SARscape中海丝一号（HISEA-1）雷达数据处理

海丝一号卫星是我国首颗商业 SAR 合成孔径雷达卫星，也是国际首颗C波段轻小型SAR卫星，同时它是国内高校首颗面向海洋和海岸带科学观测的SAR遥感卫星，于2020年12月22号成功发射。

海丝一号载荷极化方式为VV单极化，重返周期3天，主要有三种拍摄模式：

  • 条带模式Stripmap（SM）：3m@20km；
  • 扫描模式ScanSAR（NS/ES）：20m@100km，10m@50km；
  • 聚束模式SpotSAR（SP）：1m×5m@5km×5km；

SARscape5.6.2支持海丝一号数据的导入，数据导入后就能进行后续的所有处理，如果数据支持InSAR条件，还支持InSAR处理。本文是在SARscape5.6下完成，包括数据导入、多视处理、滤波处理、地理编码、船只提取。

SARscape5.6.2下载与试用：http://envi.geoscene.cn/sar_license

 

1数据导入

海丝一号L1级产品是单视复数据（SLC），L2是正射校正图像数据（ORG）。如下图为产品命名说明。

图：产品命名说明

命名元素形式

元素描述

元素值域

MMM

任务标识符。BC1 项用于TY38-C1 地面处理设备生产的产品。

BC1, BX1

BB

成像模式标识符。

l  SM适用于 StripMap产品

l  NS，ES分别适用于Narrow ScanSAR 和Extra ScanSAR 模式的产品

l  SP适用于 SPOT模式产品。

SM, NS, ES, SP

TTT

产品类别。

SLC, ORG

L

处理级别。

1, 2

F

产品类别。

S (Standard), U (User)

PP

极化。

SV (Single VV polarisation)

YYYYMMDD THHMMSS

产品的开始日期和时间。

使用 T分隔的年月日时分秒

AAAAAA

采集任务编号

000001-999999

RRRRRR

数据产品标识

000001-FFFFFF

EEE

产品格式扩展名。

Zip/tar.gz

 

本文档操作的例子数据是BC1_SM_SLC_1SSV_20210324T214340_000394_00018A.zip，可以看出是3米分辨率的条带模式成像，L1级SLC标准产品，VV单极化。

注：例子数据由厦门大学提供，表示感谢。

在处理之前，我们选择一套默认参数，打开Toolbox/SARscape/Preferences/Preferences specific，在打开的界面中，选择Load Preferences->VHR（better than 3m）。

（1）在Toolbox中，选择/SARscape/Import Data/Single Sensor。

（2）在打开的面板中，

  • 数据输入面板（Input Files）
  • 输入文件（Input File List）：输入自动找到的.safe文件
  • 参数设置面板（Parameters）：主要参数（Principal Parameters）
  • 极化方式（Polarization）：ALL，输出所有的极化数据，可以选择只输出同极化或者交叉极化的数据；
  • 对数据重命名（Rename the File Using Parameters）：True。软件会自动在输入文件名的基础上增加几个标识字母，如增加“_VV_slc”。
  • 数据输出面板（Output Files）

输出文件（Output file list）：自动读取ENVI默认的数据输出目录以及输入面板中的数据文件名。

注：1.如果要修改输出的路径，在右边单击文件夹图标选择输出文件夹目录。

    2、如果要修改输出的路径，在输出文件名右键选择Edit菜单。

（3）单击Exec按钮开始执行。

图：数据导入与SLC图像

生成的结果除了图像文件外，还包括Shapefile格式的图像轮廓线。

2多视处理

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。输出雷达强度图像。

注：该步骤可以不做，直接对SLC图像进行地理编码。

 （1）在Toolbox中，选择/SARscape/Basic/Intensity Processing/Multilooking。

 （2）在Multilooking面板中：

  • 数据输入（Input Files）面板，单击Browse Files按钮，选择SLC数据，此处选择上一步导入得到的slc数据，根据选择的输出Grid Size=3自动算出了视数。本例中，方位向视数（Azimuth Looks）：2，距离向视数（Range Looks）：2。
  • 参数设置（Parameters）面板，主要参数（Principal Parameters）中，多视的视数和输出的制图分辨率按照默认。
  • 数据输出（Output Files）面板，输出路径及文件名按照默认，结果自动添加_pwr后缀。

   （3）单击Exec按钮执行。

图：多视处理参数界面

3滤波处理

从连贯SAR传感器中获取的图像都有斑点噪声，可通过空间滤波方式抑制噪声。

（1）Toolbox中，选择/SARscape/Basic/Intensity Processing/Filtering/Filtering Single Image。

（2）在Filtering Single Image面板：

  • 数据输入（Input Files）面板，单击Browse Files按钮，选择需要滤波的雷达强度图像。

注：也可以选择地理编码后的雷达强度图像。

  • 参数设置（Parameters）面板，主要参数设置（Principal Parameters）为
    • 滤波方法（Filter Method）：Frost。有8种滤波方法
    • 方位向窗口大小（Azimuth Window Size）：9
    • 距离向窗口大小（Range Window Size）：9
    • 等值视数（Equivalent Number of Looks）：-1

说明：窗口设置越大，滤波效果越平滑，需要的时间越长

  • 数据输出（Output Files）面板，设置输出路径和文件名，默认自动添加了_fil的后缀。

（3）单击Exec执行。

图：滤波前后结果（左-滤波前，右-Forst滤波后）

4地理编码

目前SARscape只支持海丝一号数据的地理编码，暂时不支持辐射定标，如后向散射系数计算等。

（1） Toolbox中，选择/SARscape/Basic/Intensity Processing/Geocoding/Geocoding and Radiometric Calibration。

（2） 打开Geocoding and Radiometric Calibration面板：

  • 数据输入（Input Files）：选择上一步得到的滤波结果。

注：也可以选择导入的SLC、多视后的PWR强度数据。

  • 可选文件（Optional Files）：Geometry GCP File和Area File这两个文件是可选项，这里不使用这两个文件。
  • 投影参数（DEM/Cartographic System）：选择Geo-GLOBAL，其他默认。

注：可以选择提前下载好的DEM数据，输出与DEM一样的投影坐标信息就是。

  • 参数设置（Parameters）面板，主要参数（Principal Parameters）
  • 像元大小（X Grid Size）：3
  • 像元大小（Y Grid Size）：3
  • 辐射定标（Radiometric Calibration）：False

其他默认。

  • output files面板，选择输出路径和文件名，默认自动添加了_geo后缀。

（3）单击Exec执行。

输出结果中，除了输出一个ENVI格式的结果文件，同时还输出一个8bit、Geotif格式的拉伸结果图像，KML格式的外接边文件。

图：地理编码参数设置

图：KML文件叠加到地图上

5船只提取

水面上的船只在雷达图像上后向散射非常强烈，图像表现为高亮区域。

（1） Toolbox中，选择/SARscape/Basic/Feature Extraction/Ship Features/Ship Detection。

（2） 打开Ship Detection面板：

  • 数据输入（Input Files）：选择地理编码后的图像文件。
  • 可选文件（Optional Files）：选择一个陆地的面状shp矢量文件。提高检测精度。
  • 参数设置（Parameters）面板，主要参数（Principal Parameters）
  • Target Window Size：定义一个目标检测的窗口。
  • Guard Window Size：在目标检测窗口周围定义一个未被考虑到的窗口(为了移除双目标)。
  • Background Window Size：用于估计背景的窗口大小。
  • Probability Of False Alarm：虚警率阈值，范围是0到1。
  • Central Pixel Minimum Sigma0 (dB)：目标窗口中心像素的最小后向散射系数值。
  • Minimum Ship size：检测最小船只大小。
  • Generate KML：是否生产kml文件
  • Land Mask Buffer Size：陆地矢量文件边界缓冲区。

按照默认参数执行。

  • Output Files面板，选择输出路径和文件名，默认自动添加了_geo后缀。

（3）单击Exec执行。

结果为一个点要素的shp矢量文件，如下图为按照默认参数提取的船只分布，提取了89艘船只，初步目视检验，漏检3艘。

图：船只检测参数设置

图：船只检测结果

posted @ 2022-05-13 17:22  ENVI-IDL技术殿堂  阅读(3335)  评论(0)  编辑  收藏  举报