从重复航过到单航过：面向宏图一号星载SAR的高分辨率城市三维点云重建

SAR可穿透云雾，全天时全天候获取地表信息，是城市测绘与灾后快速评估的重要手段。然而，传统星载层析SAR三维重建依赖数月至数年的重复观测，难以满足快速响应的需求。

针对上述挑战，空天院研究团队提出稀疏采样条件下的三维多基线干涉-层析SAR融合（SV-MBTF）框架。

宏图一号四星车轮编队分布式SAR可在单次航过中同步获取4幅SAR影像，约3.6秒即可完成超600平方公里城市区域的数据采集。基于上述数据，通过SV-MBTF框架可重建出包含逾2亿个点的三维点云，将宏图一号原有的25米格网DSM生成能力拓展至高密度城市三维点云重建。

框架以多基线InSAR实现高密度点云重建，并融合TomoSAR补充精细结构信息；高信噪比区域利用多基线相位梯度信息估计并补偿建筑高度突变引起的残余相位（MPGL-RPE），低信噪比区域则引入几何先验和统计同质像素提升相位质量。完成高度重建后，结合能量-熵离散指数（EEDI）与点云滤波剔除水体、阴影等异常点，获得高质量三维点云。

研究团队已在多个区域开展了实测数据验证。以高精度机载LiDAR点云为参考，SV-MBTF在摩天轮、酒店等代表性复杂城市目标上的三维定位误差均值低于2.5米。在测绘效率方面，所提方法可利用单次航过数秒内获取的多基线数据实现城市尺度点云重建，相比传统星载SAR依赖数月乃至数年的重复航过影像积累，时效性显著提升。此外，研究团队在机场及其周边开展了大规模点云重建实验。与Copernicus 30米DSM和经深度学习去噪处理的宏图一号多基线干涉DSM相比，所提方法生成了密度更高、结构更细致的高质量三维点云。

▲Copernicus 30米DSM、经深度学习去噪处理的宏图一号多基线InSAR DSM与SV-MBTF生成的宏图一号单航过高密度点云（机场区域）

基于所重建的三维点云，研究团队还完成了多项扩展应用：

结果表明，单航过SAR点云在快速城市测绘、工程变化监测和应急响应等场景具有良好的应用潜力。

▲重建三维点云与历史存档DSM进行高程差分得到的变化结果，展示了工程建设中的细尺度三维变化

上述研究成果以“From repeat-pass to single-pass: City-scale 3D point-cloud reconstruction via InSAR-TomoSAR fusion with the Hongtu-1 multistatic SAR constellation”为题，发表于遥感领域权威期刊《ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing》（中国科学院一区TOP）。空天院助理研究员吴羽纶为第一作者，空天院研究员张衡为通讯作者。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2026.08.031

本文转载自空天信息（ID：AIR-CAS）

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