摘 要
干涉SAR（InSAR）是一种可以获得目标高程信息的SAR工作方式。干涉SAR数据处理包括多个处理步骤。为了便于操作，设计一个可将多个处理步骤集成到一起的软件界面具有实际意义。
本文以Java为开发工具，设计了星载SAR立体观测系统软件界面设计。设计过程中解决了处理结果显示和高程图显示等Windows高级程序设计问题。该软件界面可提供可视化界面，可以大大提高数据处理的可操作性和工作效率。同时该系统界面具有较强的通用性、良好的稳定性、友好的用户界面和良好的扩展性能。
利用仿真数据对所设计的软件界面进行了测试，结果表明该软件界面可以稳定运行，能够方便的完成干涉SAR的数据处理工作。
关键词：可视化界面、数据处理、JAVA
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Abstract
Interference SAR (InSAR) is one of the SAR work modes which could obtain elevation information of targets. The data processing of Interference in SAR included multiple steps. Therefore, designing a software integrated all processing steps is full of practical significance.
In this paper, the data system interface of the three-dimensional spaceborne SAR observation system is designed with the JAVA. In the design process, more Windows advanced programming problems is solved, such as the processing results and the elevation map displaying. The interface provides visual interface and the operability and data processing efficiency is greatly improved. The system also has a strong universal, good stability, friendly user interface and good scalability.
Using simulated data, the system interface is tested, the results show that it could work stably and finish the data processing of InSAR.
Keywords: Visual interface， data processing，Java
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目 录
摘 要 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- I Abstract -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- II 目 录 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ III 1 前言 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1
1.1 国内外研究现状以及发展趋势 --------------------------------------------------------------------------- 1 1.2 本设计研究目的及意义 ------------------------------------------------------------------------------------ 2 1.3 本文需要解决的问题及研究工作 ------------------------------------------------------------------------ 3 2 星载干涉SAR信号处理的基本原理 ------------------------------------------------------------------------------ 4
2.1干涉SAR概述 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 2.2 InSAR数据处理的流程 ------------------------------------------------------------------------------------- 4 3 系统界面开发及开发语言介绍 ------------------------------------------------------------------------------------ 7
3.1 Java界面开发工具 ------------------------------------------------------------------------------------------ 7 3.2 界面设计常用组件介绍 ------------------------------------------------------------------------------------ 8 3.3 立体观测系统主界面的设计 ------------------------------------------------------------------------------ 9 3.4 界面设计常用组件介绍 ---------------------------------------------------------------------------------- 21 4 仿真调试 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 22
4.1 系统界面功能 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 22 结 论 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 31
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1 前言
合成孔径雷达(SAR)是20世纪50年代发明的一种全天候、全天时的分辨率高微波遥感成像雷达，自发明以来，它技术的发展非常迅速，已经现实了多模式合成孔径雷达，这些模式包括多极化、多频段、可变波束和可变视角，合成孔径雷达下一步发展以及应用的热点是宽侧绘带宽和超高分辨率，干涉式合成孔径雷达（INSAR）的研发成功已经成为全球地壳微变和地形测绘提供了方便可靠地手段。
干涉合成孔径雷达(InSAR)技术在合成孔径雷达应用技术中出现的较晚，它是现在科研SAR发展的非常重要一个方向，这种技术可以实现从合成孔径雷达复数据提取的干涉相位信息作为数据源获取地表的三维信息和地表变化信息。通过这种技术可以获取地表的数字高程图(DEM )，并且可以实现对地表的三维测绘。
InSAR的概念在20世纪70 年代被人们提出[16]，但因为70年代计算机技术和雷达水平没有得到广泛的发展和深入的应用，人们无法充分完全的获得相干性好的干涉信息并进行较为有效方便的处理。随着科技的进步，从20世纪90年代中期开始，合成孔径雷达干涉测量技术渐渐成熟，应用的领域继续扩展，成为SAR研究与应用的一个重点。这种测量方法是用两幅或者多幅合成孔径雷达影像图，根据根据卫星或飞机接收到的回波相位差来生成数字高程模型或者地表形变图。理论上此技术可以测量数日或者数年间厘米级的地表形变，可以用于自然灾害，如地震、火山爆发和滑坡，以及结构工程尤其是沉降监测和结构稳定性。SAR具有巨大的社会和经济效益，InSAR技术的应用前景正被日益看好。
1.1 国内外研究现状以及发展趋势
目前，国内外已经开发出很多关于星载SAR立体观测的软件系统，有很多的公司在进行这类软件的研发。比如，株洲开发区智能电子有限公司推出了INSAR software 2011 HOT这一款软件，这款软件能够监测大面积的土地变形、下陷和周边土地变形，还能够监测到有小规模的数字化的地形变动以及对农业作物分类、产量估算等进行监测。
在国外方面，常见的类似功能的软件有RAT、ERDAS、ENVI、GAMMA、DORIS、ROI_PRO等。RAT是一个功能强大的开源软件，而ERDAS或ENVI只包括一些基本的处理功能。在先进的算法方面，它们在处理偏振干涉测量（InSAR）和极化干涉（PolInSAR）这两面必须由自己来实现。因此，RAT的应用和发展就有了突出的意义。RAT可以实现对处理算法的简化，而且在数据处理和复杂的合成孔径雷达数据处理方面有更广泛的用户基础。RAT的编程接口简单，所以可以轻松的添加自己的处理数据。RAT在IDL虚拟机上运行，因此，我们必须下载和安装IDL虚拟机。
还有，BEST(Basic Envisat SAR Toolbox)是一个可以方便使用欧空局合成孔径雷
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达收集的数据的软件。工具箱的功能不是为了复制已经存在的商业软件包，而是为了完善有固定功能的可以操作SAR的这些商业软件包。
与BEST类似的NEST（Next ESA SAR Toolbox）是一个新的欧空局有集成监视器的工具箱，可以进行综合、阅读、校准、处理和分析。欧空局收集数据的分析，第三方SAR处理数据以及从第一部分开始建立的工具箱都是开源的。NEST可以允许用户通过一个新的应用程序编程接口（API）对合成孔径雷达数据进行读取和处理。
瑞士的GAMMA公司在这方面的主要活动包括地球观测、为用户提供服务和咨询。GAMMA进行对SAR和用户的干涉处理，而且它还提供端到端的数据和INSAR干涉处理方法。
在这一方面，总参第四测绘大队也做了深入的工作并且有了突出的成果，他们研发的INSAR-DEM软件系统也具有非常广泛的应用前景。该项目制作的INSAT-DEM软件是他们自主研发的产品软件，具有很多的优点。比如它界面的设计比较友好、运算的速度很快和实用性强都是很突出的特点。它的系统包括很多模块，如复影像匹配、相位展开以及正射影像图制作等。该软件具有光学图像比不了的好处，体现在对赤道附近雨林地区、边境无人控制的地方和人类无法到达的高山等地区进行地图测绘优势明显。当然，它也有缺陷，这种系统只能操作两种数据格式，对于其他的数据，还需要进行复杂的数据转换，才能被系统读取和操作。并且该系统也不是非常完善，由于技术方面要求很高，需求的资金较多，该项目目前要实现该系统的完善面临的困难也比较大，这需要国家进行更高的投入。
虽然目前可以见到的星载SAR立体观测软件众多，但是或者这些软件是商业用途，价格昂贵，对于研究用途难以承受，或者这些软件是在工作站的UNIX操作系统下运行，处理过程复杂，不便使用，因此开发一个界面友好，易于操作的处理系统具有很大的实用意义。
1.2 本设计研究目的及意义
干涉 SAR(InSAR)是可以获得地面目标高程的一种新的SAR 工作方式。InSAR 技术的主要应用领域包括：DEM生成、地面沉降监测、地震监测、火山灾害、冰川移动、海洋测绘等方面。
就InSAR技术本身来讲，算法、处理软件、硬件设施等各方面都已基本成熟，但精度仍需要进一步改进，比如SAR分辨率的提高、卫星轨道参数精度的提高、轨道的优化、数据模型精度的提高等。对于我国，应该充分注意到InSAR技术的优势，积极发展本国的星载InSAR系统和处理软件，以更好地为国民经济建设和国防建设服务。
干涉SAR数据处理包括多个处理步骤，开发软件可提供可视化界面，可以大大提高数据处理的可操作性和工作效率。本文的主要内容是立体观测软件界面的设计与实现。
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