SAR数据基本处理

SAR数据基本处理第一页，共41页。SARsacpe基础数据导入单景雷达影像处理多时相雷达影像处理主要内容第二页，共41页。SARscape基础第三页，共41页。ENVI雷达图像处理软件策略主模块包括最基本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第四页，共41页。SARscape核心模块——BASIC&InSARBundle聚焦扩展模块——FocusingModule滤波扩展模块——FilterModule扫描式干涉雷达处理扩展模块——ScanSARInterferometryModule极化雷达处理扩展模块——Polarimetery&PollnSARModule干涉叠加扩展模块——InterferometryStackingModuleSARscape体系结构第五页，共41页。最新SARscape5.0版本全部整合在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。第六页，共41页。SARscape国内外主要用户JSCKrasnoyarskGeofizika,RussiaKEOC,KoreaKKC-KokusaiKogyoCo.,Ltd,JapanKongsbergSatelliteServicesAS,NorwayLLCVNIIGAZ,RussiaLockheedMartin,USAMDA,USA&CanadaOHBSystemGmbH,GermanyPASCOCooperation,JapanPekingUniversity,ChinaPöyryEnvironmentOy,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第七页，共41页。ERS-1/2JERS-1RADARSAT-1RADARSAT-2ENVISATASARALOSPALSARTerraSAR-XTanDEM-X(+bistatic)COSMO-SkyMedOrbiSAR-1(X、P-band)E-SARRISAT-1STANAG7023RAMSESTELAERGLAS/IceSatDEM支持多源雷达系统ENVISAT2002RADARSAT-11996ERS-1/21991ALOS2006RADARSAT-22007支持雷达系统详细列表COSMO-Skymed2007TerraSAR-X/TerraDEM2008/2010第八页，共41页。先安装ENVI，再安装SARscapeSARscape支持的操作系统WINDOWS(XP,SP2,Vista,7)32和64位,LINUX64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的处理等软件运行环境第九页，共41页。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拥有图形化功能菜单（Classic界面下）第十页，共41页。拥有图形化功能菜单（ENVI5界面下）第十一页，共41页。SARscape

for

ArcGIS

toolbox

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SARscapetools可定制SARscapetoolsArcGIS中的SARscape处理工具可用于建模第十二页，共41页。200多个APIENVI,/RESTORE_BASE_SAVE_FILESENVI_BATCH_INIT,/NO_STATUS_WINDOWoSB=SARscapeBatch()oSB.xManifestAPI第十三页，共41页。数据导入第十四页，共41页。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（ALOSPALSARKC、ALOSGEOGrid）Tiff格式ASCIIARCGIS格式生成ENVI及SARscape格式文件第十五页，共41页。练习：数据导入以RADARSAT-2SLC数据的读取为例/SARscape/ImportData/StandardFormats/RADARSAT-2第十六页，共41页。单景雷达影像处理第十七页，共41页。聚焦处理多视处理SARRAWData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ENVI单景雷达影像处理流程第十八页，共41页。SAR图像的斑点噪声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第十九页，共41页。噪声抑制——多视单视复数（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。ENVISATASARAP(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）第二十页，共41页。练习：多视处理以上一步导入RADARSAT-2数据得到的结果，有四个极化SLC数据为例工具：/SARscape/Basic/Multilooking第二十一页，共41页。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：13.295/4.8717≈3练习：多视处理第二十二页，共41页。SAR的斑点噪声多视处理第二十三页，共41页。噪声抑制——滤波单波段雷达图像滤波Mean、Median、Mode、EPS、Frost、Lee、AnisotropicNon-LinearDiffusion。多时相雷达图像滤波DeGrandi、AnisotropicNon-LinearDiffusion。原始振幅数据斑点滤波后的振幅数据第二十四页，共41页。滤波操作工具：基础模块：/SARscape/Basic/Filtering/……第二十五页，共41页。地理编码&辐射定标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）第二十六页，共41页。地理编码地理编码、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DEMSAR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.第二十七页，共41页。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.重采样地理编码距离-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。第二十八页，共41页。地理编码一般精校正结果正射校正结果第二十九页，共41页。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辐射定标——概念第三十页，共41页。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:ScatteringAreaAAntennaGainPatternRangeSpreadLoss辐射定标——方法第三十一页，共41页。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（G2）Theantennagainpattern(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辐射定标——定标参数第三十二页，共41页。一般采用以下命名BetaNought(ß°)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）SigmaNought(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，Sigmanought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Gamma(g)，用入射角归一化的后向散射系数辐射定标——结果第三十三页，共41页。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ENVISATASAR数据的表现为了均衡这些变化，通常改进的余弦方法校正incidenceangleradarreflectivity辐射归一化严格的定标之后，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，如标准化第三十四页，共41