02-SAR数据基本处理

1、SAR基本处理技术 技术支持邮箱：ENVI-IDL 技术支持热线：400-819-2881-7 http:/ 1. SARsacpe基础 2. 数据导入 3. 单景雷达影像处理 4. 多时相雷达影像处理 SARscape基础 主模块包括最基本SAR处理功能 依托专业、成熟雷达处理技术由瑞士 SARmap公司开发SARscape高级雷达图 像处理软件 SAR与光学遥感结合 与地理信息的集成 SARscape核心模块BASIC & InSAR Bundle 聚焦扩展模块Focusing Module 滤波扩展模块Filter Module 扫描式干涉雷达处理扩展模块ScanSAR Interfer

2、ometry Module 极化雷达处理扩展模块Polarimetery & PollnSAR Module 干涉叠加扩展模块Interferometry Stacking Module 全部整合在ENVI5.0新框架中； 提供64位操作系统安装包，原生支持64位操作系统，可以 更好的利用内存资源； 地理编码和定标计算采用GPU运算，极大提高运算效率； 新增地球物理建模工具（Geophysical Modeling）； 永久散射体（PS）没有区域大小的限制，对SAR图像大小 没限制； 短基线（SBAS）渐进式处理，提高处理效率。 nJSC KrasnoyarskGeofizika, Russi

3、a nKEOC, Korea nKKC - Kokusai Kogyo Co.,Ltd, Japan nKongsberg Satellite Services AS, Norway nLLC VNIIGAZ, Russia nLockheed Martin, USA nMDA, USA & Canada nOHB System GmbH, Germany nPASCO Cooperation, Japan nPeking University, China nPyry Environment Oy, Finland nRaytheon, USA nRussian Academy of Sci

4、ences, Russia nSaTReCi, Korea nStatoil Hydro, Norway nSWF Studio, Italy nTELESPAZIO, Italy nTOTAL, France nUSGS, USA n nBAGF, Germany nCNR, Italy nCSIR, Zaire nCITA, Spain nDLR, Germany nDGA/CTA/GIP, France nDeltare, Holland nEADS, Germany nESA/ESRIN, Italy nFGAN-FOM, Germany nGeoltexsnab, Russia nG

5、.I.M, Belgium nInfoterra GmbH, Germany nINPE, Brazil nIKI - Space Research Institute, Russia nITC, Holland nJPL, USA nJRC Joint Research Center, USA nJSC GASCOM, Russia ERS-1/2 JERS-1 RADARSAT-1 RADARSAT-2 ENVISAT ASAR ALOS PALSAR TerraSAR-X TanDEM-X(+bistatic) COSMO-SkyMed OrbiSAR-1 (X、P-band) E-SA

6、R RISAT-1 STANAG 7023 RAMSES TELAER GLAS/IceSat DEM ENVISAT 2002 RADARSAT-1 1996 ERS-1/2 1991 ALOS 2006 RADARSAT-2 2007 支持雷达系统详细列表 COSMO-Skymed 2007 TerraSAR-X/TerraDEM 2008/2010 先安装ENVI，再安装SARscape SARscape支持的操作系统 WINDOWS (XP, SP2, Vista, 7) 32 和64位, LINUX 64 位 SARscape对硬件环境的要求 硬件环境至少是：内存：2G及以上、硬盘空

7、间：50G及以上、处 理器：1GHz及以上 当可用内存比较小的时候，软件可以运行，但是处理时间会很长， 有一些大数据量的处理会因为内存不足而报错，如相位解缠、 ScanSAR的处理等 基本处理 聚焦 滤波 干涉雷达 干涉叠加 扫描干涉雷达 极化与极化干涉雷达 实用工具 批处理 安装SARscape软件时，自动在ArcMAP中安 装这个工具 可在ArcGIS界面下使用SARscape tools 可定制SARscape tools ArcGIS中的SARscape处理工具可用于建 模 200多个API ENVI, /RESTORE_BASE_SAVE_FILES ENVI_BATCH_INIT,

8、 /NO_STATUS_WINDOW oSB = SARscapeBatch() oSB.xManifest 数据导入 目的：生成SARscape识别的数据格式 支持SAR数据， 光学数据，高程数据（DEM），矢量数据的输 入，GPS数据，这些数据可以是标准格式的，也可以是一般二 进制格式的。 标准雷达格式 ENVI标准格式 一般二进制文件 有地理编码的二进制文件 GPS数据 航空SAR（OrbiSAR、TELAER、E-SAR） 矢量数据 特殊格式（ALOS PALSAR KC、ALOS GEO Grid） Tiff格式 ASCII ARCGIS格式 生成ENVI及SARscape格式文件

9、以RADARSAT-2 SLC数据的读取为例 /SARscape/Import Data/Standard Formats/RADARSAT-2 单景雷达影像处理 聚焦处理 多视处理 SAR RAW Data 雷达SLC 图像 雷达强度图像 滤波 (单图像) 地理编码& 定标 特征提取 图像分割 图像分类 聚焦扩展模块聚焦扩展模块 ENVI SAR是相干系统，斑点噪声是其 固有特性 均匀的区域，图像表现出明显的 亮度随机变化，与分辨率、极化、 入射角没有直接关系，属于乘机 噪声 多视和滤波可以抑制斑点噪声 单视复数（SLC）SAR图像 产品包含很多的斑点噪声， 为了得到最高空间分辨率 的SAR

10、图像，SAR信号处理 器使用完整的合成孔径和 所有的信号数据。 多视处理是在图像的距离 向和方位向上的分辨率做 了平均，目的是为了抑制 SAR图像的斑点噪声。 多视的图像提高了辐射分 辨率，降低了空间分辨率。 ENVISAT ASAR AP (HH 极化) 数据视数为 1的图 (左) 和方位向 视数为4的多视图（右） 以上一步导入RADARSAT-2数据得到的结果，有四个极化 SLC数据为例 工具：/SARscape/Basic/Multilooking 地面分辨率= pixel spacing slant range /sin(incidence angle) 20.845431300000

11、001 4.7330789600000003 4.8717417699999999 地距分辨率= 4.733/sin(20.845)=13.295米，距离向视数为1。 方位向分辨率经过多视后保持与地距分辨率一致，方位向 视数为：13.295/4.87173 多多视处理视处理 单波段雷达图像滤波 Mean、Median、Mode、EPS、 Frost、Lee、Anisotropic Non- Linear Diffusion。 多时相雷达图像滤波 De Grandi、Anisotropic Non- Linear Diffusion。 原始振幅数据原始振幅数据 斑点滤波后的振幅数据斑点滤波后的振

12、幅数据 工具： 基础模块：/SARscape/Basic/Filtering/ SAR系统是测量发射和返回脉冲的功率比，这个比值（就 是后向散射）被投影为斜距几何。 不同SAR传感器或不同接收模式，为了更好的对比SAR图像 几何和辐射特征，需要将SAR数据从斜距或地距投影转换 为地理坐标投影（制图参考系） 地理编码、几何配准、几何校正、正射校正，概念是相似的， 就是把SAR图像，无论是斜距几何还是地距几何，转换成地图 坐标系，区别在于是否用DEM 椭球体地理编码处理过程不用DEM数据 地形地理编码处理过程需要用DEM SAR系统会引起非线性畸变，尤其是地形起伏较大的地方，所 以就不能像光学影像

13、一样用多项式校正或者仿射变换转换到参 考坐标系，为了对SAR数据进行地理编码，要用到严格的多普 勒算法，结合传感器和成像特点以及地面形态. 输出 制图坐标系下的几何（参考 DEM或者椭球体高度） 输入 斜距几何 1. 距离-多普勒方程 2. 重采样 距离-多普勒方法 使用距离-多普勒方程，能计算出传感器和每个后向散射像元的关 系以及它们的相对速度，不仅考虑了像元的几何亮度同时也考虑 了传感器的处理过程，完全重建了成像和几何处理、考虑了地形 影响（前视收缩、叠掩）、地球自转的影响以及在多波谱频移和 方位向几何的地形高度的影响。 地理编码一般应用反向解法，DEM或椭球体高度是出发点。 一般精校正结

14、果一般精校正结果正射校正结果正射校正结果 后向散射 雷达测量的是电磁波脉冲传输和接收的比率，这个比值就叫后向 散射 后向散射定标 为了对比不同的传感器获取的同一区域影像 同一传感器以不同的工作模式获取的影像 同一传感器不同时相的数据 使用不同的处理方法来计算 雷达方程 辐射定标的基础. 散射体的接收功率Pd , 与散射面积的关系: Scattering Area A Antenna Gain Pattern Range Spread Loss 根据雷达方程，SAR图像的辐射定标参数包括： 散射面积（A）：每个输出像元都是恢复的真实的照射面积. 该面 积会根据不同的地形和入射角而改变 天线增益（

15、G2）The antenna gain pattern (G2): 天线增益的幅度变 化的影响，与非定向天线相比，参考DEM和基准高度进行了校正 距离引起的损失（R3）: 接收功率要由传播过程中从远到近的距离 变化校正 一般采用以下命名 Beta Nought () 雷达亮度（反射率）系数，在斜距方向每单位面 积的反射率单位是无量纲的。这种归一化的优点是不需要入射角 （如散射面积A） Sigma Nought (so), 后向散射系数，就是通常说的散射体反射回来 的雷达强度，单位是dB，Sigma nought的定义是假设入射到水平面， 其差异与入射角、波长、极化、散射体的物理性质有关 Gam

16、ma (g) ，用入射角归一化的后向散射系数 不同颜色代表不同地物类型的后 向 散 射 变 化 虚 线 范 围 内 是 ENVISAT ASAR数据的表现 为了均衡这些变化，通常改进的 余弦方法校正 incidence angle radar reflectivity 严格的定标之后，可识别在距离方向的后向散射系数。因 为地物反射的能量取决于入射角，实际上，获取数据的幅 宽越大，在距离向的后向散射系数的变化越大，这种变化 和散射体的物理特性有关，是不能被校正的，只能通过一 些相对的方法来弥补，如标准化 定标后处理 距离校正 介电常数影响校正 绝对校正 相关处理 辐射归一化 局部入射角校正 叠掩/阴影处理 左-后向散射系数，中-局部入射角地图，右-叠掩/阴影地图 工具：/SARscape/Basic/Geocoding/Geocoding and Radiometric Calibration 多时相雷达影像处理 聚焦处理 多视处理 SAR RAW Data 雷达SLC 图像 雷达强