雷达遥感和SAR数据查询_20100507

1、雷达遥感和SAR数据查询曹将兵2010/05/07遥感技术支持组Eastdawn東万道迤内容概要雷达遥感介绍雷达、合成孔径雷达（SAR） SAR的分辨率及影像特征 SAR的数据类型 SAR数据的查询Eastdawn東万道迤、雷达遥感介绍雷达遥感也称微波遥感，最早出现于 二战期间，而真正受到重视始于20世纪60 年代，至090年代形成发展高潮。今天，雷达遥感已与可见光遥感、红 外遥感共同成为遥感探测的重要手段。1 -1雷达遥感所具有的优势：1）雷达遥感具有穿云透雾的能力，可以不 受天气影响全天候进行。2）雷达遥感是主动遥感，可以不受黑夜的影 响全天时进行。相对于同样可以进行夜间工作的红外遥感 而

2、言，微波的大气衰减很小SAR与光学数据对比光学10:30 am14:30 pm22:30 pmSAR3）雷达遥感对地表面的穿透力较强。1981年11月12日美国“哥伦比亚”号航天 飞机搭载合成孔径成像雷达SIR-A （L波段） 顺利升空。雷达影像上成功观测到撒哈拉沙 漠的地下古河道，显示了 SAR具有穿透地表 的能力，引起国际科技界的震动。4）雷达遥感还具有某些独特的探测能力。海洋波、土壤湿度等1.2微波波段雷达遥感使用电磁波谱中的微波部分。频率：0.3 GHz 300 GHz 或波长：1 m1 mm绝大部分遥感雷达采用0.5cm至75cm间的 微波频段。Eastdawn東万道迤成像雷达最常用

3、的波段包括：K&波段:0.75-1.1cmK 波段：1.1 -1.67cmKu-波段：1.67-2.4cmX波段：2.4 -3.75cm,广泛用于军事侦察和商用地形观测，女RCOSMO-SkyMed, TerraSAR-XoC波段：3757.5cm,用于许多星载SAR,女口ERS1和 RADARSATo&波段：7.5 -15cm,用于星载AlmazoL波段：15-30cm,用于SEASAT和JERS。P波段：30 -100cm,用于NASA/JPL AIRSAR。Eastdawn y東万道迤二、雷达、合成孔径雷达(SAR)2.1雷达雷达 (RadarRadio detection and ra

4、nging),无线电检测与测距的英文缩略语的音译，出现于第 二次世界大战期间。图1雷达信号作用示意图Eastdawn東万道迤雷达系统有三个主要特征: 它向着目标发射微波（无线电）信号 它接收所发射能量被目标向后散射的部分 它观测返回信号的强度（检测）和时间延迟（测距）Eastdawn東万道迤2)真实孔径雷达(RARreal aperture radar)20世纪50年代中期，为军事目的研制的真实孔 径的侧视成像雷达问世，传感器装载在移动平台上 对地观测成像。图3侧视成像雷达Eastdawn東万道迤3)合成孔径雷达(SARSynthetic Aperture Radar)合成孔径原理脉冲压缩技术

5、合成孔径SART图4合成孔径原理示意图2.3发展趋势正在大力开发的下一代雷达测量系统，不但在参 数测量性能上优于现代雷达，同时还将具有认知 目标，即对目标进行可靠分类和识别的能力雷达系统将由传统的参数测量向特征（非参数） 测量的更高阶段迈进Eastdawn東万道迤三、SAR的分辨率及影像特征31分辨率SAR是主动式系统，实际的传感器分辨率有两个： 距离向分辨率和方位向分辨率。(1) 距离向分辨率：垂直轨迹的方向称为距离向。距 离向分辨率依赖于所处理的脉冲的长度。(2) 方位向分辨率：沿轨迹的方向称为方位向。方 位向分辨率由雷达波束照射到地面条带的角波束宽 度决定。距离向分辨率和方位向分辨率通常

6、是不同的，如对于 ERS, 一 个SLC像素是20m X 4m。Eastdawn東万道迤Eastdawn東万道迤图5合成孔径雷达成像几何示意图Eastdawn東万道迤Eastdawn東万道迤图6成像几何比较Eastdawn東万道迤3.2雷达图像的影像特征雷达图像上接收的信息是地物目标对雷达 波束的反应，图像上的売;度差异就是天线 接收的辐射强弱差异。亮度和纹理是雷达图像解译的要素Eastdawn東万道迤区域：北京分辨率：3米极化方式：VV获取模式：HIMAGE 获取时间：2008.04.20Eastdawn 東万道迤引起差异的原因:Eastdawn東万道迤1）地面状况、波长、入射角的影响反射

7、散射角反射XRsdar Image图8反射、散射、角反射示意图r*vrri*ii4I Jll.1.14同样的地面状况，对于波长短的波束是粗糙面，对于波长长的波束就可能是光滑面入射角越大，地面的粗糙度就变小了，散射就弱Eastdawn東万道迤2）极化对图像的影响极化是微波的一个突出特点，极化状况不同图像中的信息 状况也不同。极化，即电磁波的电场振动方向的变化趋势。电场矢量的 方向不随时间变化时称为线极化，线极化分为水平极化和垂直 极化。图9电磁波极化Eastdawn東万道迤VH接收为水平极化 接收为垂直极化 接收为水平极化 接收为垂直极化VV发射的电磁波为垂直极化,根据传感器发射和接收的反射波极

8、化状况 可以得到不同类型的极化图像。四种极化特征：H H发射的电磁波为水平极化,HV发射的电磁波为水平极化, 发射的电磁波为垂直极化,Eastdawn東万道迤图10多极化图像不同几何结构的地物其雷达后向散射特性不一。一般而言，垂直取向的散射体具有较强的垂直极化后向散射；水平取向的散射体则具有很强的水平极化后向散射；中间取向的散射体其后向散射特征则介于前两者之间。Eastdawn東万道迤3）物理性质对图像的影响地物目标的物理性质主要表现在电子特性上，这种特性在物 理上称为复介电常数。物体的复介电常数越高，对雷达波束的反射作用越强，穿透 作用越小。Eastdawn東万道迤Eastdawn東万道迤若

9、与地物目标的水分相联系，复介电常数越高，水分含量也Eastdawn東万道迤越高因此，当地物目标含水量高时，反射能力变高而穿透力变弱地表物体的特性和雷达波束的特性总是相互关联的。、SAR的数据类型4.1原始数据对于原始数据，很难称其为图像。尽管提供的数据是二维表格形 式，其方向与接收器的物理方向（波的发射方向、卫星移动方向）相 联系，然而在这类数据中的信息不是那么直观，因为相应的接收器， 其分辨率不论是距离向还是方位向都是好几公里，相当于好几百行或 者好几百列。4.2单视复数据对原始数据进行距离向处理（脉冲压缩）和方位向处理（SAR 合成）之后，就可以得到一个复数据的二维表，其方向和接收器的物

10、理方向始终保持一致（电磁波发射方向和卫星运动方向），这时已经 可以称其为图橡了。这样的单视复数据通常也称为SLC （Single Look Complex）。Eastdawn東万道迤4.3多视数据单视图像是使用地面目标的所有回波信号产生一幅 图像，图像将包含斑点，但可获得最高分辨率。在SAR数据的数字处理中，使用回波信号的子集可 以形成同一地区相互独立的图像，然后将这些图像平均 生成一幅多视图像。所得到的多视图像分辨率较低但斑 点减少。4.4以Cosmo产品为例 Level0 RAW(Received SAR Echo Signal) Level1ASCS(Single look, Compl

11、ex, Slant range) LevelIBDGM(Detected, Ground projected, Multi-look) Level1CGEC(Geo-coded, Ellipsoid corrected) LevelIDGTC(Geo-coded, Terrain corrected)Eastdawn東万道迤 0级产品是原始信号，不提供商业应用； 1A级别SCS格式：是单视复型数据（像元值是复数），雷达斜距 向、方位向坐标（传感器获取信号的初始投影坐标，斜距向和方 位向分辨率不同）; 1B级别DGM格式：进行了检波处理（幅度检波，可以理解为求 复数的模），和多视处理（为了使像元

12、的地距向和方位向分辨率 相同及噪声抑制），地距向、方位向投影坐标（ellipsoidgrotmcl projection）； 1C级别GEC格式：进行了地理编码，椭球改正（ellipsoidmap projection）； ID级别GTC格式：进行了地理编码，地形改正，与所使用的 DEM相一致的地图投影坐标（与生成1C级别的GEC相比，需要使 用DEM） oevel 1ALevei 1CLevel 1DCosmo产品级别Cosmo产品处理流程4.5拍摄参数以某景C0SM 0数据为例:成像模式：HIMAGE (3m分辨率)入射角：30.733.7。视线方向：右视轨道方向：升轨极化方式：HH产品级

13、别:1A_SCS获取时间：2009-09-0900:25 (UTC)影像大小：方位向：46.6 Km距离向：40.8 Km影像范围:左上 41.7436 N, 81.8343 E 右上 41.8108 N, 82.3169 E 左下 42.1555 N, 81.7283 E 右下 42.2228 N, 82.2141 E参数在数据文件名中的对应:CSKS2 SCS B HI 04 HH RA SF 20090909002526 20090909002533.h5第儿颗卫星获取的数据丿5品级别获取模式，对应分辨率波束，对应入/角可选择状态极化方式获取开始时间(UTC)获取结束时间(UTC)左/右

14、視升/降轨 数据分发模式Eastdawn東万道迤五、SAR数据的查询5.1 SAR卫星SeasatNASA/JPL1978.06.271978.10.10L波段ERS-1ESA1991.07.172000.03.10C波段ERS-2ESA1995.04.21 至今C波段EnvisatESA2002.03.01 至今C波段 RADARSAT-1 CSA1995.11.04-至今C 波段 RADARSAT-2 CSA&MDA 2007.12.14至今C波段JERS-1J AXA1992.02.11 1998.10.11L波段ALOSJ AXA2006.01.24至今L波段COSMO-SkyMedA

15、SI2007.06.08至今X波段TerraSAR-XDLR2007.06.15至今X波段5.2 SAR数据查询1) COSMO-SkyMed网址：http:/www.e-geos.it/catalog.html Username: beocosmo Password: beomarketEastdawn東万道迤e-geos COSMO-SkyMed ProductsAN ASI/TELESPAZIO COMPANYHomeContact Us2010e-CEOSA e-geos AN ASI/TELESPAZIO COMPANYCOSMO-SkyMed ProductsEastdawn東万道

16、迤Eastdawn東万道迤伽? JVJenuHomeUser ProfileContact UsCatalogueRequest InfoSearch by MapSearch by 4comersSearch by KMLfileSearch by Shape fileSearch by 2 rectangle cornesSearch by Record NumberHi beocosmo201Cie-CEOSLogout2) TerraSAR-X网址:terra.de/terrasar-x/archive-to-go.htmlEastdawn東万道迤Eastd

17、awn東万道迤TerraSAFL乂 Archive-tcArchive-to-GoshapefileThe Archive-to-Go provides an overview cf available TerraSAR.-X acquisitions in Shapefile Format. You can downlead the full archive and open it with a GIS Software brews已.An updat已 will b已 availabl已已gularly.Do*.1 rIoad TsrrsSAR-X Mrchr/e-To-Go 3.7 MB

18、 -zip file - Status: 4. Mai 2010When ycu have identified archive images you would lik已 to order, pleas已 extract th已 dezir已d feetprint frem th亡 database and send it tc Infcterrafs Customer Service Team via el*1ail - ar directly tc yaur individual Custom已厂 Service Contaict Point.kmzIf ycu do not have

19、a standard GIS software to view the archive we recommend thw dowrdnsJ of ESFLts 土二Expb飞 9.3.1 (supported platforms: Windows, Solaris, AIXr HP-UXr Linux) via their webs吐e free cf charge. Open thE Archive-togo .shp-file to 说皂r Project by clicking Layer in the main menus 3仃d then selecting Add LaAltern

20、atively visualize th已 5匚晶誇亍丫 available from the archive in Gcogle Earth by downbsding th皂 corresponding mz-file 4.2 MB.During its first two y已ars in spac已. Terr aS AR-X has acquired more than 35.000 scenes, covering a majority of the Earths surface at least on匚亡. The sc已nes are available, as archive data - and the archive is growing every day.Eastdawn東万道迤2) Envisat、Radarsat等网址：ft中国科学院对地观测与数字地球科学中心Eastdawn