eine interferometrische Phase zu erzeugen.

[0022] Während der Interferenzverarbeitung kann ein Bahnparameter verwendet werden, um den Referenzellipsoid-Phasentrend ϕflatzu entfernen. Im Allgemeinen ist bei einer relativ kurzen Basislinie der Bahnfehler ϕorbitrelativ klein und kann ignoriert werden, während die Rauschinformation durch Filterung unterdrückt werden kann ϕnoise. Ein durch den atmosphärischen Effekt verursachter Messfehler ϕatmosmanifestiert sich als niederfrequente Information im räumlichen Maßstab und kann ignoriert werden.

[0023] Der Flache-Erde-Effekt der Zielregion wird mit Hilfe des Bildpaares Basislinie und der interferometrischen Phase entfernt, um die interferometrische Phase ϕynach der Entfernung der flachen Erde zu erhalten. Die interferometrische Phase ϕynach der ebenen Erdentfernung, die nach der vorhergehenden Bearbeitung erhalten wurde, umfasst hauptsächlich eine Mikrotopographiephase und eine Mikrodeformationsphase, d.h.: ϕy= ϕdef+ ϕtopo(2)

[0024] Schritt 106: Erhalt einer Elevationsphase der bildgebenden Region.

[0025] Der Prozess der Gewinnung einer Hilfsanhebungsphase umfasst hauptsächlich die Umschaltung der Anhebungsphase und den Konstruktionsprozess eines Hilfsunterdrückungsparameters. Zuerst wird ein digitales Höhenmodell (DEM) der bildgebenden Region erhalten und eine Höhenphase ϕmder bildgebenden Region durch Höhenphasenumschaltung entsprechend der Höheninformation (d.h. Höheninformation m) im DEM erzeugt. Dieser Prozess kann mit Hilfe von Software realisiert werden.

[0026] Schritt 107: Bestimmung einer differentiellen Phase entsprechend der interferometrischen Phase nach der ebenen Erdbeseitigung bzw. -abtragung und der Höhenphase.

[0027] Ein Hauptprinzip der vorliegenden Erfindung ist, dass Merkmale der Mikrogeomorphologie und Mikrodeformation verborgene Strukturinformationen widerspiegeln können, und die geologische Feldinterpretation wird ebenfalls auf der Grundlage der Mikrogeomorphologie und Mikrodeformation durchgeführt. Einige verborgene Strukturen hängen tatsächlich mit der Mikrogeomorphologie und der Mikrodeformation zusammen. Herkömmliche interferometrische Radargeräte mit synthetischer Apertur (INSAR) und D-INSAR (Differential InSAR) konzentrieren sich jedoch nur auf die offensichtliche Geomorphologie und schwerwiegende Deformationen, ignorieren aber die Mikrodeformation. Daher ist deren Genauigkeit bei der Interpretation verdeckter Strukturen gering.

[0028] In der vorliegenden Erfindung kann die Mikrotopographie und Mikroverformung durch die Einstellung eines virtuellen Verstärkungsparameters verbessert werden K, um die Genauigkeit bei der Interpretation verdeckter Strukturinformationen zu erhöhen.

[0029] Das Verfahren zur Gewinnung einer Hilfsanhebungsphase in der vorliegenden Erfindung umfasst ferner die Voreinstellung von Höheninformationen. Unter der Annahme, dass es sich bei der Höheninformation um eine Höheninformation m handelt, kann die ϕmPhaseninformation durch eine Höhenphasenumschaltung gewonnen werden. Ein Hilfsunterdrückungsparameter (d.h. ein Phasenformat K zur Überprüfung von Informationsparametern) wird konstruiert, um starke Störungen zu unterdrücken und schwache Störungen zu verstärken.

[0030] Es wird das Phasenformat K zur Überprüfung der Informationsparameter eingeführt, um aus der Phaseninformation eine Hilfsanhebungsphase zu erhalten ϕxϕm: ϕx= K × ϕm(3) wobei ϕmdie Elevationsphase, K das Phasenformat der Überprüfung von Informationsparametern und die Hilfs-Elevationsphase ϕxist.

[0031] Die differentielle Phasenkorrektur wird auf der Hilfs-Elevationsphase ϕxdurchgeführt, um starke Verformungsinformationen zu unterdrücken und schwache Verformungsinformationen zu verbessern oder zu verstärken. Konkret beinhaltet die Phasendifferenzverarbeitung die Bestimmung einer differentiellen Phase ϕzentsprechend der interferometrischen Phase ϕynach der ebenen Erdabtragung und der Hilfserhebungsphase ϕx. ϕz= ϕy- ϕx(4)

[0032] Schritt 108: Durchführung des Abwickelns der Phase (phase unwrapping) entsprechend der Differenzphase durch, um eine abgewickelte Phase zu erzeugen.

[0033] Die Phaseabwicklung umfasst speziell: Durchführung des Phasenabwickelns nach der Differentialphase ϕzunter Verwendung einer Zweigschnittbereichswachstumsmethode, einer Minimum Cost Flow Methode, einer Methode der kleinsten Quadrate, einer Mehrgittermethode oder eines Greenschen Funktionsverfahrens, um die abgewickelte Phase zu erzeugen. Der oben erwähnte Phasenabwickelungsprozess kann mit Hilfe von Software realisiert werden.

[0034] Schritt 109: Durchführung einer Geokodierung entsprechend der Phasenabwicklung, um eine kodierte Phasenabwicklung zu erzeugen.

[0035] Die Phasenabwickelung und Geokodierung erfolgt auf der ϕzdurch die Phasendifferenzverarbeitung ermittelten Phase unter Verwendung der Hilfshöhenphase, wobei die Geokodierung hauptsächlich zur Eingabe von geographischen Koordinaten für ein Bild unter Verwendung von Satellitenbahnparametern verwendet wird. Verdeckte Strukturinformationen können durch geologische Interpretation aus einem kodierten Bild extrahiert werden.

[0036] In der vorliegenden Erfindung wird die Geokodierung nach der Phasenabwicklung durchgeführt, um eine kodierte Phasenabwicklung zu erzeugen, wobei die kodierte Phasenabwicklung Koordinateninformationen der Abbildungsregion enthält, d.h. Längen- und Breitengradinformationen von Punkten in der Zielregion.

[0037] Schritt 110: Überlagern der kodierten Phasenabwicklung mit anderen Informationen des Abbildungsbereichs, um einen überlagerten integrierten Informationsgraphen zu erzeugen.

[0038] Ein Verfahren zur Gewinnung von Strukturinformationen in der vorliegenden Erfindung umfasst nach Figur 2 im Wesentlichen drei Schritte: Informationsüberlagerung, Informationsanalyse, geologische Interpretations- und Informationsextraktion.

[0039] Der Prozess der Informationsüberlagerung umfasst: Erhalten von geologischen Informationen, Strukturinformationen und einem optischen Fernerkundungsbild einer Zielregion; und Überlagern einer kodierten, nicht abgewickelten Phase, der geologischen Informationen, der Strukturinformationen und des optischen Fernerkundungsbildes unter Verwendung einer GIS-Plattform (Geographisches Informationssystem oder Geoinformationssystem), um einen überlagerten integrierten Informationsgraphen zu erhalten.

[0040] Das GIS kann verschiedene Arten von relevanten Informationen nach bestimmten Koordinaten von Bodenobjektinformationen überlagern. Wenn das GIS zur Überlagerung von Multi-Element-Informationen verwendet wird, müssen zunächst genaue Notizen für die Projektionsparameter der verschiedenen Informationen bereitgestellt werden, und die Projektionsparameter der Informationen müssen vereinheitlicht werden, so dass ein gleiches Erdmodell, ein gleicher Projektionsmodus, eine gleiche Markierung usw. für die Informationen verwendet werden, um Positionsfehler oder andere Fehler zu vermeiden. Dann wird für jede Art von Information eine Schicht bereitgestellt. Zum Beispiel, wenn MAPGIS (ein allgemeines Hilfsprogramm: Software für geographische Informationssysteme) für die Verarbeitung verwendet wird, muss auf einigen Karten eine Reorganisation von „Punkt“, „Linie“ oder „Gebiet“ durchgeführt werden. „Punkt“ steht für Text- und Markierungsinformationen; „Linie“ steht für eine Verwerfung, verschiedene geologische Grenzen usw.; und „Fläche“ steht für einen geologischen Körper usw. Abschließend werden mit Hilfe der GIS-Plattform verschiedene Informationsarten überlagert und ein überlagerter integrierter Informationsgraph ausgegeben. Der überlagerte integrierte Informationsgraph umfasst eine vektorisierte Fernerkundungsschicht, eine Strukturschicht und eine geologische Schicht.

[0041] Schritt 111: Durchführung der geologischen Interpretation und Informationsextraktion auf dem überlagerten integrierten Informationsgraphen, um ein Interpretationsbild der verborgenen Strukturinformationen im Abbildungsbereich zu erzeugen.

[0042] Die Projektionstransformation und die Koordinatenregistrierung werden auf der vektorisierten Fernerkundungsschicht, der strukturellen Schicht und der geologischen Schicht unter Verwendung der GIS-Plattform durchgeführt; und es wird eine Schnittmengenanalyse, Diskriminanzanalyse, gewichtete Überlagerungsanalyse oder eine andere umfassende Verarbeitung durchgeführt, um eine Form, Intensität und Raumverteilungsregel und deren Bedeutung zu untersuchen, um vorläufig eine Struktur zu identifizieren. Darüberhinaus werden verschiedene Arten von Informationen auf der GIS-Plattform umfassend analysiert. Dann, mit Bezug auf Hilfsinformationen, die durch geologische Felduntersuchungen, die Global Positioning System (GPS)-Positionierungstechnologie usw. gewonnen wurden, wird eine geologische Interpretationsmethode verwendet, um die Struktur auf der Grundlage der umfassenden Analyse von Multi-Quellen-Informationen genau zu identifizieren, um ein Interpretationsbild der verborgenen Strukturinformationen zu erzeugen. Aus der identifizierten Struktur können Strukturinformationen entsprechend dem Interpretationsbild der verborgenen geologischen Strukturinformationen extrahiert werden.

[0043] Schritt 112: Auslesen von verdeckten Strukturinformationen in der Abbildungsregion aus dem Interpretationsbild der verdeckten Strukturinformationen.

[0044] Das Interpretationsbild der verdeckten Strukturinformationen umfasst verdeckte Strukturinformationen wie z.B. einen verdeckten Hauptfehler, einen verdeckten Fehler, einen spekulativen verdeckten Fehler und eine kreisförmige Struktur. Verdeckte Strukturinformationen in der Abbildungsregion können aus dem Interpretationsbild der verdeckten Strukturinformationen ausgelesen werden.

[0045] Weiterhin wird die Genauigkeit der Methode zur Gewinnung von verborgenen geologischen Strukturinformationen aus einem Fernerkundungsbild in dieser Erfindung überprüft.

[0046] Radar-Intensitätsbilder, optische Fernerkundungsinformationen und Informationen über geologische Felduntersuchungen, geologische Informationen usw. werden verwendet, um die Genauigkeit der verborgenen Strukturinformationen zu überprüfen und zu verifizieren, die mit der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Methode gewonnen werden. So wird z. B. anhand von Informationen wie Vegetation und Wassergehalt ermittelt, ob die Strukturinformationen korrekt sind. Ein Verifikationsergebnis ist in Figur 3 dargestellt. Figur 3(a) ist ein Interpretationsbild von verborgenen Strukturinformationen, die durch die Anwendung der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Methode erhalten wurden. Ein Pfeil in Figur 3(a) zeigt eine extrahierte, verdeckte Struktur an. Figur 3(b) ist eine schematische Darstellung der verifizierten verdeckten Strukturinformationen. Aus Figur 3(b) geht hervor, dass die verdeckte Struktur, die mit der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Methode extrahiert wurde, mit Merkmalen wie der tatsächlichen kontinuierlichen Vegetationsverteilung übereinstimmt. Durch die Überprüfung anhand einer Vielzahl von experimentellen Ergebnissen liegt die Interpretationsgenauigkeit der Methode zur Gewinnung von verborgenen geologischen Strukturinformationen aus einem Fernerkundungsbild in der vorliegenden Erfindung bei über 80%. Die vorliegende Erfindung zeichnet sich durch geringe Kosten und hohe Genauigkeit aus und ist für die Interpretation von Oberflächenscans geeignet.

[0047] Die vorliegende Erfindung bietet eine neue Methode zur Gewinnung von Strukturinformationen aus einem verborgenen Bereich in einer bestimmten Tiefe unter der Erde durch Fernerkundung. Die Methode ist anwendbar auf die Extraktion von verdeckten Strukturinformationen eines quartären verdeckten Bereichs, eines lößverdeckten Bereichsund eines gobiverdeckten Bereichs. In der vorliegenden Erfindung wird eine Radar-Phasenanreicherung durchgeführt, und Strukturinformationen können durch eine umfassende Analyse räumlicher Merkmale extrahiert werden. In diesem Fall kann die Methode die Probleme lösen, dass es schwierig ist, Informationen über die unterirdische Struktur eines verborgenen Gebietes zu erhalten, und dass die Strukturinformationen eines verborgenen Gebietes nicht durch Fernerkundung usw. gefunden werden können. Die erfindungsgemässe Methode umfasst hauptsächlich die Durchführung von Phasenanreicherung von Fernerkundungsdaten und die Extraktion von Strukturinformationen durch Nutzung räumlicher Merkmale, um Strukturinformationen eines verborgenen Bereichs zu erhalten. Die Methode kann genau, schnell, ökonomisch und effektiv die Strukturinformationen des verborgenen Bereichs interpretieren und hat relativ gute Anwendungsaussichten bei der Führung der Mineralienexploration, der Entdeckung verborgener Ziele, der Hydrologie-Ressourcen, der Technik usw. Darüber hinaus kann die Methode Zeit, Arbeitskraft und materielle Ressourcen sparen, kann die doppelte Leistung mit der Hälfte der Anstrengungen aufgrund neuer Technologie-Entwicklungen in Wissenschaft und Technik erhalten.

[0048] In dieser Spezifikation werden die Grundsätze und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung an konkreten Beispielen veranschaulicht. Die Beschreibung der vorstehenden Ausführungsformen dient dem Verständnis der Methode der vorliegenden Erfindung und ihrer Grundprinzipien. Darüberhinaus kann ein Fachmann verschiedene Modifikationen in Bezug auf spezifische Ausführungsformen und Anwendungsbereiche nach der Lehre der vorliegenden Erfindung vornehmen. Der Inhalt dieser Spezifikation ist daher nicht als eine Beschränkung der vorliegenden Erfindung zu verstehen.

Claims (5)

1. Verfahren zum Extrahieren verborgener geologischer Strukturinformationen aus einem Fernerkundungsbild, wobei das Verfahren umfasst: Erhalt eines Bildpaares mit zwei kohärenten Szenen, das in einem vorgegebenen Zeitintervall in derselben Bildregion aufgenommen wird; Verarbeitung von Daten jeder Szene in dem Bildpaar, um ein zu interferierendes Bildpaar zu erzeugen, wobei das zu interferierende Bildpaar Single-Look-Komplex (SLC)-Radarbilder der beiden Szenen umfasst; Berechnen einer interferometrischen Phase zwischen den SLC-Radarbildern der beiden Szenen in dem zu interferierenden Bildpaar, wobei die interferometrische Phase während zweier Abbildungszeiten in dem Abbildungsbereich die folgenden Informationen umfasst: Oberflächendeformationsinformationen, topographische Informationen, eine Referenzellipsoid-Trendphase, die sich aus einer Erdkrümmung, einem Bahnfehler, einem atmosphärischen Effekt und Rauschinformationen, die sich aus der räumlich-zeitlichen Dekorrelation ergeben; Durchführung einer Basislinienschätzung entsprechend dem zu interferierenden Bildpaar und der interferometrischen Phase, um eine interferierte Bildpaar-Basislinie zu erhalten; Entfernen eines Flache-Erde-Effekts des Abbildungsbereichs gemäß der interferierten Bildpaar-Basislinie und der interferometrischen Phase, um eine interferometrische Phase nach der Entfernung des flachen Erde-Effekts zu erzeugen, wobei die interferometrische Phase nach der Entfernung des flachen Erde-Effekts die Oberflächendeformationsinformation und die topographische Information während zweier Abbildungszeiten in dem Abbildungsbereich umfasst; die Gewinnung einer Elevationsphase des Abbildungsbereichs; die Bestimmung einer differentiellen Phase entsprechend der interferometrischen Phase nach der ebenen Erdabtragung und der Elevationsphase; Durchführung des Phasenabwickelns entsprechend der differentiellen Phase zur Erzeugung einer abgewickelten Phase; Durchführung einer Geokodierung entsprechend der abgewickelten Phase zur Erzeugung einer kodierten abgewickelten Phase, wobei die kodierte abgewickelte Phase Koordinateninformationen des Abbildungsbereichs enthält; die Überlagerung der kodierten Phasenabwicklung mit anderen Informationen des Abbildungsbereichs, um einen überlagerten integrierten Informationsgraphen zu erzeugen; Durchführung der geologischen Interpretation und Informationsextraktion des überlagerten integrierten Informationsgraphen, um ein Interpretationsbild der verborgenen Strukturinformationen im Abbildungsbereich zu erzeugen; und Auslesen von verborgenen Strukturinformationen in der Abbildungsregion aus dem Interpretationsbild der verborgenen Strukturinformationen.

2. Verfahren zum Extrahieren von verborgenen geologischen Strukturinformationen aus einem Fernerkundungsbild nach Anspruch 1, wobei die Gewinnung einer Höhenphase des Abbildungsbereichs speziell umfasst: die Gewinnung eines digitalen Höhenmodells (DEM) der Abbildungsregion; und Erzeugung der Elevationsphase ϕmder bildgebenden Region durch Elevationsphasenumschaltung entsprechend der Elevationsinformation im DEM.

3. Verfahren zur Extraktion verborgener geologischer Strukturinformationen aus einem Fernerkundungsbild nach Anspruch 2, wobei die Bestimmung einer differentiellen Phase entsprechend der interferometrischen Phase nach ebener Erdbeseitigung und der Erhebungsphase speziell umfasst: Bestimmen einer Hilfsanhebungsphase ϕxentsprechend der Anhebungsphase ϕmunter Verwendung einer Formel ϕx= K × ϕm, wobei K ein Phasenformat zur Überprüfung von Informationsparametern ist; und Bestimmung der differentiellen Phase ϕzentsprechend der interferometrischen Phase ϕynach der ebenen Erdbeseitigung und der Hilfserhebungsphase ϕxmit Hilfe einer Formel ϕz= ϕy- ϕx.

4. Verfahren zur Extraktion verborgener geologischer Strukturinformationen aus einem Fernerkundungsbild nach Anspruch 3, wobei die Durchführung des Phasenabwickeln entsprechend der differentiellen Phase zur Erzeugung einer abgewickelten Phase speziell umfasst: Durchführung des Phasenabwickelns nach der Differentialphase ϕzunter Verwendung einer Zweigschnittbereichswachstumsmethode, einer Minimum Cost Flow Methode, einer Methode der kleinsten Quadrate, einer Mehrgittermethode oder einer Greenschen Funktionsmethode, um die abgewickelte Phase zu erzeugen.

5. Verfahren zum Extrahieren verborgener geologischer Strukturinformationen aus einem Fernerkundungsbild nach Anspruch 4, wobei das Überlagern der kodierten, nicht abgewickelten Phase mit anderen Informationen des Abbildungsbereichs zur Erzeugung eines überlagerten integrierten Informationsgraphen speziell umfasst: die Überlagerung der kodierten Phasenabwicklung mit geologischen Informationen, Strukturinformationen und einem optischen Fernerkundungsbild der Abbildungsregion, um den überlagerten integrierten Informationsgraphen zu erzeugen.