SARscape中四维高景雷达星数据处理方法
合成孔径雷达(SAR)是一种主动成像系统,具有全天候,不受云雾雪的影响,雨的影响有限等特点,在洪水监测、水稻监测、其他自然灾害监测等领域具有巨大的应用价值。X波段的四维高景卫星系统首批雷达星(简称SV2)具备多种成像模式,包括2m条带模式(STRIP)、1m滑动聚束模式(SPOT)、0.5m聚束模式(FineSPOT)成像模式。
本文以2m条带模式(STRIP)成像的SV-2 L1级产品为例子,介绍在SARsacpe5.7中的处理过程。包括数据导入、多视吹、滤波处理、地理编码。其他成像模式的数据处理类似
感谢中国四维测绘技术有限公司提供例子数据。
1处理流程
SV-2 L1级产品为SLC数据,如下图为处理流程,可根据实际情况进行修改。
图:处理流程图
其中多视步骤可以选择不做,直接对SLC数据进行地理编码,地理编码后再选择图像滤波抑制斑点噪声。
SARscape中提供流程化处理工具:/SARscape/Basic/Intensity Single Image Workflow。也提供分步式处理工具,本文使用分步处理工具来介绍。
2数据导入
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 1m),设置Cartographic Grid Size(m):2。
(1)在Toolbox中,选择/SARscape/Import Data/SAR Spaceborne/Single Sensor/SV-2。
注:打开的时候会弹出帮助文档,以及一个对该数据初步支持的提示框,点击OK即可。
(2)在打开的面板中,
- 数据输入面板(Input Files)
- 输入文件(Input File List):输入过滤的.meta.xml文件
注:SARscape是支持批量导入文件,如果需要导入文件角度,可以在选择文件的对话框右上角输入.meta.xml进行检索,一次性选择多个搜索的*.meta.xml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“_HH_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
生成的结果除了图像文件外,还包括Shapefile和KML格式的图像轮廓线。
图像裁剪(可选)
如果工程区没有覆盖整景影像,建议先对数据进行裁剪,可以减少处理时间和节约储存空间,尤其是1m滑动聚束模式(SPOT)、0.5m聚束模式(FineSPOT)成像模式结果文件会比较大。使用的工具为:SARscape/General Tools/Sample Selections/Sample Selection SAR Geometry Data。
可使用有地理坐标或SAR斜距的Shapefile、KMZ、kml文件中的多边形范围作为裁剪区域,甚至四个角点经纬度坐标就可以对SAR斜距几何的文件(如SLC文件、Pwr文件等)进行裁剪。
3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。
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=1自动算出了视数。
- 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。
注:设置Global->Generate Quick Look:False,不输出快视图,能提高处理速度。
- 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。
4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):5
- 距离向窗口大小(Range Window Size):5
- 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。
设置Global->Generate Quick Look:False,不输出快视图,能提高处理速度。
- 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。
如下图为滤波前后结果,SV2成像质量非常好。
图:滤波前后结果(左- Median 5x5滤波后,右-滤波前)
5地理编码
拿到的例子数据中*Meta.xml中<calibrationConst>项缺少定标参数,本文档中不设置辐射定标为后向散射系数。
(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DEM文件,其他默认。
注:选择参考DEM文件是通过:/SARscape/Import Data/DEM Extraction/ALOS World 3D 30m 自动下载的DEM文件。输出与DEM一样的投影坐标信息,几何定位精度也会提高。
- 参数设置(Parameters)面板,主要参数(Principal Parameters)
- 像元大小(X Grid Size):2
- 像元大小(Y Grid Size):2
- 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,如果选择了输出快视图同时还输出一个8bit、Geotiff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
如下图为地理编码后的结果,地物纹理信息表现非常不错。
图:地理编码后结果
叠加到天地图卫星底图上,缩放到SAR合适尺度上,肉眼几乎区分不出几何偏差,几何定位非常精确。
图:叠加天地图卫星图像