2014Esri中国大会“遥感专题分享”：SARscape5.1：让SAR处理更简单和高效

SAR及InSAR技术一直给人一种很专业、很神秘的感觉，一方面是深奥的背景知识，另外一方面是处理软件的操作性。本讲座主要介绍SAR的基本特点和应用以及SARscape5.1新功能。

一、合成孔径雷达 (SAR)

     合成孔径雷达（SAR：Synthetic Aperture Radar）是雷达（Radar：Radio Detection and Ranging）的一种，使用1mm-1m范围内的波长（X/C/S/L/P等），波长越长，越容易穿透云、雨，甚至地表。

     SAR可作为单独的数据源，也可以与光学数据结合使用。它是全天候全天时的主动遥感系统，可以识别特殊地表特征，如粗糙度等。SAR擅长检测独特的表面特性，如冰海浪，土壤水分，植被质量，人造物体，如建筑物，地质构造等。SAR数据还具有干涉特征。

近几年，星载SAR系统逐渐丰富，2014年成功发射了ALOS-PALSAR2和"哨兵"-1A(Sentinel-1A)。

图：主要星载SAR系统（其他：RiSAT‐1（印度C波段）、Kompsat‐5（韩国X波段））

    SAR全天候和全天时的特点，可以容易获取热带地区的影像数据，如下图为利用SAR数据监测森林砍伐区。

图：动态监测森林砍伐区

   SAR可以检测独特的表面特性，如森林生物物理参数，进而可以反演相应的参数。

图：后向散射系数（σ）与森林生物物理参数关系

    SAR的干涉特征，可以采用干涉测量技术（InSAR）获取地形数据和地表形变信息。

图：干涉测量-地震后地表形变分析

二、SARscape5.1新技术

    SARscape5.1将于2014年9月份正式发布（Beta版本参考：http://www.sarmap.ch/beta_51/index.html），新版本主要改进如下：

•新增工作流操作工具

    SARscape5.1新增很多流程化处理工具，如下图为操作界面。可以预览处理结果，根据结果情况可以选择前进还是后退，参数分为标准或专家模式双重参数。这些工具包括：

• 强度图像时间序列工具
• 相干变化检测工具
• 相干图假彩色图像生成工具
• 干涉DEM生成工具
• TanDEM‐X bistatic DEM
• SAR立体测量工具
• DInSAR 地表形变测量
• 多孔径干涉工具（MPI）
• 振幅追踪形变图生成工具

图：流程化图像处理工具

当然，保留传统分步骤处理工具。

•增加高精度算法/工具

SARscape5.1新增几个工具。

1、相干变化检测工具——Coherence Change Detection（CCD）

计算两幅SAR图像的相干系数，根据相干性大小判定对应像素是否发生变化，如接近0，发生变化；接近1，未变化。可用于地震/洪水评估、地质探测、军事侦察等。

图：阿富汗某地区SAR强度图（左）和两个时相SAR的相干系数图（右）

2、SAR立体测量工具

通过SAR立体像对生成DEM。数据是来自不同接收角度的高分辨率SAR数据对，可以是斜距或者地距产品。可用于失相干严重区域的DEM提取。严格测试的数据包括：COSMO-Skymed、Radarsat-2 、TerraSAR-X 。

3、多孔径干涉工具（MPI）和振幅追踪形变图生成工具

这两个工具可以获取方位向的形变。

•新SAR传感器的支持

SARscape5.1支持最新发射的RiSAT‐1（印度C波段SAR）、Kompsat‐5（韩国）、Sentinel‐1、ALOS2处理。

•灵活性与高性能

SARscape5.1中的永久散射体（PS）采用类似SBAS模块的逐步处理方式，控制中间结果质量，中断和继续处理步骤。

部分计算量比较大的步骤，支持GPU加速功能，软件会自动根据电脑配置情况选择CPU或者GPU运算。

三、总结

SAR是一种非常有用的遥感数据源，可作为光学遥感数据的有力补充，而且具备一些独特的特征。SARscape5.1在软件操作性方面做了较大的改进，并新增了一些实用工具，让SAR处理更加高效和简便。