SAR數(shù)據(jù)基本處理

SAR數(shù)據(jù)基本處理第一頁，共41頁。SARsacpe基礎(chǔ)數(shù)據(jù)導(dǎo)入單景雷達(dá)影像處理多時(shí)相雷達(dá)影像處理主要內(nèi)容第二頁，共41頁。SARscape基礎(chǔ)第三頁，共41頁。ENVI雷達(dá)圖像處理軟件策略主模塊包括最基本SAR處理功能依托專業(yè)、成熟雷達(dá)處理技術(shù)由瑞士SARmap公司開發(fā)SARscape高級(jí)雷達(dá)圖像處理軟件SAR與光學(xué)遙感結(jié)合與地理信息的集成第四頁，共41頁。SARscape核心模塊——BASIC&InSARBundle聚焦擴(kuò)展模塊——FocusingModule濾波擴(kuò)展模塊——FilterModule掃描式干涉雷達(dá)處理擴(kuò)展模塊——ScanSARInterferometryModule極化雷達(dá)處理擴(kuò)展模塊——Polarimetery&PollnSARModule干涉疊加擴(kuò)展模塊——InterferometryStackingModuleSARscape體系結(jié)構(gòu)第五頁，共41頁。最新SARscape5.0版本全部整合在ENVI5.0新框架中；提供64位操作系統(tǒng)安裝包，原生支持64位操作系統(tǒng)，可以更好的利用內(nèi)存資源；地理編碼和定標(biāo)計(jì)算采用GPU運(yùn)算，極大提高運(yùn)算效率；新增地球物理建模工具（Geophysical

Modeling）；永久散射體（PS）沒有區(qū)域大小的限制，對(duì)SAR圖像大小沒限制；短基線（SBAS）漸進(jìn)式處理，提高處理效率。第六頁，共41頁。SARscape國內(nèi)外主要用戶JSCKrasnoyarskGeofizika,RussiaKEOC,KoreaKKC-KokusaiKogyoCo.,Ltd,JapanKongsbergSatelliteServicesAS,NorwayLLCVNIIGAZ,RussiaLockheedMartin,USAMDA,USA&CanadaOHBSystemGmbH,GermanyPASCOCooperation,JapanPekingUniversity,ChinaP?yryEnvironmentOy,FinlandRaytheon,USARussianAcademyofSciences,RussiaSaTReCi,KoreaStatoilHydro,NorwaySWFStudio,ItalyTELESPAZIO,ItalyTOTAL,FranceUSGS,USA……BAGF,GermanyCNR,ItalyCSIR,ZaireCITA,SpainDLR,GermanyDGA/CTA/GIP,FranceDeltare,HollandEADS,GermanyESA/ESRIN,ItalyFGAN-FOM,GermanyGeoltexsnab,RussiaG.I.M,BelgiumInfoterraGmbH,GermanyINPE,BrazilIKI-SpaceResearchInstitute,RussiaITC,HollandJPL,USAJRCJointResearchCenter,USAJSCGASCOM,Russia第七頁，共41頁。ERS-1/2JERS-1RADARSAT-1RADARSAT-2ENVISATASARALOSPALSARTerraSAR-XTanDEM-X(+bistatic)COSMO-SkyMedOrbiSAR-1(X、P-band)E-SARRISAT-1STANAG7023RAMSESTELAERGLAS/IceSatDEM支持多源雷達(dá)系統(tǒng)ENVISAT2002RADARSAT-11996ERS-1/21991ALOS2006RADARSAT-22007支持雷達(dá)系統(tǒng)詳細(xì)列表COSMO-Skymed2007TerraSAR-X/TerraDEM2008/2010第八頁，共41頁。先安裝ENVI，再安裝SARscapeSARscape支持的操作系統(tǒng)WINDOWS(XP,SP2,Vista,7)32和64位,LINUX64位

SARscape對(duì)硬件環(huán)境的要求硬件環(huán)境至少是：內(nèi)存：2G及以上、硬盤空間：50G及以上、處理器：1GHz及以上當(dāng)可用內(nèi)存比較小的時(shí)候，軟件可以運(yùn)行，但是處理時(shí)間會(huì)很長，有一些大數(shù)據(jù)量的處理會(huì)因?yàn)閮?nèi)存不足而報(bào)錯(cuò)，如相位解纏、ScanSAR的處理等軟件運(yùn)行環(huán)境第九頁，共41頁?；咎幚砭劢篂V波干涉雷達(dá)干涉疊加掃描干涉雷達(dá)極化與極化干涉雷達(dá)實(shí)用工具批處理擁有圖形化功能菜單（Classic界面下）第十頁，共41頁。擁有圖形化功能菜單（ENVI5界面下）第十一頁，共41頁。SARscape

for

ArcGIS

toolbox

安裝SARscape軟件時(shí)，自動(dòng)在ArcMAP中安裝這個(gè)工具可在ArcGIS界面下使用SARscapetools可定制SARscapetoolsArcGIS中的SARscape處理工具可用于建模第十二頁，共41頁。200多個(gè)APIENVI,/RESTORE_BASE_SAVE_FILESENVI_BATCH_INIT,/NO_STATUS_WINDOWoSB=SARscapeBatch()oSB.xManifestAPI第十三頁，共41頁。數(shù)據(jù)導(dǎo)入第十四頁，共41頁。數(shù)據(jù)導(dǎo)入目的：生成SARscape識(shí)別的數(shù)據(jù)格式支持SAR數(shù)據(jù)，光學(xué)數(shù)據(jù)，高程數(shù)據(jù)（DEM），矢量數(shù)據(jù)的輸入，GPS數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以是標(biāo)準(zhǔn)格式的，也可以是一般二進(jìn)制格式的。標(biāo)準(zhǔn)雷達(dá)格式ENVI標(biāo)準(zhǔn)格式一般二進(jìn)制文件有地理編碼的二進(jìn)制文件GPS數(shù)據(jù)航空SAR（OrbiSAR、TELAER、E-SAR）矢量數(shù)據(jù)特殊格式（ALOSPALSARKC、ALOSGEOGrid）Tiff格式ASCIIARCGIS格式生成ENVI及SARscape格式文件第十五頁，共41頁。練習(xí)：數(shù)據(jù)導(dǎo)入以RADARSAT-2SLC數(shù)據(jù)的讀取為例/SARscape/ImportData/StandardFormats/RADARSAT-2第十六頁，共41頁。單景雷達(dá)影像處理第十七頁，共41頁。聚焦處理多視處理SARRAWData雷達(dá)SLC圖像雷達(dá)強(qiáng)度圖像濾波

(單圖像)地理編碼&

定標(biāo)特征提取圖像分割圖像分類聚焦擴(kuò)展模塊ENVI單景雷達(dá)影像處理流程第十八頁，共41頁。SAR圖像的斑點(diǎn)噪聲SAR是相干系統(tǒng)，斑點(diǎn)噪聲是其固有特性均勻的區(qū)域，圖像表現(xiàn)出明顯的亮度隨機(jī)變化，與分辨率、極化、入射角沒有直接關(guān)系，屬于乘機(jī)噪聲多視和濾波可以抑制斑點(diǎn)噪聲第十九頁，共41頁。噪聲抑制——多視單視復(fù)數(shù)（SLC）SAR圖像產(chǎn)品包含很多的斑點(diǎn)噪聲，為了得到最高空間分辨率的SAR圖像，SAR信號(hào)處理器使用完整的合成孔徑和所有的信號(hào)數(shù)據(jù)。多視處理是在圖像的距離向和方位向上的分辨率做了平均，目的是為了抑制SAR圖像的斑點(diǎn)噪聲。多視的圖像提高了輻射分辨率，降低了空間分辨率。ENVISATASARAP(HH極化)數(shù)據(jù)視數(shù)為1的圖(左)和方位向視數(shù)為4的多視圖（右）第二十頁，共41頁。練習(xí)：多視處理以上一步導(dǎo)入RADARSAT-2數(shù)據(jù)得到的結(jié)果，有四個(gè)極化SLC數(shù)據(jù)為例工具：/SARscape/Basic/Multilooking第二十一頁，共41頁。地面分辨率=pixelspacingslantrange/sin(incidenceangle)<IncidenceAngle>20.845431300000001</IncidenceAngle><PixelSpacingRg>4.73303</PixelSpacingRg><PixelSpacingAz>4.8717417699999999</PixelSpacingAz>地距分辨率=4.733/sin(20.845)=13.295米，距離向視數(shù)為1。方位向分辨率經(jīng)過多視后保持與地距分辨率一致，方位向視數(shù)為：13.295/4.8717≈3練習(xí)：多視處理第二十二頁，共41頁。SAR的斑點(diǎn)噪聲多視處理第二十三頁，共41頁。噪聲抑制——濾波單波段雷達(dá)圖像濾波Mean、Median、Mode、EPS、Frost、Lee、AnisotropicNon-LinearDiffusion。多時(shí)相雷達(dá)圖像濾波DeGrandi、AnisotropicNon-LinearDiffusion。原始振幅數(shù)據(jù)斑點(diǎn)濾波后的振幅數(shù)據(jù)第二十四頁，共41頁。濾波操作工具：基礎(chǔ)模塊：/SARscape/Basic/Filtering/……第二十五頁，共41頁。地理編碼&輻射定標(biāo)SAR系統(tǒng)是測(cè)量發(fā)射和返回脈沖的功率比，這個(gè)比值（就是后向散射）被投影為斜距幾何。不同SAR傳感器或不同接收模式，為了更好的對(duì)比SAR圖像幾何和輻射特征，需要將SAR數(shù)據(jù)從斜距或地距投影轉(zhuǎn)換為地理坐標(biāo)投影（制圖參考系）第二十六頁，共41頁。地理編碼地理編碼、幾何配準(zhǔn)、幾何校正、正射校正，概念是相似的，就是把SAR圖像，無論是斜距幾何還是地距幾何，轉(zhuǎn)換成地圖坐標(biāo)系，區(qū)別在于是否用DEM橢球體地理編碼——處理過程不用DEM數(shù)據(jù)地形地理編碼——處理過程需要用DEMSAR系統(tǒng)會(huì)引起非線性畸變，尤其是地形起伏較大的地方，所以就不能像光學(xué)影像一樣用多項(xiàng)式校正或者仿射變換轉(zhuǎn)換到參考坐標(biāo)系，為了對(duì)SAR數(shù)據(jù)進(jìn)行地理編碼，要用到嚴(yán)格的多普勒算法，結(jié)合傳感器和成像特點(diǎn)以及地面形態(tài).第二十七頁，共41頁。輸出制圖坐標(biāo)系下的幾何（參考DEM或者橢球體高度）輸入斜距幾何1.距離-多普勒方程2.重采樣地理編碼距離-多普勒方法使用距離-多普勒方程，能計(jì)算出傳感器和每個(gè)后向散射像元的關(guān)系以及它們的相對(duì)速度，不僅考慮了像元的幾何亮度同時(shí)也考慮了傳感器的處理過程，完全重建了成像和幾何處理、考慮了地形影響（前視收縮、疊掩）、地球自轉(zhuǎn)的影響以及在多波譜頻移和方位向幾何的地形高度的影響。地理編碼一般應(yīng)用反向解法，DEM或橢球體高度是出發(fā)點(diǎn)。第二十八頁，共41頁。地理編碼一般精校正結(jié)果正射校正結(jié)果第二十九頁，共41頁。后向散射雷達(dá)測(cè)量的是電磁波脈沖傳輸和接收的比率，這個(gè)比值就叫后向散射后向散射定標(biāo)為了對(duì)比不同的傳感器獲取的同一區(qū)域影像同一傳感器以不同的工作模式獲取的影像同一傳感器不同時(shí)相的數(shù)據(jù)使用不同的處理方法來計(jì)算輻射定標(biāo)——概念第三十頁，共41頁。雷達(dá)方程輻射定標(biāo)的基礎(chǔ).散射體的接收功率Pd

,與散射面積的關(guān)系:ScatteringAreaAAntennaGainPatternRangeSpreadLoss輻射定標(biāo)——方法第三十一頁，共41頁。根據(jù)雷達(dá)方程，SAR圖像的輻射定標(biāo)參數(shù)包括：散射面積（A）：每個(gè)輸出像元都是恢復(fù)的真實(shí)的照射面積.該面積會(huì)根據(jù)不同的地形和入射角而改變天線增益（G2）Theantennagainpattern(G2):天線增益的幅度變化的影響，與非定向天線相比，參考DEM和基準(zhǔn)高度進(jìn)行了校正距離引起的損失（R3）:接收功率要由傳播過程中從遠(yuǎn)到近的距離變化校正輻射定標(biāo)——定標(biāo)參數(shù)第三十二頁，共41頁。一般采用以下命名BetaNought(?°)雷達(dá)亮度（反射率）系數(shù)，在斜距方向每單位面積的反射率單位是無量綱的。這種歸一化的優(yōu)點(diǎn)是不需要入射角（如散射面積A）SigmaNought(so),后向散射系數(shù)，就是通常說的散射體反射回來的雷達(dá)強(qiáng)度，單位是dB，Sigmanought的定義是假設(shè)入射到水平面，

其差異與入射角、波長、極化、散射體的物理性質(zhì)有關(guān)Gamma(g)，用入射角歸一化的后向散射系數(shù)輻射定標(biāo)——結(jié)果第三十三頁，共41頁。不同顏色代表不同地物類型的后向散射變化虛線范圍內(nèi)是ENVISATASAR數(shù)據(jù)的表現(xiàn)為了均衡這些變化，通常改進(jìn)的余弦方法校正incidenceangleradarreflectivity輻射歸一化嚴(yán)格的定標(biāo)之后，可識(shí)別在距離方向的后向散射系數(shù)。因?yàn)榈匚锓瓷涞哪芰咳Q于入射角，實(shí)際上，獲取數(shù)據(jù)的幅寬越大，在距離向的后向散射系數(shù)的變化越大，這種變化和散射體的物理特性有關(guān)，是不能被校正的，只能通過一些相對(duì)的方法來彌補(bǔ)，如標(biāo)準(zhǔn)化第三十四頁，共41