地理信息 遥感影像传感器及数据的定标与验证 第3部分：SAR-InSAR

ICS07.040;35.240.70

CCSA77

中华人民共和国国家标准

GB/TXXXXX—XXXX/ISO/TS19159-3:2018

`

地理信息遥感影像传感器及数据的定标与

验证第3部分：SAR/InSAR

Geographicinformation—Calibrationandvalidationofremotesensingimagery

sensorsanddata–Part3:SAR/InSAR

(ISO/TS19159-3:2018,IDT)

（征求意见稿）

（本草案完成时间：2022年6月15日）

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

GB/TXXXXX—XXXX/ISO/TS19159-3:2018

目次

前言................................................................................III

引言.................................................................................IV

1范围...............................................................................1

2规范性引用文件.....................................................................1

3术语和定义.........................................................................1

4符号、缩略语及约定.................................................................6

4.1符号...........................................................................6

4.2缩略语.........................................................................8

4.3约定...........................................................................8

5一致性.............................................................................9

6通用SAR传感器定标模型.............................................................9

6.1引言...........................................................................9

6.2顶层模型......................................................................10

6.3雷达系统......................................................................12

6.4天线系统......................................................................13

6.5天线相位中心..................................................................13

6.6SAR信号处理...................................................................14

6.7大气传播与地球运动............................................................16

6.8SAR定标场.....................................................................17

6.8.1引言......................................................................17

6.8.2CA_SARCalibrationField....................................................18

6.8.3CA_SARCalibrationNaturalField.............................................19

6.8.4CA_SARCalibrationManmadeField.............................................19

6.8.5CA_SARCalibrationEquipment................................................19

6.8.6CA_CornerReflectorAndTransponder..........................................19

6.8.7CA_GroundReceiver.........................................................19

6.8.8CA_ScatteringMatrix.......................................................19

6.9验证..........................................................................20

6.10SAR要求......................................................................20

7InSAR传感器定标模型...............................................................20

7.1概述..........................................................................20

7.2CA_InSARSensor类..............................................................21

7.3InSAR要求.....................................................................22

8PolSAR传感器定标模型..............................................................22

8.1概述..........................................................................22

8.2CA_PolSARSensor类.............................................................23

I

GB/TXXXXX—XXXX/ISO/TS19159-3:2018

8.3PolSAR要求....................................................................24

附录A（规范性）抽象测试套件........................................................25

A.1SAR传感器.....................................................................25

A.2InSAR传感器...................................................................25

A.3PolSAR传感器..................................................................25

附录B（规范性）数据字典............................................................26

B.1引言..........................................................................26

B.2SAR传感器概述（图2）.........................................................26

B.3雷达系统（图3）...............................................................27

B.4天线系统（图4）...............................................................28

B.5天线相位中心（图5）...........................................................29

B.6信号处理（图6）...............................................................29

B.7大气传播和地球运动（图7）.....................................................31

B.8SAR定标场（图8）.............................................................32

B.9SAR验证（图9）...............................................................34

B.10InSAR传感器（图11）.........................................................34

B.11PolSAR传感器（图12）........................................................35

B.12代码列表.....................................................................35

B.12.1SARAcquisitionMode(图2).................................................35

B.12.2PolarimetryLayer(图4)...................................................35

B.12.3SARWaveform(图6)........................................................36

B.12.4ImagingAlgorithm(图6)...................................................36

B.12.5CalibrationFieldType(图8)...............................................36

B.12.6CalibrationEquipmentType(图8)...........................................36

B.12.7CalibrationNaturalFieldType(图8)........................................36

附录C（资料性）SAR几何定标用例....................................................38

C.1概述..........................................................................38

C.2SAR几何定标...................................................................38

C.3InSAR定标.....................................................................40

附录D（资料性）SAR辐射定标用例....................................................41

D.1概述..........................................................................41

D.2SAR辐射定标...................................................................41

D.3PolSAR定标....................................................................42

参考文献.............................................................................43

II

GB/TXXXXX—XXXX/ISO/TS19159-3:2018

引言

成像传感器是获取地理信息的主要数据源之一。

影像数据可用于获取空间、波谱的测量信息，广泛应用于从城镇/道路规划到地质制图的各种领域。

典型的空间产品有矢量地图、数字高程模型、三维城市模型等。

在各情形下，最终产品的质量都依赖于获取数据的设备精度，其精度需要通过定标来保证。

定标通常是一个代价昂贵且耗时的过程，因而，通常在相邻两次定标之间的较长的时间间隔里，采

取其他简单的中间定标过程来弥补，从而仍保证可控的产品质量。

《地理信息遥感影像传感器及数据的定标与验证》(ISO/TS19159)是对遥感影像传感器的定标以

及定标信息及过程的验证进行标准化。

遥感影像传感器有很多类型。除了不同的技术外，不同传感器类型对标准化的需求也有不同的侧重

点。为了满足各类需求，本文件将分为几个部分。第1部分涵盖光学传感器。第2部分涵盖机载激光雷达。

本文件为第3部分涵盖合成孔径雷达（SAR）和干涉合成孔径雷达（InSAR）。

IV

GB/TXXXXX—XXXX/ISO/TS19159-3:2018

地理信息遥感影像传感器及数据的定标与验证第3部分：

SAR/InSAR

1范围

本文件规定了SAR/InSAR传感器的定标以及定标信息的验证的定义。

本文件涉及遥感对地观测，具体传感器包括机载和星载SAR/InSAR传感器。

本文件还规定了与定标与验证相关的元数据的规范要求。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

ISO19103,地理信息概念模式语言（Geographicinformation—Conceptualschemalanguage）

注：GB/T35647-2017地理信息概念模式语言（ISO19103:2015,IDT）

ISO/TS19130:2010地理信息用于地理定位的成像传感器模型（Geographicinformation—

Imagerysensormodelsforgeopositioning）

ISO/TS19130-2:2014地理信息用于地理定位的成像传感器模型.第2部分:SAR、InSAR、激光雷达

和声纳（Geographicinformation—Imagerysensormodelsforgeopositioning—Part2:SAR,

InSAR,lidarandsonar）

ISO19157地理信息数据质量（Geographicinformation—Dataquality）

ISO/TS19159-1:2014地理信息遥感图像传感器和数据的校准和验证第1部分:光学传感器

（Geographicinformation—Calibrationandvalidationofremotesensingimagerysensorsand

data—Part1:Opticalsensors）

ISO/TS19159-2地理信息遥感图像传感器和数据的校准和验证第2部分:激光雷达（Geographic

information—Calibrationandvalidationofremotesensingimagerysensors—Part2:Lidar）

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

精度accuracy

测试结果或度量结果与其真值的接近程度。

注：本文件中，真值可以是可接受为真值的参照值。

[来源：ISO35342:2006，3.3.1,已修改—删除了注1，2，3。增加了新的注。]

3.2

天线方向图antennapattern

波束在某一辐射方向θ上的电场强度与其峰值方向上的电场强度的比例。

3.3

孔径参考点aperturereferencepoint，ARP

1

GB/TXXXXX—XXXX/ISO/TS19159-3:2018

合成孔径中心的三维位置。

注：通常在ECEF坐标系下以米为单位表示。

[来源：ISO/TS19130:2010，4.4]

3.4

姿态attitude

物体的指向，利用该物体坐标轴和外部坐标轴之间的角度描述。

[来源：ISO19116:2004，4.2]

3.5

方位分辨率azimuthresolution

<SAR>距离横向的分辨率。

注1：方位分辨率通常利用SAR传感器和处理系统的冲激响应来测量。它是合成孔径大小或驻留时间的函数（例如:

孔径越大→驻留时间越长→分辨率越高）。

注2：冲激响应的3dB宽度作为测量的标称值。

注3：距离横向等同于沿轨方向1。

[来源：ISO/TS19130:2010，4.7，已修改—增加了注2和3。]

3.6

后向散射系数backscatteringcoefficient

单位面积的平均雷达散射截面。

注1：如果被观测区域的雷达回波是由许多独立的散射单元构成的，则用后向散射系数来描述，而不是用针对点目

标的雷达散射截面来描述。后向散射系数计算如下：

휎

휎0=················································································(1)

퐴

式中：

휎为面积A的整体雷达散射截面；

휎0为一个无量纲的参数，通常用分贝(dB)表示如下：

00

휎𝑑퐵=10log10휎······································································(2)

注2：后向散射系数有时也称为归一化雷达散射截面。

3.7

定标calibration

定量化地定义一个系统对已知可控的输入信号的响应的过程。

[来源：ISO/TS19101-2]

3.8

定标常数calibrationcoefficient

在不考虑加性噪声，且处理器增益归一化、距离向天线方向图、距离衰减和大气衰减均校正的情况

下，SAR图像像素的功率与雷达散射截面的比值。

3.9

校正correction

对估计的系统性影响的补偿。

注1：“系统性影响”的解释参看ISO/IECGuide98-3:2008，3.2.3。

1编者注：距离横向在正侧视情况下等同于沿轨方向。

2

GB/TXXXXX—XXXX/ISO/TS19159-3:2018

注2：补偿可以采用不同形式，如加数或因子，也可以从表中推导。

[来源：ISO/IECGuide99]

3.10

串扰cross-talk

无意地影响另一信号或电路的任何信号或电路。

注：对PolSAR传感器，若发射通道为水平（H）极化，则发射端的串扰定义为垂直（V）极化的发射功率和水平（H）

极化发射功率的比值，以分贝(dB)表示。接收端串扰与发射端类似。

3.11

数字高程模型digitalelevationmodel，DEM

按算法赋值到二维坐标上的高程值数据集。

[来源：ISO/TS19101-2:2008,4.5]

3.12

高程height，h，H

某一点到选择的参考平面的距离，通过沿垂直于该平面向上的一条线测量。

注1：在参考平面以下的高程为负值。

注2：术语elevation和height同义。

[来源：ISO19111:2007,4.29—已修改:增加了注2]

3.13

入射角incidentangle

从探测单元到传感器的视线和局部表面法向（切面法向）之间的角度。

[来源：ISO/TS19130:2010，4.57]

3.14

干涉基线interferometricbaseline

在给定散射体的成像时刻，两个天线相位中心矢量之间的距离。

3.15

积分旁瓣比integratedsideloberatio，ISLR

SAR图像中点目标冲激响应的旁瓣功率和主瓣功率之间的比值。

注1：积分旁瓣比（ISLR）可通过对适当区域的冲激响应功率进行积分得到。可以表示为

푃푡표푡푎푙−푃푚푎푖푛

𝐼푆𝐿푅=10log10{}····························································(3)

푃푚푎푖푛

式中：

为总功率；

为主瓣功率。

注2：主瓣宽度可以峰值为中心，取冲激响应宽度的α倍，其中α为一个预定义的常数，通常取2到2.5之间。

3.16

干涉合成孔径雷达interferometricsyntheticapertureradar，InSAR

利用两幅或多幅SAR图像，通过雷达回波的相位差生成地表形变或数字高程图的技术。

3.17

视角lookangle

从平台下视向到斜距向的角度，通常在孔径参考点(ARP)处测量。

注：“Off-nadirangle”与“lookangle”的定义相同。

[来源：ISO/TS191302:2014,4.42,已修改—新的注替代了原注1]

3

GB/TXXXXX—XXXX/ISO/TS19159-3:2018

3.18

元数据metadata

描述某种资源的信息。

[来源：ISO191151:2014，4.10]

3.19

峰值旁瓣比peaksideloberatio，PLSR

SAR图像中点目标冲激响应的第一旁瓣峰值功率和主瓣峰值功率之间的比值。

注：峰值旁瓣比通常用分贝（dB）表示，计算方法如下:

푃푠푖푑푒푝푒푎푘

푆𝐿푅=10log10{}·····························································(4)

푃푚푎푖푛푝푒푎푘

式中：

为主瓣的峰值功率；

𝑑为第一旁瓣的峰值功率。

3.20

极化合成孔径雷达polarimetricsyntheticapertureradar，PoISAR

通过不同的极化组合进行收发的先进SAR传感器。

注：通过组合多种极化模式，可以更加清楚地刻画目标。全极化SAR系统同时发射和接收正交（例如，水平和垂直）

极化信号，形成同一成像场景的四个极化通道。本文件涉及了全极化SAR的定标。

3.21

极化通道不平衡polarizationchannelimbalance

对两个相干数据通道中同一像素的散射矩阵元素之间的比例的估计偏差。

注：极化通道不平衡包括幅度不平衡和相位不平衡。

3.22

脉冲重复频率pulserepetitionfrequency

系统（如激光雷达）在给定时间段内发射脉冲的次数，通常以千赫（kHz）表示。

[来源：ISO/TS19130-2:2014，4.53]

3.23

雷达散射截面radarcrosssection

目标对发射雷达功率的散射能力的度量。

注1：雷达散射截面的计算方法为

2

2|퐸푠|

휎=lim푅→∞4휋푅2··································································(5)

|퐸푖|

式中：

휎为雷达散射截面；

为入射波的电场强度；

为距离目标R处的雷达散射波的电场强度。

注2：雷达散射截面具有面积的尺寸，单位为平方米。通常，它用如下的对数形式表示，单位为dBsm:

휎𝑑퐵=10log10휎·····································································(6)

3.24

距离range

<SAR>天线与远处目标之间的距离，等同于斜距。

[来源：ISO/TS191302:2014，4.54]

4

GB/TXXXXX—XXXX/ISO/TS19159-3:2018

3.25

距离单元rangebin

<SAR>具有相同距离的一组雷达回波。

[来源：ISO/TS19130-2:2014，4.69]

3.26

距离向，斜距向rangedirection，slantrangedirection

<SAR>距离矢量所在的方向。

[来源：ISO/TS19130:2010，4.70]

3.27

距离分辨率rangeresolution

距离向的空间分辨率。

注1：对于SAR传感器，距离分辨率通常利用传感器和处理系统的冲激响应来测量。它是脉冲带宽的函数。

注2：冲激响应的3dB宽度作为测量的标称值。

[来源：ISO/TS19130:2010,4.71—已修改:增加了注2。]

3.28

遥感remotesensing

通过非接触方式获取物体信息并进行解译的过程。

[来源：ISO/TS19101-2:2008，4.33]

3.29

（图像）分辨率resolution(ofimagery)

图像中可分离的两个均匀照射的目标之间的最小距离。

注1：这一定义是指空间分辨率。

注2：通常情况下，分辨率决定区分相邻特征（目标）的能力。

注3：分辨率也可指波谱分辨率和时间分辨率。

[来源：ISO/TS191302:2014,4.61—已修改:增加了注1，2，3。]

3.30

散射矩阵scatteringmatrix

刻画极化SAR在感兴趣目标处的散射过程的矩阵。

注：散射矩阵按下式定义

푗푘푅푆푆

(퐻)=(퐻퐻푉퐻)(퐻)···························································(7)

푅

푉푆푉퐻푆푉푉푉

式中：

푆푆

(퐻퐻푉퐻)为散射矩阵；

푆푉퐻푆푉푉

퐻为散射体的入射波电场矢量；

()

푉

퐻

()为散射波电场矢量；

푉

为照射波的波数；

푅为目标和雷达天线之间的距离。

3.31

传感器sensor

测量系统的元件，直接受含有被测量的现象、物体或物质的影响。

5

GB/TXXXXX—XXXX/ISO/TS19159-3:2018

注：存在主动或被动的传感器。通常两个或多个传感器组合成一个测量系统。

[来源：ISO/IECGuide99:2007，3.8—已修改:示例和注释用注代替。]

3.32

不确定性uncertainty

与测量结果相关的参数，表现合理量测值的离差特性。

注1：例如，该参数可以是标准差（或其给定倍数），或为具有规定置信水平的区间的半宽度。

注2：一般来说，测量的不确定性有很多部分组成。有些部分可以通过一系列测量结果的统计分布进行评估，且能

用试验的标准差来表征。其他部分，也能用标准差来表征，但是根据经验或其他信息利用假设的概率分布进

行评估的。

注3：通常认为测量结果是被测值的最佳估计，所有不确定度分量都能引起测量结果的偏差，包括由系统效应引起

的不确定度分量，如与校正和参考标准相关的部分。

注4：当要定量描述测量值（例如坐标）的精度时，质量参数是对测量结果不确定性的估计。因为精度是一个定性

概念，不能用于需要与数字关联的定量表达；数字需要与测量不确定性关联。

注5：测量不确定度包括由系统性影响引起的部分，比如与改正量、量测标准分配的数量值以及定义的不确定性相

关的部分。有时估计的系统性影响没有被纠正，而是被合并到测量不确定性部分中。

注6：该参数可以是，如标准差，相应的称为标准测量不确定度（或指定多个），或为具有标称覆盖概率区间宽度

的一半。

注7：一般来说，测量的不确定性有很多部分组成。有些部分可以通过一系列测量值的统计分布所得的A类测量不确

定度来评估，且能用标准差来表征。另一部分，由B类测量不确定度来评估，也能用标准差来表达，由基于经

验或其它信息的概率密度函数来评价。

注8：一般来说，对于给定的一组信息，测量不确定度可认为是与被测物标称的数量值相关。对这一数值的修改会

导致相关不确定性的变化。

[来源：ISO19116:2004，定义4.26已修改:增加了注1-8。2]

3.33

验证validation

采用独立手段，评估从系统输出所得到的数据产品质量的过程。

注：在本文件中，验证这一术语仅在有限意义上使用，仅涉及定标数据的验证，以便控制定标数据随时间的变化。

[来源：ISO/TS19101-2:2008，4.41]

4符号、缩略语及约定

本文件中，概念模式用统一建模语言（UML）描述。GB/T35647-2017给出了这里所使用的UML的具

体情况。

4.1符号

下列符号适用于本文件。

：地面分辨单元的面积。

：干涉基线矢量的长度。

𝑑：多普勒中心频率。

：采样频率。

2编者注：删除注6和注7，与注1和注2表达意思重复。（该术语引用自ISO/TS19159-1，ISO/TS19159-1有同

样问题）

6

GB/TXXXXX—XXXX/ISO/TS19159-3:2018

1：接收端H和V通道之间的幅相不平衡。

2：发射端通道H和V之间的幅相不平衡。

：成像处理器增益。

：雷达接收机增益。

퐴

：发射天线峰值增益。

퐴

：接收天线峰值增益。

퐴

：接收天线峰值归一化距离向方向图。

퐴

：发射天线峰值归一化距离向方向图。

：天线相对于参考平面的高度。

：目标相对于参考平面的高度。

：定标常数。

：雷达系统的整体增益。

𝐿：大气传播衰减。

𝐿：系统损耗。

：描述PolSAR传感器加性噪声特性的矩阵。

：地面分辨单元的面积。

：干涉基线矢量的长度。

𝑑：多普勒中心频率。

：采样频率。

1：接收端H和V通道之间的幅相不平衡。

2：发射端通道H和V之间的幅相不平衡。

：成像处理器增益。

：雷达接收机增益。

퐴

：发射天线峰值增益。

퐴

：接收天线峰值增益。

퐴

：接收天线峰值归一化距离向方向图。

퐴

：发射天线峰值归一化距离向方向图。

：天线相对于参考平面的高度。

：目标相对于参考平面的高度。

：定标常数。

：雷达系统的整体增益。

𝐿：大气传播衰减。

𝐿：系统损耗。

：描述PolSAR传感器加性噪声特性的矩阵。

：图像像素功率。

：加性噪声功率。

：发射峰值功率。

푅：脉冲重复频率。

：InSAR数据采集模式标志，p=1针对标准模式，p=2针对乒乓模式。

푅：天线相位中心到目标的距离。

：描述PolSAR传感器雷达接收端特性的矩阵。

푅：地球赤道半径。

푅：地球极半径。

7

GB/TXXXXX—XXXX/ISO/TS19159-3:2018

：理想的散射矩阵。

：描述PolSAR传感器发射端特性的矩阵。

：方位向成像时间。

0：方位向成像起始时刻。

：测量的散射矩阵。

：干涉基线相对于参考水平面的角度。

1：接收端从通道H到通道V的串扰。

2：接收端从通道V到通道H的串扰。

：发射端从通道H到通道V的串扰。

：发射端从通道V到通道H的串扰。

：视角。

：雷达波长。

휎：雷达散射截面积。

휎0：后向散射系数。

0：雷达到第一个斜距采样点的时间延迟。

：干涉相位。

푆⃗：天线相位中心位置矢量。

⃗⃗：目标位置矢量。

⃗⃗：天线相位中心速度矢量。

4.2缩略语

下列缩略语适用于本文件。

ARC：有源雷达定标器（Activeradarcalibrator）

CRS：参考坐标系（Referencecoordinatesystem）

DEM：数字高程模型（Digitalelevationmodel）

DInSAR：差分干涉合成孔径雷达（Differentialinterferencesyntheticapertureradar）

GCP：地面控制点（Groundcontrolpoints）

GNSS：全球导航卫星系统（GlobalNavigationSatelliteSystem）

IMU：惯性测量单元（Inertialmeasurementunit）

InSAR：干涉合成孔径雷达（Interferometricsyntheticapertureradar）

ISLR：积分旁瓣比（Integralparavalveratio）

NESZ：噪声等效散射系数（Noiseequivalentscatteringcoefficient）

PolSAR：极化合成孔径雷达（Polarizedsyntheticapertureradar）

PRF：脉冲重复频率（Pulserepetitionrate）

PSLR：峰值旁瓣比（Peakparavalvularratio）

RCS：雷达散射截面积（Radarscatteringcross-section）

SAR：合成孔径雷达（syntheticapertureradar）

UML：统一建模语言（Unifiedmodelinglanguage）

4.3约定

GB/T35647-2017要求除了基本的数据类型类之外，UML类的名称应包括一个双字母的前缀，来标识

定义类的标准以及UML包。表1列出了本文件用到的前缀、定义前缀的国际标准及前缀标识的包。本文件

定义的UML类属于定标验证包，与ISO/TS19159-1和ISO/TS19159-2具有相同的双字母前缀CA。

8

GB/TXXXXX—XXXX/ISO/TS19159-3:2018

表1UML类前缀

前缀国际标准包

ISO/TS19159-1,ISO/TS19159-2和

CACalibrationValidation

ISO/TS19159-3（本文件）

MDISO19115Metadata

SDISO/TS19130SensorData

SEISO/TS19130-2SensorDataExtensions

SCISO19111SpatialCoordinates

DQISO19157Dataquality

TMISO19108TemporalSchema

5一致性

本文件细化了三个一致性类。一致性类的详细内容在附录A的抽象测试套件中给出。SAR、InSAR或

PolSAR传感器的任何定标和验证信息集，声明与本文件一致，需要分别符合抽象测试套件A.1、A.2或A.3

中描述的要求。

6通用SAR传感器定标模型

6.1引言

本文件涉及SAR/InSAR传感器的定标以及定标信息的验证。本文件包括对SAR传感器性能，以及SAR

几何定标和辐射定标相关的参数集的详细描述，可用于SAR图像的精细化处理。

图1描述了本文件制定时，ISO/TS19159标准所有部分的包图结构。

pkgCalVal

CalibrationValidation

OpticsLidarSAR/InSAR

图1CalibrationValidation包图

SAR是一种成像雷达。作为一种主动的传感器，SAR自身提供辐射源而不依赖于太阳光。此外，根据

频率的不同，微波可穿透云、雾、雨。因此，SAR具备全天时、全天候对地观测的能力。

SAR发射连续的雷达脉冲照射目标场景，并利用安装在移动平台上的侧视天线接收回波脉冲，从而

利用回波生成图像。与真实孔径雷达不同，SAR是一个相干系统，其回波脉冲的幅度和相位均能得到保

9

GB/TXXXXX—XXXX/ISO/TS19159-3:2018

持。因此，SAR通过将真实的传感器天线沿飞行方向移动，并综合处理合成的天线长度内的一系列接收

脉冲的信息，来形成一个虚拟的大天线，称为合成孔径。这一方法在不增加天线的物理尺寸的情况下，

极大地提高了方位向分辨率。

在距离向，SAR利用脉冲压缩技术来达到高分辨率和高信噪比。SAR系统通常采用Chirp脉冲信号，

即在脉冲持续时间内的线性调频信号。接收到的脉冲利用匹配滤波器进行处理，将脉冲压缩到很短的持

续时间内。

InSAR是将不同位置或不同时间获取的多幅SAR复图像进行结合。图像对中同名点的路程差可根据干

涉相位确定，达到亚波长量级的精度。因此，InSAR可作为传统立体摄影测量技术的一种替代方式，用

于地形测绘。此外，InSAR还可以用于速度测绘和地表形变监测。

雷达极化涉及极化雷达波的全矢量特性，能够用于从目标散射波中提取目标特性。PolSAR将相干的

极化相位和幅度与SAR信号结合，使SAR在土地利用分类、森林测绘、生物量估计、目标识别、应急响应

及灾害评估等多个应用领域的监测能力得到进一步提升。

极化干涉SAR（PolInSAR）是将InSAR和PolSAR的优势结合的一项技术。它为散射机制的垂直分布提

供联合的敏感度,具有优化高程估计质量的能力。在物理参数反演和遮蔽地表或目标成像等领域具有十

分重要的价值。

定标是将系统对可控输入信号的响应进行量化定义的过程。SAR定标主要包括两个方面：几何定标

和辐射定标。

对于地形测绘、土地调查等诸多应用，SAR数据产品的几何保真度是非常重要的。为了获取高的几

何定位精度，必须通过几何定标来测量系统的各种误差源。

SAR辐射定标的目的是通过建立SAR系统端到端的传输特性，从而可以从SAR图像中推导出地面目标

真实的辐射参数，即雷达散射截面积或后向散射系数。

然而，SAR定标通常是一个耗力、耗时的过程。因而通常会采取一些简单的中间标定过程，来弥补

相邻两次定标过程之间的时间间隔，从而保证SAR数据质量长期的置信度。

对于特殊的SAR获取模式如InSAR和PolSAR，除了常规的几何和辐射定标外，还需要对额外的一些参

数进行定标，从而保证其产品的质量。

本条款描述常规的SAR传感器定标以及定标信息验证的模型。InSAR和PolSAR传感器分别在条款7和

条款8进行描述。本文件不涉及PolInSAR传感器的定标和验证。

6.2顶层模型

图2描述了本文件的顶层类图。图2所示的类及其属性和关联应按照数据字典B.2，B.12.1以及ISO/TS

19130-2中的描述使用。

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GB/TXXXXX—XXXX/ISO/TS19159-3:2018

classCA_SARSensors

19159::CA_CalibrationValidation

+calibrationType:CA_CalibrationType

CA_InSARSensor

CA_SARSensor

+collectionMode:SE_SARCollectionMode

+acquisitionMode:CA_SARAcquisitionMode

+centreFrequency:RealCA_PolSARSensor

+bandwidth:Real

+atennaNumber:Integer

+transmitAndReceiveChannelNumber:Integer

«CodeList»

SE_SARCollectionMode

+SARValidation0..1+scan

+spotlight

CA_SARValidation+signalProcessing1+stripmap

CA_SignalProcessing

+antennaPhaseCentreantennaNumber

transmitAndReceiveChannelNumber

+calibrationField1..*

+antennaSystem

CA_AntennaPhaseCentreCA_SARCalibrationField

CA_AntennaSystem

transmitAndReceiveChannelNumber

+radarSystem

«CodeList»

CA_RadarSystemCA_SARAcquisitionMode

+SAR

+atmosphericPropagationAndEarthMotion0..1+InSAR

+PolSAR

CA_AtmosphericPropagationAndEarthMotion+other

图2顶层UML类图模型

CA_SARSensor类是一个关于SAR传感器定标和验证所有信息的顶层类。它集成了CA_RadarSystem，

CA_AntennaSystem，CA_AntennaPhaseCentre，CA_SignalProcessing，

CA_AtmosphericPropagationAndEarthMotion，CA_SARCalibrationField和CA_SARValidation七个类。

雷达系统、天线系统、天线相位中心、信号处理、大气传播和地球运动、定标场、SAR验证各个部分的

详细描述分别在图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9中给出。

CA_SARSensor类包含两个子类CA_InSARSensor和CA_PolSARSensor，分别在图11和图12中给出。

collectionMode属性定义SAR系统采集数据的方法。

acquisitionMode属性根据CA_SARAcquisitionMode类中的代码列表定义SAR系统的获取模式。

centreFrequency属性定义SAR传感器的中心频率。

bandwidth属性定义发射信号的带宽。

antennaNumber属性定义SAR系统的天线数目。

transmitAndReceiveChannelNumber属性定义SAR系统的通道数目。一个通道是指一个发射和接收

组合的数据通道。常规SAR包含一个通道。双天线InSAR则包含两个通道，即使工作在一个天线发射、两

个天线接收回波的标准模式下也是如此。全极化SAR包含四个通道，极化模式分别为HH，HV，VH和VV。

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GB/TXXXXX—XXXX/ISO/TS19159-3:2018

6.3雷达系统

雷达发射机产生脉冲并通过天线向空间辐射，部分雷达信号经目标反射后返回雷达方向，通过天线

接收回波并利用接收机放大。SAR是一种成像雷达。本条款描述与SAR定标相关的，除天线参数以外的雷

达系统参数。天线参数将在条款6.4中描述。

图3给出了雷达系统的类图。图3所示的类及其属性和关联应按照数据字典B.3的描述使用。

classCA_RadarSystem

CA_SARSensor

+radarSystemtransmitAndReceiveChannelNumber

CA_RadarSystem

+transmitterPower:Real

+samplingDelay:Real

+samplingFrequency:Real

+pulseStartTime:DateTime