Image Initial Registration Algorithm for Lutan-1 Satellite Based on Scale-Invariant Feature Transform-Like Algorithm— A Case Study of the Jishishan Earthquake

WANG Wenxin; YANG Defang; LI Long; LI Wenjun; FENG Guangcai; HE Lijia; XIONG Zhiqiang; LI Ning; JIANG Hongbo; LUO Wulinhong; WANG Yilin

doi:10.13203/j.whugis20240087

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Image Initial Registration Algorithm for Lutan-1 Satellite Based on Scale-Invariant Feature Transform-Like Algorithm— A Case Study of the Jishishan Earthquake

Jishishan Earthquake | 更新时间：2026-11-05

- Image Initial Registration Algorithm for Lutan-1 Satellite Based on Scale-Invariant Feature Transform-Like Algorithm— A Case Study of the Jishishan Earthquake
- Geomatics and Information Science of Wuhan University Vol. 50, Issue 2, Pages: 377-390(2025)
- 作者机构：
  
  1.中南大学地球科学与信息物理学院，湖南长沙，410083
  2.青海省自然资源遥感中心，青海西宁，810001
  3.青海省地理空间信息技术与应用重点实验室，青海西宁，810001
  4.青海师范大学地理科学学院，青海西宁，810008
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13203/j.whugis20240087
  CLC： P237
- Received：14 March 2024，
  
  Published：05 February 2025
- 稿件说明：
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王文昕,杨德芳,李龙，等.类尺度不变特征变换的陆探一号卫星影像初配准算法——以积石山地震为例[J].武汉大学学报（信息科学版）,2025,50(2):377-390.

WANG Wenxin,YANG Defang,LI Long,et al.Image Initial Registration Algorithm for Lutan-1 Satellite Based on Scale-Invariant Feature Transform-Like Algorithm—A Case Study of the Jishishan Earthquake[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2025,50(2):377-390.
王文昕,杨德芳,李龙，等.类尺度不变特征变换的陆探一号卫星影像初配准算法——以积石山地震为例[J].武汉大学学报（信息科学版）,2025,50(2):377-390. DOI：10.13203/j.whugis20240087

WANG Wenxin,YANG Defang,LI Long,et al.Image Initial Registration Algorithm for Lutan-1 Satellite Based on Scale-Invariant Feature Transform-Like Algorithm—A Case Study of the Jishishan Earthquake[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2025,50(2):377-390. DOI：10.13203/j.whugis20240087

摘要

陆探一号（Lutan-1

LT-1）合成孔径雷达（synthetic aperture radar，SAR）卫星是中国首个以干涉为核心任务的L波段全极化民用SAR卫星星座，适用于地震、滑坡等灾害的监测和应急响应。然而，受该卫星实时轨道数据不精确的影响，LT-1 SAR影像的初始配准精度不高，容易导致配准失败，影响影像自动化处理效率。针对该问题，提出基于类尺度不变特征变换的LT-1影像初配准算法和处理策略，旨在提高其配准成功率。以2023⁃12⁃18甘肃临夏回族自治州积石山Ms 6.2地震为例验证算法的可靠性，将配准成功率由34.5%提高到100%，成功获取了该地震的同震形变场，同时也获取了Sentinel-1A/B升、降轨形变结果，用于对LT-1结果进行精度验证和分析。综合LT-1和Sentinel-1A/B的结果表明，该地震以抬升为主，最大抬升量达6.3 cm，属于逆冲型地震。通过震前Sentinel-1升、降轨时序形变结果分别识别出195和179个滑坡，并发现该地震触发的草滩村液化滑坡-泥流在震前已出现明显形变，形变速率超过9 mm/a。并讨论了LT-1影像分幅不规则对算法有效性的影响，展望了LT-1卫星在地震及同震地质灾害监测领域的应用潜力。

Abstract

Objectives

The Lutan-1 (LT-1) synthetic aperture radar (SAR) satellite

the first group of L-band fully polarimetric civilian SAR satellites in China with interferometry as its core mission

is suitable for monitoring and emergency response to disasters such as earthquakes and landslides. However

due to the inaccuracy of the satellite's real-time orbit data

the initial registration precision of the LT-1 SAR images is not high

which easily leads to registration failure and affects the efficiency of the image-automated registration process.

Methods

In response to this issue

this study proposes a LT-1 image initial registration method and processing strategy based on a scale invariant feature transform like (SIFT-Like) algorithm to enhance the registration success rate. Taking the Ms 6.2 earthquake in Jishishan

Gansu

on December 18

2023

as an example

the algorithm’s reliability was verified

with the registration success rate increased from 34.5% to 100%

successfully obtaining the coseismic deformation field of this earthquake. Furthermore

the coseismic deformation results of Sentinel-1A/B for this earthquake were also acquired for precision validation and analysis of the LT-1 results.

Results

Integration of LT-1 and Sentinel-1A/B results indicate that the earthquake was primarily characterized by uplift

with a maximum uplift of 6.3 cm

classifying it as a thrust earthquake. Using pre-earthquake Sentinel-1 ascending and descending orbit interferometric results

195 and 179 landslides were respectively identified

and it was observed that the liquefaction landslide-debris flow triggered by the earthquake in Caotan Village had exhibited significant deformation before the event

with a deformation rate exceeding 9 mm/a. And the impact of irregular segmentation of LT-1 images on algorithm effectiveness is discussed

and the potential applications of LT-1 satellites in earthquake and geological hazard monitoring are highlighted.

Conclusions

The proposed algorithm effectively eliminates the registration issue of the LT-1 satellite. With the increasing archive data of LT-1

this algorithm can better highlight its advantages. Combining the LT-1 data and the algorithm can better serve the deformation monitoring and emergency response of earthquakes and geological disasters in the future.

关键词

Keywords

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