SARscape中高分三号数据多时相数据处理

本文介绍高分三号数据多时相处理。

高分三号多时相处理指的是对同一成像模式的多景数据进行处理，包括数据导入、裁剪、多视、配准、多时相滤波、地里编码。本文所用的数据是10米精细条带2双极化（FSII）模式数据，时相为：2017年7月9日、9月17日、10月18日，3景，重叠区覆盖湖南省安乡县及周边耕作区域。所用软件版本为SARscape5.4.1。

注：高分三号其他模式的数据多时相处理方法类似。

单一传感器获取的多时相SAR图像的处理流程如下图所示：

图单一传感器，单一模式，多时相雷达图像处理与应用流程图

1. 系统设置

选择/SARscape/Preferences。在打开的界面中，选择Load Preferences->HR（between 10m and 30m），设置General parameters中的：Cartographic Grid Size（m）：10，单击OK。

图 SARscape系统参数设置

选择ENVI->Preferences，在ENVI系统参数设置界面，设置Directories选项卡中的输入输出默认路径，注意路径不要有中文字符。

图 ENVI系统参数设置

2. 多时相高分三号数据导入

这一步是将GF3 L1A级标准数据在SARscape中进行导入，生成SARscape格式的数据，便于后续的处理。

打开/SARscape/Import Data/SAR Spaceborne/GAOFEN-3工具。

Input Files面板：依次输入三个时相数据的.meta.xml文件
Parameters面板
- Polarization：Copolarization Only，只输出同极化的数据结果
- Rename the File Using Parameters：True，对输出结果自动命名；
Output Files面板：默认即可。

点击Exec按钮，执行数据导入处理。

导入之后的数据，生成了HH同极化的三景slc数据，打开shp格式的地理坐标系的数据外边框查看，这三个时相的数据覆盖了一个重叠区。接下来裁剪出该重叠区。

图数据导入之后的地理范围

3. 研究区裁剪

这一步是将这三个时相覆盖的重叠区裁剪出来。这一步可选，如果获取到的多时相数据恰好是同一轨道同一位置拍摄的数据，覆盖范围一致，可以直接进行下一步多视和配准。

裁剪前先要确定研究区的范围，本文手动绘制一个重叠区范围的矢量文件，再进行裁剪。

第一步绘制研究区矢量范围

点击File->New->Vector Layer，在创建矢量的面板上，设置矢量文件名，确定矢量类型为Polygon，数据来源选择任意一个shp，点击OK。

图创建矢量文件设置面板

按住鼠标左键手动绘制重叠区范围，点击右键accept确定，在新建的矢量图层上点击右键->Save As，将矢量图层保存为shp文件。绘制好的矢量范围如下图所示：

图绘制研究区矢量范围

第二步研究区裁剪

打开工具/SARscape/General Tools/Sample Selections/Sample Selection SAR Geometry Data：

Input Files面板：输入3景导入后的HH极化方式的slc数据
Optional Files面板：输入上一步生成的地理坐标系的矢量文件
Parameters面板：设置Geographical region为True，表示裁剪范围提供的是地理坐标范围
Output Files面板：默认输出结果

点击Exec按钮，进行裁剪。裁剪之后得到的是3景重叠区的slc数据。

4. 参考DEM下载

参考DEM数据选择SRTM-1 Version3 30米DEM，在https://earthexplorer.usgs.gov/网站下载相应研究区范围的DEM数据，选择Digital Elevation->SRTM-> SRTM 1 Arc Second Global产品，下载geotiff格式，然后将下载下来的.tiff数据文件都放到系统默认的存放SRTM-1 DEM数据的路径下，再用SARscape的DEM自动下载工具进行DEM数据的导入。

SARscape默认存放SRTM-1 Version3 30米DEM的地址为：C:\Users\Administrator \.idl\sarmap\sarscape-3-5_4_1-idl_8_7\sarscape_work\。

在该路径下手动新建一个文件夹，命名为：SRTM1_DEM_DIR；
打开/SARscape/Preferences面板，在Directories and batch面板上，SRTM-1 DEM directory一项，选择路径C:\Users\Administrator\.idl\sarmap\sarscape-3-5_4_1-idl_8_7\sarscape_work\ SRTM1_DEM_DIR；

图 SARscape系统参数设置

登录https://earthexplorer.usgs.gov/网站，在数据集中选择Digital Elevation->SRTM-> SRTM 1 Arc Second Global产品，搜索研究区范围，下载对应的Geotiff格式的数据，放到……\sarscape_work\ SRTM1_DEM_DIR文件夹；

图下载的TIFF格式的数据

打开工具/SARscape/General Tools/DEM Extraction/SRTM-1 Version 3，输入上一步裁剪得到的强度数据，设置DEM的坐标系为GEO GLOBAL WGS84，其他参数按照默认，输出结果。

得到SARscape标准格式的DEM数据。

5. 多视处理

多视处理是将SAR图像距离和方位向做平均，得到多视的SAR强度数据。

点击/SARscape/Basic/Intensity Processing/Multilooking工具，

Input Files面板：依次输入三个时相裁剪后的_cut_slc文件，自动根据系统参数中设置的分辨率算出视数为4：1，并计算出距离向和方位向的多视后的分辨率；
Parameters面板
- Range Multilook：4；
- Azimuth Multilook：1，SARscape计算视数是取整而不是四舍五入，用户可以自行改为2，这样更接近10米；
- Grid Size for Suggested Looks：10
Output Files面板：默认即可。

点击Exec按钮，执行数据导入处理。

得到三景强度数据_cut_pwr。

6. 强度数据配准

打开配准工具/SARscape/Basic/Intensity Processing/Coregistration，

Input Files面板：
- Input Reference Files：输入第一时相的强度数据；
- Input File List：输入后面两个时相的强度数据；
Optional Files面板：输入参考DEM文件；
Parameters面板：默认即可
- Always Compute shift：True；
- Compute Shift Parameters：True
Output Files面板：设置输出路径，文件名默认即可。

配准之后三个时相强度数据假彩色合成的结果：

图配准结果假彩色合成效果

7. 多时相滤波

打开多时相滤波工具：/SARscape/Basic/Intensity Processing/Filtering/De Grandi Spatio-Temporal Filtering。

Input Files面板：输入三个时相配准之后的强度数据_pwr_rsp；
Parameters面板：默认即可；
- Do differential：False，会根据多时相数据的最大公共区域进行计算
- Keep incremental：True，支持后续增加时相
- Apply Constraints：False，使用标准的DeGrandi Multi-temporal 滤波
Output Files面板：默认即可。

图滤波后的多时相假彩色合成效果

8. 地理编码和辐射定标

打开工具/SARscape/Basic/Intensity Processing/Geocoding/Geocoding and Radiometric Calibration。

Input file：输入上一步得到的滤波之后的3景数据_pwr_rsp_fil。
Optional Files面板，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。
DEM/Cartographic System面板，输入DEM文件或投影信息。若是输入DEM数据，最后输出结果默认以DEM投影参数为准。如果不输入DEM数据，则设置Output Projection。这里输入之前准备好的参考DEM文件
Parameters面板，主要参数（Principal Parameters）
- 像元大小（X Grid Size）：10
- 像元大小（Y Grid Size）：10
- 辐射定标（Radiometric Calibration）：Ture
- 散射面积（Scattering Area）：Local Incidence Angle
- 辐射归一化（Radiometric Normalization）：False
- 辐射归一化方法（Normalization Method）：默认
- 局部入射角校正（Local Incidence Angle）：False
- 叠掩/阴影处理（Layover/Shadow）：False
- 生成原始几何（Additional Original Geometry）：False
- 输出类型（Output type）：Linear
Output files面板，输出路径和文件名按照默认，自动添加了_geo后缀。