JP6106285B2 - 衛星レーダー干渉度のイオン歪み補正方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、衛星レーダー干渉度のイオン歪みの補正方法及びその装置に関するものであって、より詳しくは、衛星レーダー干渉度のイオン層歪みの位相とＭＡＩ干渉度の位相が線形関係であることを用いて衛星レーダーの画像に現れるイオン層歪みの現象をより効果的に除去するための方法及びその装置に関するものである。

近年開発された衛星レーダー干渉技法（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ；ＩｎＳＡＲ）は、二次元的に数十ｋｍ２以上の広い地域で数ｃｍ乃至数ｍｍ程度の測定敏感度を持って地表変位を観測するのに成功的に用いられてきた技術である。

過去１５年間でレーダー干渉技法は地震、火山、氷河、山崩れ、地下水ポンプ、埋立地沈下、廃鉱山沈下等に活用されてきた。このようなレーダー干渉技法によって生成されるデータをレーダー干渉度というが、これからアンテナの観測方向（ｌｉｎｅ−ｏｆ−ｓｉｇｈｔ；ＬＯＳ）に精密地表変位を観測することができる。

しかし、このような技術は、単に観測方向への一次元の地表変位のみを観測することができるため、地震活動、火山噴出、山崩れ、氷河移動等において地表変位のメカニズムを立体的に分析するのに限界があった。これによって、多くの研究者はこのようなデメリットを克服するために、二次元又は三次元の地表変位を観測するための研究を活発に行ってきた。

その例として、経路（ｐａｔｈ）の異なる多数枚の画像からレーダー干渉技法を用いてｇｒｏｕｎｄ ｒａｎｇｅ方向と地表の垂直方向の地表変位を決定する方法が知られているが、これは飛行方向への地表変位を観測することができないというデメリットを持っていた。

また、二つの画像又は様々な画像間の相関係数を用いる方法が提案され、三次元の地表変位を観測するのに広く用いられていたが、これは測定された地表変位の精度が非常に低いため、数十ｃｍ以上の地表変位にのみ適用できることができた。

反面、最近開発された飛行方向への地表変位の観測精度を向上させるＭＡＩ（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｐｅｒｔｕｒｅ ＳＡＲ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）技法は、ｓｐｌｉｔ−ｂｅａｍ ＩｎＳＡＲ処理を介してｆｏｒｗａｒｄ−ｌｏｏｋｉｎｇ干渉度とｂａｃｋｗａｒｄ−ｌｏｏｋｉｎｇ干渉度を製作し、この二つの異なる二つの干渉度からＭＡＩ干渉度を生成する。このような方法は、相関係数を用いる方法に比べて精度が非常に高く、ＥＲＳ ＳＡＲの衛星画像を用いる場合、０．６のコヒーレンス（ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ）で約８ｃｍの精度に飛行方向の地表変位を観測することができることが知られている。また、ＡＬＯＳ ＰＡＬＳＡＲの衛星画像を用いる場合、三次元の地表変位を東の方と垂直方向にそれぞれ約２ｃｍの精度に、北の方に約４ｃｍ以下の精度に観測できることが知られている。

これによって、韓国登録特許第１０−１１１１６８９号「三次元の地表変位抽出方法及びその装置」では、衛星レーダー干渉度とＭＡＩ干渉度を用いて視線方向の地表変位と飛行方向の地表変位を抽出し、これらの地表変位から三次元の地表変位を精密に抽出する技術を提示する。

しかし、前記先行技術は、衛星レーダー干渉度を用いて精密な地表変位を観測することができるというメリットはあるが、時に応じて衛星レーダー干渉度がイオン層の変化によってストライプ効果等のような深刻な歪みを有し得るというデメリットがある。即ち、前記先行技術は、ＭＡＩ資料を製作する段階でフラットアース（Ｆｌａｔ ｅａｒｔｈ）位相と高度位相を除去し、整合誤差により生じる残余の位相を除去して、精度を高めようとする努力を提案したが、イオン層の変化による歪み効果を根本的には解決できていない。

このような衛星レーダー干渉度に現れる歪みは補正されなければならないが、これまでは精度の問題のため、イオン層の歪みを効率的に除去することができる技法が開発できていない。

従って、このような衛星レーダー干渉度に現れるイオン層歪みの現象を補正すると共に、精度を満たすことができる方法が要求される。

本発明は、衛星レーダー干渉度を用いて精密な地表変位を観測しようとすることを目的とする。

本発明は、地球のイオン層の変化によって衛星レーダー干渉度に現れるイオン歪みの現象を補正しようとすることを目的とする。

本発明は、精度のため衛星レーダー干渉度のイオン層の歪みを除去することができなかった問題を解決しようとすることを目的とする。

本発明は、イオン歪みの現象を補正した衛星レーダー干渉度を地震及び火山による地表変位観測、山崩れ観測、樹木高度観測、地盤沈下観測等のような多様な災害分野に活用しようとすることを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明の一実施例による衛星レーダー干渉度のイオン歪み補正方法は、ＭＡＩ干渉度の製作段階、変換ＭＡＩ干渉度の製作段階、イオン歪み干渉度の製作段階及び補正された衛星レーダー干渉度の獲得段階を含む。

前記ＭＡＩ干渉度の製作段階は、ＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ）衛星レーダー干渉度を用いて、ＭＡＩ（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｐｅｒｔｕｒｅ ＳＡＲ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）干渉度を製作する。前記変換ＭＡＩ干渉度の製作段階は、前記ＭＡＩ干渉度の位相を用いて、イオン層歪みの位相の方位方向の微分値を示す変換ＭＡＩ干渉度を製作する。前記イオン歪み干渉度の製作段階は、前記変換ＭＡＩ干渉度を用いてイオン歪み干渉度を製作する。前記補正された衛星レーダー干渉度の獲得段階は、前記衛星レーダー干渉度から前記製作されたイオン歪み干渉度を除去し、補正された衛星レーダー干渉度を獲得する。

また、本発明は、前記ＭＡＩ干渉度の製作段階以降に前記衛星レーダー干渉度の位置と前記ＭＡＩ干渉度の位置を整合するＭＡＩ干渉度の整合段階をさらに含む。

前記変換ＭＡＩ干渉度の製作段階は、前記ＭＡＩ干渉度の位相を前記衛星レーダー干渉度の位相に対する方位方向の微分値を用いて前記変換ＭＡＩ干渉度の位相を製作する。

前記ＭＡＩ干渉度の製作段階は、ＳＡＲセンサーが一つの目標物を撮影した回数のうち、ビームの中心の前方で観測された回数のみを圧縮して前方観測のＳＡＲ画像を製作し、このような前方観測のＳＡＲ画像を二回観測して計算された位相差から製作された前方観測のレーダー干渉度と、ＳＡＲセンサーが一つの目標物を撮影した回数のうち、ビームの中心の後方で観測された回数のみを圧縮して後方観測のＳＡＲ画像を製作し、このような後方観測のＳＡＲ画像を二回観測して計算された位相差から製作された後方観測のレーダー干渉度の位相差を用いて製作する。

前記イオン歪み干渉度を製作する段階は、変換ＭＡＩ干渉度を方位方向に積分して製作し、前記衛星レーダー干渉度と前記イオン歪み干渉度との間に相関性を有するという仮定の下に決定される積分定数を用いて積分する。

前記イオン歪み干渉度を製作する段階は、積分定数を０と仮定し、初期のイオン歪み干渉度を製作する段階と、前記衛星レーダー干渉度と前記初期のイオン歪み干渉度の差から誤差干渉度を製作する段階と、前記方位方向に前記誤差干渉度の平均を求めて、距離方向による初期の積分定数を計算する段階と、前記初期の積分定数から不連続的な位置を見つけて補正の積分定数を計算する段階と、前記初期のイオン歪み干渉度に前記補正の積分定数を加える段階とを含む。

一方、本発明の一実施例による衛星レーダー干渉度のイオン歪み補正装置は、前方観測のレーダー干渉度の製作部、後方観測のレーダー干渉度の製作部、衛星レーダー干渉度の製作部、ＭＡＩ干渉度の製作部、ＭＡＩ干渉度の整合部、変換ＭＡＩ干渉度の製作部、イオン歪み干渉度の製作部及び補正の衛星レーダー干渉度の獲得部を含む。

前記前方観測のレーダー干渉度の製作部は、ＳＡＲセンサーが一つの目標物を撮影した回数のうち、ビームの中心の前方で観測された回数のみを圧縮して前方観測のＳＡＲ画像を製作し、このような前方観測のＳＡＲ画像を二回観測して計算された位相差から前記前方観測のレーダー干渉度を製作する。前記後方観測のレーダー干渉度の製作部は、ＳＡＲセンサーが一つの目標物を撮影した回数のうち、ビームの中心の後方で観測された回数のみを圧縮して後方観測のＳＡＲ画像を製作し、このような後方観測のＳＡＲ画像を二回観測して計算された位相差から後方観測のレーダー干渉度を製作する。前記衛星レーダー干渉度の製作部は、前記前方観測のレーダー干渉度と前記後方観測のレーダー干渉度を製作する。前記ＭＡＩ干渉度の製作部は、前記衛星レーダー干渉度の前方観測レーダー干渉度と後方観測レーダー干渉度との位相差を用いて、前記ＭＡＩ干渉度を製作する。前記ＭＡＩ干渉度の整合部は、前記衛星レーダー干渉度の位置を用いて前記衛星レーダー干渉度と前記ＭＡＩ干渉度の位置を整合する。前記変換ＭＡＩ干渉度の製作部は、前記ＭＡＩ干渉度の位相を用いてイオン層歪みの位相の方位方向の微分値を示す変換ＭＡＩ干渉度を製作する。前記イオン歪み干渉度の製作部は、前記変換ＭＡＩ干渉度を方位方向に積分し、前記イオン歪み干渉度を製作する。前記補正の衛星レーダー干渉度の獲得部は、前記衛星レーダー干渉度から前記製作されたイオン歪み干渉度を除去し、補正の衛星レーダー干渉度を獲得する。

このとき、前記イオン歪み干渉度の製作部は、積分定数を０と仮定し、初期のイオン歪み干渉度を製作し、前記衛星レーダー干渉度と前記初期のイオン歪み干渉度の差から誤差干渉度を製作し、前記方位方向に前記誤差干渉度の平均を求めて、距離方向による初期の積分定数を計算し、前記初期の積分定数から不連続的な位置を見つけて補正の積分定数を計算し、前記初期のイオン歪み干渉度に前記補正の積分定数を加えることによって、前記イオン歪み干渉度を製作する。

本発明は、衛星レーダー干渉度を用いて精密な地表変位を観測することができるという効果がある。

本発明は、地球のイオン層の変化によって衛星レーダー干渉度に現れるイオン歪みの現象を補正することができるという効果がある。

本発明は、精度のため衛星レーダー干渉度のイオン層の歪みを除去することができなかった問題を解決することができるという効果がある。

本発明は、ＭＡＩ干渉度の精密観測能力とＭＡＩ干渉度と衛星レーダー干渉度のイオン歪みとの間の関係を用いて、衛星レーダー干渉度に現れるイオン歪みの現象を補正することができるという効果がある。

本発明は、衛星レーダーの画像で最も大きな歪みが発生するイオン層の歪みを補正することによって、衛星レーダーの画像の活用性を高めることができるという効果がある。

本発明は、イオン歪みの現象を補正した衛星レーダー干渉度を地震及び火山による地表変位観測、山崩れ観測、樹木高度観測、地盤沈下観測等のような多様な災害分野に活用することによって、精度が向上した結果を得ることができるという効果がある。

本発明は、国家の衛星産業の拡大及び関連企業の活性化に寄与することができるという効果がある。

本発明による衛星レーダー干渉度のイオン歪み補正装置の概略的なブロック図である。 本発明による衛星レーダー干渉度のイオン歪み補正方法の全体のフローを示す図である。 本発明の一実施例による衛星レーダーの位相とＭＡＩの位相の線形回帰分析を示す図である。 本発明の一実施例によるＭＡＩ干渉度と線形回帰分析を介して製作された変換ＭＡＩ干渉度を示す図である。 本発明の一実施例で変換ＭＡＩ干渉度から計算された初期の積分定数と補正の積分定数を示す図である。 本発明の一実施例で変換ＭＡＩ干渉度から製作されたイオン歪み干渉度を示す図である。 本発明の一実施例でイオン歪みの補正前と後の衛星レーダー干渉度を示す図である。 本発明の一実施例による本特許で考案した方法によるイオン歪みの補正前と後の衛星レーダー干渉度とイオン歪み干渉度のフーリエ変換によるパワースペクトルを示す図である。

このような目的を達成するために、本発明の一実施例による衛星レーダー干渉度のイオン歪み補正方法は、ＭＡＩ干渉度の製作段階、変換ＭＡＩ干渉度の製作段階、イオン歪み干渉度の製作段階及び補正された衛星レーダー干渉度の獲得段階を含む。

前記ＭＡＩ干渉度の製作段階は、 ＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ）衛星レーダー干渉度を用いて、ＭＡＩ（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｐｅｒｔｕｒｅ ＳＡＲ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）干渉度を製作する。前記変換ＭＡＩ干渉度の製作段階は、前記ＭＡＩ干渉度の位相を用いて、イオン層歪みの位相の方位方向の微分値を示す変換ＭＡＩ干渉度を製作する。前記イオン歪み干渉度の製作段階は、前記変換ＭＡＩ干渉度を用いてイオン歪み干渉度を製作する。前記補正された衛星レーダー干渉度の獲得段階は、前記衛星レーダー干渉度から前記製作されたイオン歪み干渉度を除去し、補正された衛星レーダー干渉度を獲得する。

また、本発明は、前記ＭＡＩ干渉度の製作段階以降に前記衛星レーダー干渉度の位置と前記ＭＡＩ干渉度の位置を整合するＭＡＩ干渉度の整合段階をさらに含む。

前記変換ＭＡＩ干渉度の製作段階は、前記ＭＡＩ干渉度の位相を前記衛星レーダー干渉度の位相に対する方位方向の微分値を用いて前記変換ＭＡＩ干渉度の位相を製作する。

前記ＭＡＩ干渉度の製作段階は、ＳＡＲセンサーが一つの目標物を撮影した回数のうち、ビームの中心の前方で観測された回数のみを圧縮して前方観測のＳＡＲ画像を製作し、このような前方観測のＳＡＲ画像を二回観測して計算された位相差から製作された前方観測のレーダー干渉度と、ＳＡＲセンサーが一つの目標物を撮影した回数のうち、ビームの中心の後方で観測された回数のみを圧縮して後方観測のＳＡＲ画像を製作し、このような後方観測のＳＡＲ画像を二回観測して計算された位相差から製作された後方観測のレーダー干渉度の位相差を用いて製作する。

前記イオン歪み干渉度を製作する段階は、変換ＭＡＩ干渉度を方位方向に積分して製作し、前記衛星レーダー干渉度と前記イオン歪み干渉度との間に相関性を有するという仮定の下に決定される積分定数を用いて積分する。

前記イオン歪み干渉度を製作する段階は、積分定数を０と仮定し、初期のイオン歪み干渉度を製作する段階と、前記衛星レーダー干渉度と前記初期のイオン歪み干渉度の差から誤差干渉度を製作する段階と、前記方位方向に前記誤差干渉度の平均を求めて、距離方向による初期の積分定数を計算する段階と、前記初期の積分定数から不連続的な位置を見つけて補正の積分定数を計算する段階と、前記初期のイオン歪み干渉度に前記補正の積分定数を加える段階とを含む。

一方、本発明の一実施例による衛星レーダー干渉度のイオン歪み補正装置は、前方観測のレーダー干渉度の製作部、後方観測のレーダー干渉度の製作部、衛星レーダー干渉度の製作部、ＭＡＩ干渉度の製作部、ＭＡＩ干渉度の整合部、変換ＭＡＩ干渉度の製作部、イオン歪み干渉度の製作部及び補正の衛星レーダー干渉度の獲得部を含む。

前記前方観測のレーダー干渉度の製作部は、ＳＡＲセンサーが一つの目標物を撮影した回数のうち、ビームの中心の前方で観測された回数のみを圧縮して前方観測のＳＡＲ画像を製作し、このような前方観測のＳＡＲ画像を二回観測して計算された位相差から前記前方観測のレーダー干渉度を製作する。前記後方観測のレーダー干渉度の製作部は、ＳＡＲセンサーが一つの目標物を撮影した回数のうち、ビームの中心の後方で観測された回数のみを圧縮して後方観測のＳＡＲ画像を製作し、このような後方観測のＳＡＲ画像の二回観測して計算された位相差から後方観測のレーダー干渉度を製作する。前記衛星レーダー干渉度の製作部は、前記前方観測のレーダー干渉度と前記後方観測のレーダー干渉度を製作する。前記ＭＡＩ干渉度の製作部は、前記衛星レーダー干渉度の前方観測のレーダー干渉度と後方観測のレーダー干渉度の位相差を用いて、前記ＭＡＩ干渉度を製作する。前記ＭＡＩ干渉度の整合部は、前記衛星レーダー干渉度の位置を用いて前記衛星レーダー干渉度と前記ＭＡＩ干渉度の位置を整合する。前記変換ＭＡＩ干渉度の製作部は、前記ＭＡＩ干渉度の位相を用いてイオン層歪みの位相の方位方向の微分値を示す変換ＭＡＩ干渉度を製作する。前記イオン歪み干渉度の製作部は、前記変換ＭＡＩ干渉度を方位方向に積分し、前記イオン歪み干渉度を製作する。前記補正衛星レーダー干渉度の獲得部は、前記衛星レーダー干渉度から前記製作されたイオン歪み干渉度を除去し、補正の衛星レーダー干渉度を獲得する。

このとき、前記イオン歪み干渉度の製作部は、積分定数を０と仮定し、初期のイオン歪み干渉度を製作し、前記衛星レーダー干渉度と前記初期のイオン歪み干渉度の差から誤差干渉度を製作し、前記方位方向に前記誤差干渉度の平均を求めて、距離方向による初期の積分定数を計算し、前記初期の積分定数から不連続的な位置を見つけ、補正の積分定数を計算し、前記初期のイオン歪み干渉度に前記補正の積分定数を加えることによって、前記イオン歪み干渉度を製作する。

本明細書及び請求範囲に使用された用語や単語は、通常的且つ辞典的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者は自分の発明を最も最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に基づき、本発明の技術的思想に符合する意味と概念と解釈されなければならない。

従って、本明細書に記載された実施例と図面に図示された構成は、本発明の最も好ましい一実施例に過ぎないだけであり、本発明の技術的思想を全て代弁するものではないので、本出願時点においてこれらに代替することができる多様な均等物と変形例があり得るということを理解しなければならない。

本出願で使用した用語は、単に特定の実施例を説明するために使用されたものであって、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は文脈上明白に異なって意味しない限り、複数の表現を含む。本出願において、「含む」または「有する」等の用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在するということを指定するものであって、一つまたはそれ以上の異なる特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加の可能性を予め排除しないことが理解されなければならない。

先ず、本発明で取り扱うＭＡＩ（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｐｅｒｔｕｒｅ ＳＡＲ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）技法について一般的な特性を定義すると、ＭＡＩ技法は最近開発された飛行方向への地表変位の観測精度を向上させる技法であって、ｓｐｌｉｔ−ｂｅａｍ ＩｎＳＡＲ処理を介してｆｏｒｗａｒｄ−ｌｏｏｋｉｎｇ干渉度とｂａｃｋｗａｒｄ−ｌｏｏｋｉｎｇ干渉度を製作し、この二つの異なる二つの干渉度からＭＡＩ干渉度を生成する。このような方法は、相関係数を用いる方法に比べて精度が非常に高く、ＥＲＳ ＳＡＲの衛星画像を用いる場合、０．６のコヒーレンス（ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ）で約８ｃｍの精度に飛行方向の地表変位を観測することができることが知られている。また、ＡＬＯＳ ＰＡＬＳＡＲの衛星画像を用いる場合、三次元の地表変位を東の方と垂直方向にそれぞれ約２ｃｍの精度に、北の方に約４ｃｍ以下の精度に観測できることが知られている。

以下の説明は、添付図を参考として本発明をより詳しく説明する。

図１は、本発明による衛星レーダー干渉度のイオン歪み補正装置の概略的なブロック図である。

本発明の衛星レーダー干渉度のイオン歪み補正装置は、前方観測のレーダー干渉度の製作部１１１、後方観測のレーダー干渉度の製作部１１２、衛星レーダー干渉度の製作部１１０、ＭＡＩ干渉度の製作部１２０、ＭＡＩ干渉度の整合部１３０、変換ＭＡＩ干渉度の製作部１４０、イオン歪み干渉度の製作部１５０及び補正の衛星レーダー干渉度の獲得部１６０を含む。

先ず、衛星レーダー干渉度の製作部１１０は、前方観測のレーダー干渉度の製作部１１１と後方観測のレーダー干渉度の製作部１１２とを含む。

さらに詳細な説明に先だって、ＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ）画像は、センサーでマイクロ波を照射して受け、一つの目標物を数千回撮影し、これを圧縮して製作された高解像のレーダー画像である。ＳＡＲ画像は、大きさ（ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）と位相（ｐｈａｓｅ）を有する複素数からなっており、大きさは地表の反射度を意味し、位相はサインやコサイン曲線の一周期で表されることを意味する。衛星レーダー干渉度は、このようなＳＡＲ画像を二回観測してＳＡＲ画像の位相差から製作されたデータであり、このような衛星レーダー干渉度の製作方法は、本発明が属する分野ではよく知られている技術である。

よって、前方観測のレーダー干渉度の製作部１１１は、ＳＡＲセンサーが一つの目標物を撮影した回数のうち、ビームの中心の前方で観測された回数のみを圧縮して前方観測のＳＡＲ画像を製作し、このような前方観測のＳＡＲ画像を二回観測して計算された位相差（ｐｈａｓｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）から前方観測のレーダー干渉度を製作する。

後方観測のレーダー干渉度の製作部１１２は、前記前方観測のレーダー干渉度の製作と同じ方式で、ＳＡＲセンサーが一つの目標物を撮影した回数のうち、ビームの中心の後方で観測された回数のみを圧縮して後方観測のＳＡＲ画像を製作し、このような後方観測のＳＡＲ画像を二回観測して計算された位相差（ｐｈａｓｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）から後方観測のレーダー干渉度を製作する。

ＭＡＩ干渉度の製作部１２０は、前方観測のレーダー干渉度の製作部１１１で製作された前方観測のレーダー干渉度と後方観測のレーダー干渉度の製作部１１２０で製作された後方観測のレーダー干渉度の位相差を計算し、ＭＡＩ干渉度を製作する。前記ＭＡＩ干渉度は、飛行方向への地表変位または物体の速度を観測するのに使用し、ＭＡＩ干渉度の製作に関するさらに詳細な説明は、公知の技術である韓国登録特許第１０−１１１１６８９号を参照するようにする。

ＭＡＩ干渉度の整合部１３０は、前記衛星レーダー干渉度の位置を用いて前記衛星レーダー干渉度と前記ＭＡＩ干渉度の位置を整合することになるが、これは、領域基盤のマッチング技法によりなり、本発明が属する分野では非常によく知られている技術で、以下説明は省略することとする。

変換ＭＡＩ干渉度の製作部１４０は、前記ＭＡＩ干渉度の位相を前記衛星レーダー干渉度の位相に対する方位方向の微分値を用いて前記変換ＭＡＩ干渉度の位相を製作する。変換ＭＡＩ干渉度は、イオン層歪みの位相の方位方向の微分値を意味するものであって、以下図２のフロー図を参照して説明するとき、数式とともにさらに詳しく説明することとする。

イオン歪み干渉度の製作部１５０は、変換ＭＡＩ干渉度の製作部１４０で製作された変換ＭＡＩ干渉度を方位方向に積分することによって、前記イオン歪み干渉度を製作する。前記イオン歪み干渉度は、イオン層歪みの位相のみを有する衛星レーダー干渉度を意味するものであって、以下図２のフロー図を参照して説明するとき、数式とともにさらに詳しく説明することとする。

補正の衛星レーダー干渉度の獲得部１６０は、前記衛星レーダー干渉度から前記製作されたイオン歪み干渉度を除去することによって、補正の衛星レーダー干渉度を獲得する。

図２は、本発明による衛星レーダー干渉度のイオン歪み補正方法の全体のフローを示す図であって、以下添付された図面を参照して各段階についてより詳しく説明する。説明の便宜のために、番号を付けて説明することとする。

１．ＭＡＩ干渉度の製作段階<Ｓ２１０>
段階２１０は、前方観測のレーダー干渉度と後方観測のレーダー干渉度からＭＡＩ干渉度を製作する。

ＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ）画像は、センサーでマイクロ波を照射して受け、一つの目標物を数千回撮影し、これを圧縮して製作された高解像のレーダー画像である。ＳＡＲ画像は、大きさ（ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）と位相（ｐｈａｓｅ）を有する複素数からなっており、大きさは地表の反射度を意味し、位相はサインやコサイン曲線の一周期で表されることを意味する。

衛星レーダー干渉度は、このようなＳＡＲ画像を二回観測してＳＡＲ画像の位相差から製作されたデータであり、このようなレーダー干渉度の製作方法は、本発明が属する分野ではよく知られている技術である。

従って、前方観測のレーダー干渉度は、前方観測のレーダー製作部１１１でＳＡＲセンサーが一つの目標物を撮影した回数のうち、ビームの中心の前方で観測された回数のみを圧縮して前方観測のＳＡＲ画像を製作し、このような前方ＳＡＲ画像を二回観測して計算された位相差（ｐｈａｓｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）からデータを製作する。反面、後方観測のレーダー干渉度は、後方観測のレーダーの製作部１１２で、ＳＡＲセンサーが一つの目標物を撮影した回数のうち、ビームの中心の後方で観測された回数のみを圧縮して後方観測のＳＡＲ画像を製作し、このような後方観測のＳＡＲ画像を二回観測して計算された位相差からデータを製作する。

ＭＡＩ干渉度は、前方観測のレーダー干渉度と後方観測のレーダー干渉度の位相差を計算したもので、飛行方向への地表変位または物体の速度を観測するのに使用する。ＭＡＩ干渉度の製作に関する説明は、公知の技術である韓国登録特許第１０−１１１１６８９号により詳しく説明されているので、これを参照するようにし、以下説明は省略する。

２．ＭＡＩ干渉度の整合段階<Ｓ２２０>
段階Ｓ２２０は、ＭＡＩ干渉度の整合部１３０で衛星レーダー干渉度とＭＡＩ干渉度を整合する。このような整合は、衛星レーダー干渉度の位置を用いてＭＡＩ干渉度の位置を合わせる作業を行うが、これは領域基盤のマッチング技法によってなり、 本発明が属する分野ではよく知られている技術であって、以下説明は省略することとする。

３．変換ＭＡＩ干渉度の製作段階<Ｓ２３０>
段階Ｓ２３０は、前記ＭＡＩ干渉度の位相を用いてイオン層歪みの位相の方位方向の微分値を示す変換ＭＡＩ干渉度を製作する。言い換えると、段階Ｓ２３０は、ＭＡＩ干渉度の製作部１２０で製作されたＭＡＩ干渉度の位相
と衛星レーダー干渉度の位相
に対する方位方向ｘの微分値
の間の線形関係を用いて、変換ＭＡＩ干渉度の位相
製作する。

変換ＭＡＩ干渉度は、イオン層歪みの位相の方位方向の微分値
を意味するもので、衛星レーダー干渉度に現れるイオン層歪みの位相
に対する方位方向の微分値は、下記の数式のように表すことができる。

［数式１］

ここで、αとβは未知数であり、ｘとｒは方位方向（ａｚｉｍｕｔｈ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）と距離方向（ｒａｎｇｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）を意味し、
は、スケールＭＡＩ干渉度の位相であって、下記数式のように表される。

［数式２］

ここで、ｎは斜視角の調整変数、λはレーダー波長、
はレーダーセンサーの飛行方向の長さである。

数式１のパラメータαとβは、理論的な数式によって求めることは不正確なため、衛星レーダー干渉度とＭＡＩ干渉度を用いて得られなければならない値である。

一般的に衛星レーダー干渉度は、対流層歪み位相、イオン層歪み位相、地表変位に関する位相、地表高度に関する位相等を含めているため、衛星レーダー干渉度が単にイオン層歪みの位相のみを有すると仮定できない。

しかし、衛星レーダー干渉度のうち、イオン層歪みの位相のみがＭＡＩ干渉度の位相と線形関係を有するため、衛星レーダー位相の方位方向の微分値とＭＡＩ位相のデータ数が多ければ、これらの間の線形回帰モデルからパラメータαとβを求めることができる。

図３は、本発明の一実施例でＡＬＯＳ ＰＡＬＳＡＲ画像から製作された衛星レーダー干渉度の位相とＭＡＩ干渉度の位相の線形回帰分析の結果を示す。図３の横軸はスケールＭＡＩ干渉度の位相であり、縦軸は衛星レーダー干渉度の位相の方位方向の微分値である。このような線形回帰分析の結果で、αは−２．７２×１０^−６と決定され、βは−１．０７×１０^−５と決定された。このように決定されたパラメータαとβを用いて、数式１から変換ＭＡＩ干渉度を求めることができる。図４は、本発明の一実施例でＡＬＯＳ ＰＡＬＳＡＲ画像から製作されたＭＡＩ干渉度（図４ａ）と変換ＭＡＩ干渉度（図４ｂ）を示す。

４．イオン歪み干渉度の製作段階<Ｓ２４０>
段階Ｓ２４０は、イオン歪み干渉度の製作部１５０で段階Ｓ２３０から製作した変換ＭＡＩ干渉度を方位方向に積分してイオン歪み干渉度を製作する段階である。ここで、イオン歪み干渉度は、イオン層歪みの位相のみを有する衛星レーダー干渉度を意味する。変換ＭＡＩ干渉度は、衛星レーダー干渉度に現れるイオン層歪みの位相
に対する方位方向の微分値であるため、イオン歪み干渉度は、変換ＭＡＩ干渉度を方位方向に積分すると、下記の数式のように計算できる。

［数式３］

しかし、変換ＭＡＩ干渉度の積分は、距離方向への積分定数を要求する。このような積分定数の決定は、衛星レーダー干渉度とイオン歪み干渉度との間に相関性を有するという仮定の下に行われる。

これによって、変換ＭＡＩ干渉度の積分は１）積分定数を０と仮定し、初期のイオン歪み干渉度を製作する段階と、２）衛星レーダー干渉度と初期のイオン歪み干渉度の差から誤差干渉度を製作する段階と、３）方位方向に誤差干渉度の平均を求めて、距離方向による初期の積分定数を計算する段階と、４）初期の積分定数から不連続的な位置を見つけて補正の積分定数を計算する段階と、５）初期のイオン歪み干渉度に補正の積分定数を加える段階を経てイオン歪み干渉度を製作する。

図５は、本発明の一実施例で変換ＭＡＩ干渉度から計算された初期の積分定数と補正の積分定数を示す。図５のように初期の積分定数は、距離方向に応じて衛星レーダー干渉度とイオン歪み干渉度との間に有する相関性が比較的大きな差を見せるとき、不連続点を有するため、このような初期の積分定数を距離方向に微分し、不連続点に該当するピークを見つけて不連続点以前の資料を用いることによって、補正の積分定数を求めた。

図６は、本発明の一実施例で変換ＭＡＩ干渉度から製作されたイオン歪み干渉度を示す。このようなイオン歪み干渉度は、斜め方向にストライプを示しており、これは衛星レーダー干渉度でよく現れる。このようなイオン歪みの現象は、正確に除去しなければ、事実上正確な地表を観測することが不可能である。従って、本発明は、このようなデメリットを克服するために案出された。

５．補正された衛星レーダー干渉度の獲得段階<Ｓ２５０>
段階Ｓ２５０は、衛星レーダー干渉度からイオン歪み干渉度の製作部１５０で製作されたイオン歪み干渉度を除去することによって、補正された衛星レーダー干渉度を獲得する。

言い換えると、段階Ｓ２５０で製作されたイオン歪み干渉度は、衛星レーダー干渉度に現れる様々な現象のうち、イオン歪みのみを有するため、衛星レーダー干渉度からイオン歪み干渉度を除去すると、補正の衛星レーダー干渉度の獲得部１６０からイオン歪みが補正された衛星レーダー干渉度を得ることができる。

図７は、本発明の一実施例でＡＬＯＳ ＰＡＬＳＡＲ画像から得たイオン歪みの現象の補正前と後の衛星レーダー干渉度を示す。図７ａは、イオン歪みの現象の補正前と後の衛星レーダー干渉度で、斜め方向のストライプを有していることを確認することができ、図６ｂは、イオン歪みの現象の補正後の衛星レーダー干渉度で、斜め方向のストライプが全て除去されたことを確認することができる。

図８は、本発明の一実施例でイオン歪みの補正前と後の衛星レーダー干渉度とイオン歪み干渉度のフーリエ変換によるパワースペクトルを示す。図８ａは、イオン歪みの補正前の衛星レーダー干渉度のパワースペクトルで、斜線が見えるが、図８ｂはイオン歪みの補正後の衛星レーダー干渉度のパワースペクトルであって、斜線が見えない。これは、イオン歪みの補正がよくなされたことを示す。また、図８ｃは、イオン歪み干渉度のパワースペクトルで、図８ａのパワースペクトルで見える斜線を有していることが分かるが、図８ｃのパワースペクトルに見える水平線は段階Ｓ２４０で変換ＭＡＩ干渉度の積分が完璧ではないため現れた現象であると見ることができる。

以上の通り、本発明では具体的な構成要素等ような特定事項と限定された実施例及び図面により説明されているが、これは、本発明のより全般的な理解を助けるために提供されたものであるだけで、本発明は、前述した特定の実施例に限定されず、請求範囲で請求する本発明の要旨を外れることなく、当該発明が属する技術分野で通常の知識を有する者により多様な変形実施が可能なことは勿論であり、このような変形実施は本発明の技術的思想や見通しから個別的に理解されてはならない。

従って、本発明の思想は説明された実施例に限られて定められてはならず、後述する特許請求範囲だけでなく、この特許請求範囲と均等であるか、または等価的変形がある全てのものは本発明の思想の範疇に属するといえる。

本発明は、衛星レーダー干渉度のイオン歪み補正方法及びその装置に関するものであって、より詳しくは、衛星レーダー干渉度のイオン層歪みの位相とＭＡＩ干渉度の位相が線形関係であることを用いて、衛星レーダーの画像に現れるイオン層歪みの現象をより効果的に除去するための方法及びその装置に関するものである。

このため、本発明による衛星レーダー干渉度のイオン歪み補正方法は、 ＭＡＩ干渉度の製作段階、ＭＡＩ干渉度の整合段階、変換ＭＡＩ干渉度の製作段階、イオン歪み干渉度の製作段階及び補正された衛星レーダー干渉度の獲得段階を含む。

一方、本発明による衛星レーダー干渉度のイオン歪み補正装置は、前方観測のレーダー干渉度の製作部、後方観測のレーダー干渉度の製作部、衛星レーダー干渉度の製作部、ＭＡＩ干渉度の製作部、ＭＡＩ干渉度の整合部、変換ＭＡＩ干渉度の製作部、イオン歪み干渉度の製作部及び補正の衛星レーダー干渉度の獲得部を含む。

本発明は、現在まで衛星レーダー干渉度に現れるイオン歪みを補正するために求められる精度を満たす方法の開発が難しかったというデメリットを克服するために案出されたものであって、地震及び火山による地表変位観測、山崩れ観測、樹木高度観測、地盤沈下観測等のような多様な災害分野に活用されて、向上した結果が得られる。

Claims (15)

1. ＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ）衛星レーダー干渉度を用いて、ＭＡＩ（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｐｅｒｔｕｒｅ ＳＡＲ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）干渉度を製作するＭＡＩ干渉度の製作段階と、
   前記ＭＡＩ干渉度の位相を用いて、イオン層歪みの位相の方位方向の微分値を示す変換ＭＡＩ干渉度を製作する変換ＭＡＩ干渉度の製作段階と、
   前記変換ＭＡＩ干渉度を用いてイオン歪み干渉度を製作する段階と、
   前記衛星レーダー干渉度から前記製作されたイオン歪み干渉度を除去し、補正された衛星レーダー干渉度を獲得する段階と、
   を含む衛星レーダー干渉度のイオン歪み補正方法。
2. 前記ＭＡＩ干渉度の製作段階以降に前記衛星レーダー干渉度の位置と前記ＭＡＩ干渉度の位置を整合するＭＡＩ干渉度の整合段階をさらに含み、
   前記変換ＭＡＩ干渉度の製作段階は、前記ＭＡＩ干渉度の位相と前記衛星レーダー干渉度の位相に対する方位方向の微分値の間の線形関係を用いて前記変換ＭＡＩ干渉度の位相を製作することを特徴とする請求項１に記載の衛星レーダー干渉度のイオン歪み補正方法。
3. 前記ＭＡＩ干渉度の製作段階は、衛星レーダー干渉度の前方観測のレーダー干渉度と後方観測のレーダー干渉度の位相差を用いて製作することを特徴とする請求項１に記載の衛星レーダー干渉度のイオン歪み補正方法。
4. 前記ＭＡＩ干渉度の製作段階は、ＳＡＲセンサーが一つの目標物を撮影した回数のうち、ビームの中心の前方で観測された回数のみを圧縮して前方観測のＳＡＲ画像を製作し、このような前方観測のＳＡＲ画像を二回観測して計算された位相差から製作された前方観測のレーダー干渉度と、ＳＡＲセンサーが一つの目標物を撮影した回数のうち、ビームの中心の後方で観測された回数のみを圧縮して後方観測のＳＡＲ画像を製作し、このような後方観測のＳＡＲ画像を二回観測して計算された位相差から製作された後方観測のレーダー干渉度を用いて製作することを特徴とする請求項３に記載の衛星レーダー干渉度のイオン歪み補正方法。
5. 前記イオン歪み干渉度を製作する段階は、前記変換ＭＡＩ干渉度を方位方向に積分して製作することを特徴とする請求項１に記載の衛星レーダー干渉度のイオン歪み補正方法。
6. 前記イオン歪み干渉度を製作する段階は、積分定数を０と仮定し、初期のイオン歪み干渉度を製作する段階と、
   前記衛星レーダー干渉度と前記初期のイオン歪み干渉度の差から誤差干渉度を製作する段階と、
   前記方位方向に前記誤差干渉度の平均を求めて、距離方向による初期の積分定数を計算する段階と、
   前記初期の積分定数から不連続的な位置を見つけて補正の積分定数を計算する段階と、
   前記初期のイオン歪み干渉度に前記補正の積分定数を加える段階と、
   を含むことを特徴とする請求項５に記載の衛星レーダー干渉度のイオン歪み補正方法。
7. 前記イオン歪み干渉度を製作する段階は、前記衛星レーダー干渉度と前記イオン歪み干渉度との間に相関性を有するという仮定の下に決定される積分定数を用いて積分することを特徴とする請求項５に記載の衛星レーダー干渉度のイオン歪み補正方法。
8. 請求項１乃至７の何れか１項の方法を実行するプログラムを記録した記録媒体。
9. ＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ）衛星レーダー干渉度を用いて、ＭＡＩ（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｐｅｒｔｕｒｅ ＳＡＲ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒy）干渉度を製作するＭＡＩ干渉度の製作部と、
   前記ＭＡＩ干渉度の位相を用いてイオン層歪みの位相の方位方向の微分値を示す変換ＭＡＩ干渉度を製作する変換ＭＡＩ干渉度の製作部と、
   前記変換ＭＡＩ干渉度を用いてイオン歪み干渉度を製作するイオン歪み干渉度の製作部と、
   前記衛星レーダー干渉度から前記製作されたイオン歪み干渉度を除去し、補正された衛星レーダー干渉度を獲得する補正の衛星レーダー干渉度の獲得部と、
   を含む衛星レーダー干渉度のイオン歪み補正装置。
10. 前記衛星レーダー干渉度の位置と前記ＭＡＩ干渉度の位置を整合するＭＡＩ干渉度の整合部をさらに含み、前記変換ＭＡＩ干渉度の製作部は、前記ＭＡＩ干渉度の位相と前記衛星レーダー干渉度の位相に対する方位方向の微分値の間の線形関係を用いて前記変換ＭＡＩ干渉度の位相を製作することを特徴とする請求項９に記載の衛星レーダー干渉度のイオン歪み補正装置。
11. 前方観測のレーダー干渉度と後方観測のレーダー干渉度を製作する衛星レーダー干渉度の製作部をさらに含み、
    前記ＭＡＩ干渉度の製作部は、前記衛星レーダー干渉度の製作部で製作された前方観測のレーダー干渉度と後方観測のレーダー干渉度の位相差を用いて前記ＭＡＩ干渉度を製作することを特徴とする請求項９に記載の衛星レーダー干渉度のイオン歪み補正装置。
12. 前記衛星レーダー干渉度の製作部は、ＳＡＲセンサーが一つの目標物を撮影した回数のうち、ビームの中心の前方で観測された回数のみを圧縮して前方観測のＳＡＲ画像を製作し、このような前方観測のＳＡＲ画像を二回観測して計算された位相差から前方観測のレーダー干渉度を製作する前方観測のレーダー干渉度の製作部と、
    ＳＡＲセンサーが一つの目標物を撮影した回数のうち、ビームの中心の後方で観測された回数のみを圧縮して後方観測のＳＡＲ画像を製作し、このような後方観測のＳＡＲ画像を二回観測して計算された位相差から後方観測のレーダー干渉度を製作する後方観測のレーダー干渉度の製作部と、
    を含むことを特徴とする請求項１１に記載の衛星レーダー干渉度のイオン歪み補正装置。
13. 前記イオン歪み干渉度の製作部は、前記変換ＭＡＩ干渉度を方位方向に積分して製作することを特徴とする請求項９に記載の衛星レーダー干渉度のイオン歪み補正装置。
14. 前記イオン歪み干渉度の製作部は、積分定数を０と仮定し、初期のイオン歪み干渉度を製作し、前記衛星レーダー干渉度と前記初期のイオン歪み干渉度の差から誤差干渉度を製作し、前記方位方向に前記誤差干渉度の平均を求めて、距離方向による初期の積分定数を計算し、前記初期の積分定数から不連続的な位置を見つけて補正の積分定数を計算し、前記初期のイオン歪み干渉度に前記補正の積分定数を加えて前記イオン歪み干渉度を製作すること特徴とする請求項１３に記載の衛星レーダー干渉度のイオン歪み補正装置。
15. 前記イオン歪み干渉度の製作部は、前記衛星レーダー干渉度と前記イオン歪み干渉度との間に相関性を有するという仮定の下に決定される積分定数を用いて積分することを特徴とする請求項１３に記載の衛星レーダー干渉度のイオン歪み補正装置。