SARscape帮助研究人员成功进行碳估算
遥感影像为我们提供了感兴趣区的详细信息,这些准确的信息可支持各样应用的决策。在环境保护和资源管理方面有广泛的应用,从污染监测到最佳种植区的选择,许多地区、国家和全球的环保项目已经开始越来越多地利用遥感影像解决问题。
过去的几十年,世界上很多国家开始共同着手全球环境问题,主要目标之一是减少温室气体,从根本上解决全球变暖问题,其中一个方法是限制森林砍伐和森林退化。
为监测生态系统和土地利用变化而成立的森林碳循环对地观测小组(GEO FCT),目前,已与将近80个国家和56个国际组织形成了合作关系,GEO FCT(www.geo-fct.org)的目标是证明用对地观测来进行森林监测的可行性,收集信息为将来国家森林的投入和碳监测系统服务。
Anthea Mitchell博士,澳大利亚新南威尔士洲大学空间信息合作研究中心的访问学者,是GEO FCT派出的几位全球调查人员之一,工作是研究数据和影像处理的标准方法,以及生成森林信息产品用于碳的估计。最后,Mitchell研究出了通用的影像分析方法,可广泛地用于测量、监测和森林变化报告。
SAR解决方案
Mitchell博士监测森林变化的方法是用光学和SAR影像。SAR是主动式微波遥感,不受时间和天气的限制,可穿透类似云和暴风的大气干扰层,与光学传感器的垂直拍摄相比,SAR是侧视传感器,意味着地形和目标地物对雷达信号有独特的响应。SAR数据和光学数据互为补充。
由于SAR能获取与光学完全不同的数据,为研究人员展现了感兴趣地理区域的独特信息,Mitchell博士认为,SAR提供了地表独特的三维结构和含水量信息,这对不同森林类型的识别和制图以及生物量的估计是非常有用的。
为了有效的应用SAR数据,Mitchell博士需要一个解决方案不仅能有效的处理和分析SAR数据,而且要与光学影像结合。在做了大量比较和选择之后,选择了ENVI的高级雷达图像处理工具SARscape,该软件具有独特的SAR数据读取、处理、分析,输出的能力,SARscape将抽象的雷达数据转换成有意义的信息,同时,由于SARscape集成在ENVI图像处理分析软件中,用户可以使用多种类型的影像,提取影像所包含的重要信息。
为了从SAR数据中提取有价值的信息,首先要进行数据读取和处理。Mitchell博士所用的SAR数据源很多,这就要求软件要能正确的读取各种类型的数据,SARscape具有易于使用的工具,能输入和读取各种数据源的SAR数据。
读取SAR数据之后,在SARscape中,Mitchell博士对图像做了很多自动化处理来进行数据的可视化和分析,包括多视、配准、去除斑点噪声、地理编码、辐射定标以及图像的镶嵌。由于雷达图像含有很多的噪声,滤波能将噪声最小化。为了对比不同时相或传感器的数据,对影像做了自动配准、几何校正和辐射校正。
图1 塔斯马尼亚州的ALOS PALSAR数据,在SARscape中正射校正、辐射定标和镶嵌后的结果
数据预处理之后,在ENVI下分析SAR数据。因为SARscape集成在ENVI下,研究人员可以不用切换软件平台就可以进行SAR数据的分析。Mitchell博士用ENVI的变化监测工具来检测两景影像的变化区域,ENVI下流程化的变化监测工具可自动识别变化类型和变化范围。用变化监测工具,获得亮度增加和减少的区域,这些区域表明森林的砍伐或再生情况,因为亮度的增加往往是由于土壤或冠层湿度的增加引起的,最终结果可用光学影像进行验证。
SAR取得成功
针对GEO FCT的目标,Mitchell博士已经取得了很多成果,在SARscape和ENVI中处理和分析SAR和光学影像,能对森林和非森林和土地覆盖制图和变化制图,反应森林砍伐和随时间的再生情况。Mitchell博士已经研究出了处理和分析不同数据源雷达数据的标准方法,利用数据来生成森林信息产品,用于碳的估算。总之,SAR数据为Mitchell博士提供了关键的信息。
ENVI的变化监测工具可以监测到与地物变化相关的后向散射亮度变化。亮度减少表明森林被砍伐,亮度增加表明森林的再生或土壤/冠层湿度的变化。