CN115201779B - 获取雷达的成像原点空间位置和基线水平方位角的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种获取雷达的成像原点空间位置和基线水平方位角的方法，通过先建立GB‑SAR图像与DOM和DEM/DSM的同名点对，然后使用GB‑SAR图像中同名点的距离向数值与同名点对应的地理数据相结合，将雷达成像原点的地理坐标作为未知数建立距离方程，并求解方程组的未知数以获得雷达成像原点的三维地理坐标；并基于雷达成像原点地理坐标的结果和GB‑SAR图像中的方向角，进一步提出使用GB‑SAR图像中同名点的方位向数值和雷达成像原点到同名点的水平方位角逆推计算雷达基线水平方位角。本发明的方法能够解决GPS或者全站仪测量雷达基站基线水平方向时方向精度低和辅助测量设备过多以及配套硬件成本过高的问题。

Description

获取雷达的成像原点空间位置和基线水平方位角的方法

技术领域

本发明属于GB-SAR地基合成孔径雷达技术领域，特别是涉及一种获取地基合成孔径雷达的成像原点空间位置和基线水平方位角的方法。

背景技术

地基合成孔径雷达GB-SAR，即安装在地面平台上的合成孔径雷达SAR，其通过合成孔径雷达成像技术获取距离向和方位向的二维图像。GB-SAR二维图像的两个维度分别是距离向和方位向，距离向数值代表的与雷达基站中心的距离，方位向数值代表的以零基线方位为基准顺时针或逆时针的偏转角度。

由于GB-SAR二维图像的两个维度数值分别是以雷达合成孔径成像原点和雷达合成孔径成像基准方向为极坐标系原点的数值，不具备地理信息，无法直接融合到三维地图，难以判读图像信息的地理空间方位。为了方便判读GB-SAR二维图像信息的地理空间方位，需要将二维GB-SAR图像映射到三维地形上进行显示，即二维GB-SAR图像与三维地形数据配准融合。二维GB-SAR图像的坐标系叫做雷达坐标系，三维地形数据的坐标系叫做地理坐标系。要实现二维GB-SAR图像到三维地形数据的映射配准，首先需要找到雷达坐标系与地理坐标系的关系。假设以地理坐标系作为基准，只要获取雷达坐标系在地理坐标系内的空间位置和方向即可得到雷达坐标系与地理坐标系的关系，进而结合GB-SAR成像模型得到二维GB-SAR图像中每个像素点到三维地形的映射配准关系。这个过程中获取雷达坐标系在地理坐标系内的空间位置和方向根据GB-SAR成像原理模型等效于获取雷达基站在三维地形对应的地理坐标参考系下的空间位置和基线水平方向。所以，获取地基雷达的基站空间位置（主要是逻辑原点坐标的位置）和基线水平方向是实现雷达图像与三维地形数据配准融合的必要条件。

在现有技术中，传统的获取雷达基站的空间位置主要使用带RTK服务的GPS测量雷达基站设备实体上的标记点的空间坐标。具体方式是：按照GPS的操作手册将GPS的天线放置在雷达基站实体上的标记点上静置等到GPS手部提示测量结果为“固定”解后测得的坐标值即所需测量的雷达基站空间坐标。使用全站仪也可以测量雷达基站设备实体上标记的空间坐标。测量方法因全站仪的生产厂商而不同，具体测量细节可以参考对应的操作手册。关键步骤是将全站仪的棱镜放置在雷达基站实体上的标记点上，然后用全站仪测量棱镜坐标即可换算为所需测量的雷达基站空间坐标。此外，获取基线水平方向的方法是通过测量雷达基站实体上的两个用来确定雷达零基线水平方向的标记点的空间坐标进而通过向量法计算出来。测量雷达基站实体上标记点的坐标的具体方法和获取雷达基站空间位置的方法一样。基线水平方向的最终数值可以用地理坐标系在水平面内某一坐标轴顺时针旋转到该基线水平方向的角度即水平方位角表示。

然而，上述现有技术中通过测绘仪器等硬件测量雷达基站实体上的标记点来获取雷达基站的空间位置（即成像原点空间位置）和基线水平方向的方法存在以下几个缺点：

（1）存在辅助测量设备过多以及配套硬件成本过高的问题，每次需要获取雷达基站的空间位置时必须要有对应的GPS或者测绘仪器等硬件，从而增加了雷达使用的成本。

（2）存在GPS或者全站仪测量雷达基站基线水平方向时方向精度低的问题，因为基线水平方向是通过测绘仪器测得的两个相距不超过2米的点位的空间坐标计算得到的，所以需要测得高精度的空间坐标才能得到高精度的基线水平方向。测得高精度的空间坐标就需要高精度的测绘仪器。测绘仪器精度越高，其价格也就更高，以致GB-SAR的使用成本变得更高。

（3）存在雷达架设室内难以测量雷达基站坐标和方位的问题，如果GB-SAR地基雷达架设在室内，特别是高楼内，现行的方法所用的测绘仪器都很难测得雷达基站上对应标记点位的空间坐标数据。现有技术主要的两种测绘手段所用设备是GPS和全站仪。其中GPS根据其原理，不可以用来测量室内目标的坐标。其中全站仪能测量室内目标的坐标，但是会需要经过多次的通视传导测量，非常复杂。

（4）存在雷达成像坐标系的逻辑原点与基准方位与雷达基站实体有偏差时无法测量的问题，因为雷达基站实体上标记的雷达成像原点和基线水平方向与雷达成像坐标系的逻辑原点和基准方向可能存在偏差，且逻辑原点和基线水平方向无法直接测量。

（5）此外，GB-SAR的应用场景一般是多个项目或者多个监测站点轮流使用的。现有方法需要在GB-SAR每次移动后重新使用测绘仪器去测量雷达基站上对应标记点位。同时，当测量结束GB-SAR正常工作后只要雷达不移动就不需要测绘仪器了。因为需要防备GB-SAR的意外移动，测绘仪器不能离场另做他用。这样就会造成测绘仪器的超低使用频率，进而造成测绘仪器的经济效益太低。

因此，基于以上的问题，亟需设计一种获取雷达的成像原点空间位置和基线水平方位角的方法。

发明内容

（一）要解决的技术问题

基于此，本发明公开了一种获取雷达的成像原点空间位置和基线水平方位角的方法，该方法能够解决GPS或者全站仪测量雷达基站基线水平方向时方向精度低和辅助测量设备过多以及配套硬件成本过高的问题，且能够适应于雷达架设室内难以测量雷达基站坐标和方位的情况，间接实现了对雷达成像坐标系的逻辑原点和逻辑基线水平方向在地理坐标系下的测量。

（二）技术方案

本发明公开了一种获取雷达的成像原点空间位置和基线水平方位角的方法，包括以下步骤：

步骤1：读取地基合成孔径雷达的GB-SAR图像，记为R影像；读取对应的数字正射影像图DOM和高程地形数据图，并分别记为O影像和S影像；

步骤2：寻找并记录所述R影像与O影像之间的同名点对，所述同名点对的数量大于等于3对；

步骤3：根据每个同名点于所述O影像上获取的地理坐标在所述S影像内插出对应的高程数据，更新所述同名点对并形成同名点的三维地理坐标；

步骤4：根据所述R影像在O影像地理坐标系内形成的GB-SAR成像模型，建立每个同名点的三维地理坐标到雷达成像原点的三维地理坐标的距离方程并集合形成距离方程组；

步骤5：求解所述距离方程组中的雷达成像原点的三维地理坐标，即地基合成孔径雷达的成像原点空间位置；

步骤6：连接在在二维坐标系下的任一同名点和所述雷达成像原点，计算出所述雷达成像原点到所述同名点的顺时针方位角θ_n；

步骤7：根据所述GB-SAR成像模型，将所述雷达成像原点到所述同名点的顺时针方位角θ_n减去同名点的方位向数值即可得到雷达基线的水平方位角；

步骤8：输出所述雷达成像原点的三维地理坐标和所述雷达基线的水平方位角作为输出结果。

优选的，所述高程地形数据图具体为遥感数字地图中的数字高程模型DEM或者数字表面模型DSM。

优选的，所述同名点替换为能够自定义化的控制点，所述控制点为在地基合成孔径雷达的扫描成像区域寻找三个以上电磁波反射信号特别明显的目标点。

优选的，所述步骤2具体包括：寻找R影像与O影像中的同名点，需要找到多于3对的同名点对P{(P₁ ^r , P₁ ^o)、(P₂ ^r , P₂ ^o)、(P₃ ^r , P₃ ^o)......(P_n ^r , P_n ^o)}，此时P_n ^o的坐标为O影像的像方坐标转物方坐标换算得到的二维地理坐标（X_n ^o,Y_n ^o），P_n ^r的坐标为对应像方位置所代表的水平方位向数值D_n和距离向数值L_n记为(D_n,L_n)，所述n大于等于3。

优选的，所述步骤3具体包括：在S影像内插出P_n ^o的地理坐标（X_n ^o,Y_n ^o）的高程数值Z_n ^s，即得到P_n ^o对应的三维地理坐标P_n（X_n ^o，Y_n ^o，Z_n ^s），以在O影像中作为P_n（X_n ^o，Y_n ^o，Z_n ^o）的三维坐标来表示，并更新同名点对的数据为P{(P₁ ^r , P₁)、(P₂ ^r , P₂)、(P₃ ^r , P₃)......(P_n ^r ,P_n)}。

优选的，所述步骤4具体包括：假设R影像在O影像的地理坐标系内的逻辑原点坐标为P₀（X₀，Y₀，Z₀），作为雷达成像原点，根据GB-SAR成像模型可以得到距离方程：

因n≥3，三对以上的同名点即可得到三个以上的距离方程形成的方程组：

。

优选的，所述步骤5具体包括：当n=3时，方程组的解会有两个，剔除其中不合理的解即可得到真解（X₀，Y₀，Z₀），而当n>3时，则可以解出唯一解（X₀，Y₀，Z₀）。

优选的，所述步骤6具体包括：连接数字正射影像图DOM中的雷达成像原点P₀与任一同名点P_n，根据其坐标中的二维坐标（X₀，Y₀）和（X_n ^o，Y_n ^o）能够得到向量P₀到P_n的顺时针方位角θ_n。

优选的，所述步骤7具体包括：假设需要求取的基线水平顺时针方位角为θ₀，因为P_n ^r和P_n是同名点，根据GB-SAR成像模型能知道P_n ^r的方位向角度值D_n为以P₀位原点从基线方向顺时针旋转到P₀P_n向量方向的角度值，即：

D_n=θ_n-θ₀

可以解出基线水平方位角：

θ₀=θ_n-D_n 。

优选的，所述步骤8具体包括：利用P₀（X₀，Y₀，Z₀）和θ₀在后续的工作中实现二维GB-SAR图像到三维地形数据的映射配准。

在第二方面，本发明还公开了一种获取雷达的成像原点空间位置和基线水平方位角的系统，包括：

至少一个处理器；以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：

所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如上述任一项所述的获取雷达的成像原点空间位置和基线水平方位角的方法。

在第三方面，本发明还公开了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如上述任一项所述的获取雷达的成像原点空间位置和基线水平方位角的方法。

（三）有益效果

（1）本发明的方法是通过找寻雷达影像与地形数据上的多组同名点再利用雷达成像原理模型通过后方交汇的方法计算出来的雷达成像坐标系的逻辑原点和方向的软件类方法，省略了使用测绘仪器的过程，所以能减少雷达应用成本，且其计算量小，易于实现。

（2）本发明的方法是通过先求出雷达成像坐标系原点的地理坐标然利用同名点的地理坐标和雷达坐标以及原点的地理坐标计算出基线水平方向。所以该方法计算的基线水平方向所用坐标点不受雷达设备实体尺寸限制，能实现长距离测向。根据简单的几何理论可知用于确定直线方向的两个基点距离越远，其定向精度越高。所以增加计算方位角的基点距离能够提高方位角的精度。

（3）本发明的方法的输入条件无需考虑雷达的实际位置，所以不受高楼等室内的环境限制。

（4）本发明的方法通过雷达已经成像的结果、正射影像和三维地形数据之间人工测量的同名点，根据雷达扫描成像模型逆推导出雷达成像的逻辑原点和逻辑基线水平方向，间接实现了对雷达成像坐标系的逻辑原点和逻辑基线水平方向在地理坐标系下的测量。

（5）本发明的方法能在不使用测绘仪器的情况下达到优于使用测绘仪器所能达到的效果，能大幅节约GB-SAR的辅助设备的使用成本，产生更好的经济效益。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1为本发明中获取地基合成孔径雷达的成像原点空间位置和基线水平方位角的方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明进行清楚、完整地描述，同时也叙述了本发明技术方案解决的技术问题及有益效果，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

现有技术中，GB-SAR二维图像的两个维度分别是以雷达合成孔径成像原点和雷达基准方向为极坐标系原点的数值。距离向通过步进频率连续波技术实现高分辨率；方位向利用少量天线在直线或者弧线轨道匀速运动形成合成孔径或者多天线阵列式排布形成合成孔径，从而实现高角度分辨率。

本发明GB-SAR地基合成孔径雷达的扫描成像模型中，通常用如下现有技术中的常规方式来表示地基合成孔径雷达扫描点的各种坐标，例如：P0(X0,Y0,Z0) 表示为雷达基站旋转原点即雷达图像的逻辑原点在地理坐标系内的坐标；Pn(Xn,Yn,Zn)和Pn(Dn,Ln) 表示为一对同名点，(Xn,Yn,Zn)表示该点的地理坐标，(Dn,Ln)表示该点的雷达图像坐标；Ln表示为P0到Pn的直线距离，Dn表示为雷达从基线方向起始顺时针水平旋转到Pn方向的角度；θ₀表示为雷达基线在水平面内以X轴为基准的方位角；θ_n表示为雷达旋转到P0-Pn方向后在水平面内以X轴为基准的方位角。

数字正射影像图（DOM,DigitalOrthophoto Map，后面简称正射影像）：是对航空（或航天）相片进行数字微分纠正和镶嵌，按一定图幅范围裁剪生成的数字正射影像集。它是同时具有地图几何精度和影像特征的图像。DOM具有精度高、信息丰富、直观逼真、获取快捷等优点，可作为地图分析背景控制信息，也可从中提取自然资源和社会经济发展的历史信息或最新信息，为防治灾害和公共设施建设规划等应用提供可靠依据；还可从中提取和派生新的信息，实现地图的修测更新，以评价其它数据的精度、现实性和完整性都很优良。

数字高程模型（Digital Elevation Model)，简称DEM，是通过有限的地形高程数据实现对地面地形的数字化模拟（即地形表面形态的数字化表达），它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，是数字地形模型(Digital Terrain Model，简称DTM)的一个分支，其它各种地形特征值均可由此派生。数字表面模型（DigitalSurfaceModel，缩写DSM）是指包含了地表建筑物、桥梁和树木等高度的地面高程模型。和DEM相比，DEM只包含了地形的高程信息，并未包含其它地表信息，DSM是在DEM的基础上，进一步涵盖了除地面以外的其它地表信息的高程。尤其是在一些对建筑物高度有需求的领域，得到了很大程度的重视。

为了获取雷达成像原点的地理空间坐标和成像基线的地理水平方位角，解决传统方法需要使用GPS或者全站仪等高价值测绘仪器测量雷达基站实体的基准方向和准确空间坐标的问题，并同时克服背景技术中发明人所发现和提出的多个技术缺陷。本发明首次提出先建立GB-SAR图像与遥感数字地图中的DOM和DEM/DSM的同名点对P，然后使用GB-SAR图像中同名点的距离向数值与同名点对应的地理数据相结合，将雷达成像原点的地理坐标作为未知数建立距离方程，并通过多个同名点形成的方程组求解未知数以获得雷达成像原点的地理坐标方法；并基于上一条成像原点地理坐标的结果和GB-SAR图像中的方向角，进一步提出使用GB-SAR图像中同名点的方位向数值和雷达成像原点到同名点的水平方位角逆推计算雷达基线水平方位角。

具体的，参见图1可知，在其中一个实施例中，本发明设计了一种获取雷达的成像原点空间位置和基线水平方位角的方法，包括：

步骤1：读取地基合成孔径雷达的GB-SAR图像，记为R影像；读取对应的数字正射影像图DOM和高程地形数据图，并分别记为O影像和S影像。

进一步的，步骤1中，高程地形数据图具体为遥感数字地图中的数字高程模型DEM或者数字表面模型DSM，即高程地形数据为带有高程数据的图像模型，其既可以为DEM，也可以为DSM，还需要指出的是，DEM和DSM中都没有表示地图几何精度和影像特征的图像。

此外，数字正射影像图DOM和高程地形数据图DEM/DSM都对应于地基雷达GB-SAR所扫描的同一片地区，以便于后续通过三者重叠的部分寻找同名点。

步骤2：寻找并记录所述R影像与O影像之间的同名点对，所述同名点对的数量大于等于3对。

进一步的，步骤2中，寻找R影像与O影像中的同名点（即代表同一地表位置的点），需要找到多于3对同名点P{(P₁ ^r , P₁ ^o)、(P₂ ^r , P₂ ^o)、(P₃ ^r , P₃ ^o)......(P_n ^r , P_n ^o)}。这时P_n ^o的坐标为O影像像方坐标转物方坐标换算得到的二维地理坐标（X_n ^o,Y_n ^o），P_n ^r的坐标为对应像方位置所代表的水平方位向数值D_n和距离向数值L_n记为(D_n,L_n)，所述n大于等于3。

此外，还可将同名点改为能够自定义化的控制点，所述控制点为在地基合成孔径雷达的扫描成像区域寻找三个以上电磁波反射信号特别明显的目标点，所述目标点可以为大型角反等能够形成电磁波强反射信号的装置，即放置三个以上特殊的如角反等能够形成电磁波强反射信号的装置将其作为控制点。然后通过遥感等技术获取控制点的三维地理坐标，将控制点坐标代入本发明方法中替换原来同名点的地理坐标建立距离方程组也可以解出雷达基站原点的三维地理坐标。进而利用雷达基站原点和控制点的地理坐标以及从雷达图像上获得的控制点的方位向数值也可以计算出雷达基线水平方位角。

步骤3：根据每个同名点于所述O影像上获取的地理坐标在所述S影像内插出对应的高程数据，更新所述同名点对并形成同名点的三维地理坐标。

进一步的，在步骤3中，在S影像内插出P_n ^o的地理坐标（X_n ^o,Y_n ^o）的高程数值Z_n ^s，即得到P_n ^o对应的三维地理坐标P_n（X_n ^o，Y_n ^o，Z_n ^s），以在O影像中作为P_n（X_n ^o，Y_n ^o，Z_n ^o）的三维坐标来表示，并更新同名点对的数据为P{(P₁ ^r , P₁)、(P₂ ^r , P₂)、(P₃ ^r , P₃)......(P_n ^r , P_n)}。

值得一提的是，以上步骤2之所以优先于步骤3执行，是因为R影像与O影像虽然分属于不同的坐标表述方式，但是两者由于都属于二维坐标，因此方便于通过现有的几何或者图像的搜索算法实现同名点之间的快速精准匹配，随后再通过步骤3来插出对应的高程数据，本发明这种方式相对于获取难以直接获得的三维地形数据而言，其对遥感数字地图的信息要求更低一些，更易于实现。

步骤4：根据所述R影像在O影像地理坐标系内形成的GB-SAR成像模型，建立每个同名点的三维地理坐标到雷达成像原点的三维地理坐标的距离方程并集合形成距离方程组。

进一步的，在步骤4中，假设R影像在O影像的地理坐标系内的逻辑原点坐标为P₀（X₀，Y₀，Z₀），作为雷达成像原点，根据GB-SAR成像模型可以得到距离方程：

因n≥3，三对以上的同名点即可得到三个以上的距离方程形成的方程组：

。

步骤5：求解所述距离方程组中的雷达成像原点的三维地理坐标。

进一步的，在步骤5中，因为距离方程组的数量n大于等于未知数数量，所以该方程组有解，当n=3时，方程组的解会有两个，剔除其中不合理的解即可得到真解（X₀，Y₀，Z₀），而当n>3时，则可以解出唯一解（X₀，Y₀，Z₀）。

步骤6：连接在在二维坐标系下的任一同名点和雷达成像原点，计算出雷达成像原点到所述同名点的顺时针方位角θ_n。

进一步的，步骤6中，连接正射影像中的雷达成像原点P₀与任一同名点P_n，根据其坐标中的二维坐标（X₀，Y₀）和（X_n ^o，Y_n ^o）能够得到向量P₀到P_n的顺时针方位角θ_n。

步骤7：根据GB-SAR成像模型，将雷达成像原点到所述同名点的顺时针方位角θ_n减去同名点的方位向数值即可得到雷达基线的水平方位角。

进一步的，步骤7中，假设需要求取的基线水平顺时针方位角为θ₀，因为P_n ^r和P_n是同名点，根据GB-SAR成像模型可以知道P_n ^r的方位向角度值D_n为以P₀位原点从基线方向顺时针旋转到P₀P_n向量方向的角度值，即：

D_n=θ_n-θ₀

可以解出基线水平方位角：

θ₀=θ_n-D_n 。

步骤8：输出所述雷达成像原点的三维地理坐标和所述雷达基线的水平方位角作为输出结果。

进一步的，步骤8中，通过软件输出R影像在O的地理坐标系内的逻辑原点坐标为P₀（X₀，Y₀，Z₀）和基线水平方向顺时针方位角为θ₀。从而确定雷达成像原点空间位置和基线水平方位角，利用P₀（X₀，Y₀，Z₀）和θ₀在后续的工作中实现二维GB-SAR图像到三维地形数据的映射配准。

由此可知，上述方法通过纯软件方式运行即可计算获取雷达成像原点空间位置和基线水平方位角，方法中利用了DOM和DEM/DSM对GB-SAR的二维极坐标图像中的坐标原点和基准水平方向的误差信息进行有效预提取，无需通过坐标旋转矩阵进行多种坐标系下的转换计算，计算精度高，易于实现，通过上述方法在获得地基合成孔径雷达的成像原点空间位置和基线水平方位角后，即进一步可实现二维GB-SAR图像到三维地形数据的映射配准。

上述本发明的获取雷达的成像原点空间位置和基线水平方位角的方法可以作为软件程序或者计算机指令在非暂态计算机可读存储介质中执行或者在带有存储器和处理器的其它系统中执行，且其计算程序简单且运行快速。在本发明各个步骤和实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种获取雷达的成像原点空间位置和基线水平方位角的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：读取地基合成孔径雷达的GB-SAR图像，记为R影像；读取对应的数字正射影像图DOM和高程地形数据图，并分别记为O影像和S影像；

步骤2：寻找并记录所述R影像与O影像之间的同名点对，所述同名点对的数量大于等于3对；

步骤3：根据每个同名点于所述O影像上获取的地理坐标在所述S影像内插出对应的高程数据，更新所述同名点对并形成同名点的三维地理坐标；

步骤4：根据所述R影像在O影像地理坐标系内形成的GB-SAR成像模型，建立每个同名点的三维地理坐标到雷达成像原点的三维地理坐标的距离方程并集合形成距离方程组；

步骤5：求解所述距离方程组中的雷达成像原点的三维地理坐标，即地基合成孔径雷达的成像原点空间位置；

步骤6：连接在二维地理坐标系下的任一同名点和所述雷达成像原点，计算出所述雷达成像原点到所述同名点的顺时针方位角θ_n；

步骤7：根据所述GB-SAR成像模型，将所述雷达成像原点到所述同名点的顺时针方位角θ_n减去同名点的方位向数值即能得到雷达基线的水平方位角；

步骤8：输出所述雷达成像原点的三维地理坐标和所述雷达基线的水平方位角作为输出结果。

2.根据权利要求1所述的获取雷达的成像原点空间位置和基线水平方位角的方法，其特征在于，所述高程地形数据图具体为遥感数字地图中的数字高程模型DEM或者数字表面模型DSM。

3.根据权利要求1所述的获取雷达的成像原点空间位置和基线水平方位角的方法，其特征在于，所述同名点替换为能够自定义化的控制点，所述控制点为在地基合成孔径雷达的扫描成像区域寻找三个以上电磁波反射信号特别明显的目标点。

4.根据权利要求1所述的获取雷达的成像原点空间位置和基线水平方位角的方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：寻找R影像与O影像中的同名点，需要找到多于3对的同名点对P{(P₁ ^r , P₁ ^o)、(P₂ ^r , P₂ ^o)、(P₃ ^r , P₃ ^o).....(P_n ^r, P_n ^o)}，此时P_n ^o的坐标为O影像的像方坐标转物方坐标换算得到的二维地理坐标（X_n ^o,Y_n ^o），P_n ^r的坐标为对应像方位置所代表的水平方位向数值D_n和距离向数值L_n记为(D_n,L_n)，下标n大于等于3。

5.根据权利要求4所述的获取雷达的成像原点空间位置和基线水平方位角的方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：在S影像内插出P_n ^o的地理坐标（X_n ^o,Y_n ^o）的高程数值Z_n ^s，即得到P_n ^o对应的三维地理坐标P_n（X_n ^o，Y_n ^o，Z_n ^s），以在O影像中作为P_n（X_n ^o，Y_n ^o，Z_n ^o）的三维坐标来表示，并更新同名点对的数据为P{(P₁ ^r , P₁)、(P₂ ^r , P₂)、(P₃ ^r , P₃)......(P_n ^r, P_n)}。

6.根据权利要求5所述的获取雷达的成像原点空间位置和基线水平方位角的方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：假设R影像在O影像的地理坐标系内的逻辑原点坐标为P₀（X₀，Y₀，Z₀），作为雷达成像原点，根据GB-SAR成像模型能得到距离方程：

因n≥3，三对以上的同名点即能得到三个以上的距离方程形成的方程组：

。

7.根据权利要求6所述的获取雷达的成像原点空间位置和基线水平方位角的方法，其特征在于，所述步骤5具体包括：当n=3时，方程组的解会有两个，剔除其中不合理的解即能得到真解（X₀，Y₀，Z₀），而当n>3时，则能解出唯一解（X₀，Y₀，Z₀）。

8.根据权利要求7所述的获取雷达的成像原点空间位置和基线水平方位角的方法，其特征在于，所述步骤6具体包括：连接数字正射影像图DOM中的雷达成像原点P₀与任一同名点P_n，根据其坐标中的二维坐标（X₀，Y₀）和（X_n ^o，Y_n ^o）能够得到向量P₀到P_n的顺时针方位角θ_n。

9.根据权利要求8所述的获取雷达的成像原点空间位置和基线水平方位角的方法，其特征在于，所述步骤7具体包括：假设需要求取的基线水平顺时针方位角为θ₀，因为P_n ^r和P_n是同名点，根据GB-SAR成像模型能知道P_n ^r的方位向角度值D_n为以P₀位原点从基线方向顺时针旋转到P₀P_n向量方向的角度值，即：

D_n=θ_n-θ₀

能解出基线水平方位角：

θ₀=θ_n-D_n。

10.根据权利要求9所述的获取雷达的成像原点空间位置和基线水平方位角的方法，其特征在于，所述步骤8具体包括：利用P₀（X₀，Y₀，Z₀）和θ₀在后续的工作中实现二维GB-SAR图像到三维地形数据的映射配准。

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