GIS-LAB

Географические информационные системы и дистанционное зондирование

Sentinel-1 Toolbox. Основы SAR. Учебник (перев. S1TBX SAR Basics Tutorial)

Обсудить в форуме Комментариев — 4Редактировать в вики

Эта страница опубликована в основном списке статей сайта
по адресу http://gis-lab.info/qa/S1TBX_SAR_Basics_Tutorial__RUS.html


Перевод оригинального учебника SAR Basics with the Sentinel-1 Toolbox Copyright © 2015 Array Systems Computing Inc. http://www.array.ca/ https://sentinel.esa.int/web/sentinel/toolboxes

При переводе скриншоты и названия элементов управления программного обеспечения приведены в соответствие с ESA SNAP Desktop версии 2.0 с установленным набором инструментов Sentinel-1 Toolbox (S1TBX) версии 2.0. Перевод выполнен максимально приближенно к оригиналу, из-за чего некоторые формулировки могут выглядеть "коряво".

Целью этого учебника является обеспечение начинающих и опытных пользователей дистанционного зондирования пошаговыми инструкциями по работе с данными РСА в Sentinel-1 Toolbox.

Для получения более подробной информации о параметрах оператора и алгоритмических описаний, пожалуйста, обратитесь к онлайн-помощи, доступной непосредственно в программном обеспечении.

С помощью этого учебника вы научитесь калибровать, выполнять процедуру некогерентного накопления (англ. multilook), фильтровать спекл-шум и делать поправку на местность для данных, полученных с РСА.

Содержание

[править] Пример данных

Примеры данных для продукта RADARSAT-2 Fine Quad-Pol, поставляемых MDA, можно найти по адресу:

В этом учебнике мы будем использовать набор данных "Vancouver Fine Quad2 SLC". Город Ванкувер в Британской Колумбии является третьим по величине мегаполисом в Канаде, расположенным на побережье Тихого океана.

Расположение области покрытия на карте мира

Скачайте и распакуйте продукт Vancouver_R2_FineQuad2_HH_VV_HV_VH_SLC.

Все права на продукты и данные RADARSAT-2 принадлежат MacDonald, Dettwiler and Associates.

[править] Открытие продукта

Шаг 1 — открытие продукта: Используйте кнопку Open folder.jpgOpen Product на панели инструментов и откройте папку с продуктом Vancouver Fine Quad RADARSAT-2.

Выберите файл product.xml и нажмите Open Product.

Если вы не распаковывали архив, то можно открыть продукт, просто выбрав файл архива.

Открываем файл product.xml

Во вкладке Product Explorer вы увидите открытые продукты. Каждый продукт состоит из метаданных и растровых каналов, а также может содержать дополнительную информацию, такую как сеть точек геодезической привязки или векторные данные.

Вкладка Product Explorer

Дважды щелкните на канале Intensity_VH для просмотра растровых данных.

Канал Intensity_VH

Продукт представляет собой данные RADARSAT-2 Single Look Complex (SLC). Это изображение наклонной дальности, содержащее комплексные данные, для которых не была выполнена процедура некогерентного накопления (multilook).

Изображение может выглядеть растянутым в направлении азимута (ось у) и содержит много шума.

[править] Калибровка данных

Для правильной работы с данным РСА эти данные сначала должны быть откалиброваны. Это особенно необходимо при подготовке данных для мозаик, где у вас могут быть несколько продуктов данных на различных углах съемки и относительных уровнях яркости.

Калибровка радиометрически исправляет РСА изображение таким образом, чтобы значения пикселов действительно представляли значение обратного рассеяния луча радара от отражающей поверхности.

Поправки, применяемые в процессе калибровки, являются специфичными для конкретной миссии, поэтому программное обеспечение автоматически определяет на основе метаданных продукта, какой входной продукт у вас есть и то, какие поправки должны быть применены. Калибровка необходима для последующего использования данных РСА.

Шаг 2 - Калибровка данных: Из меню Radar перейдите в пункт Radiometric и выберете Calibrate.

Выбор пункта меню Calibrate

Исходный продукт должен быть вновь созданным подмножеством. Результирующим продуктом будет новый файл, который вы создадите. Также необходимо выбрать каталог, в котором результирующий продукт будет сохранен.

Диалог инструмента калибровки

Если вы не выберете какой-либо канал, то оператор калибровки автоматически выберет все реальные и мнимые (i, q) каналы. Снимите флажок "Сохранить в комплексе", чтобы оператор смог производить калибровку единого Sigma0-канала для реальной и мнимой пары. Вам необходимо откалибровать и хранить данные как комплексное значение в случае выполнения поляриметрической обработки.

[править] Некогерентное накопление (multilooking)

Некогерентное накопление (multilooking) может быть использовано для получения продукта с условным размером пикселей изображения.

Некогерентное накопление может быть сформировано путем усреднения разрешения пикселов по дальности и/или по азимуту, повышая радиометрическое разрешение, но ухудшая пространственное разрешение.

В результате, изображение содержит меньше шума и приблизительное квадратный размер пикселя после преобразования от наклонной дальности к дальности до поверхности земли.

Некогерентное накопление является необязательным этапом, поскольку оно не требуется, когда изображения корректируется по местности.

Некогерентное накопление (multilooking) SLC продукта

Шаг 3 — Некогерентное накопление канала Intensity_VH: Из меню Radar, выберите пункт Multilooking

Выбор процедуры некогерентного накопления

В диалоге Multilook, выберете канал Intensity_VH для того, чтобы обрабатывать только его.

Укажите число видов по дальности, при этом число видов по азимуту будет вычислено на основе расстояния до земли и расстояния по азимуту.

Выбор канала Intensity_VH

Процедура некогерентного накопления создаст квадратный пиксель дальности до земли, используя 1 вид в дальности и 3 вида по азимуту. В результате средний размер пикселя дальности до земли будет 13.95 м.

Нажмите Run, чтобы начать обработку.

После завершения будет создан и доступен новый продукт в Product Explorer.

В новом продукте откройте канал Intensity_VH.

Результирующий канал Intensity_VH

Изображение выглядит более пропорционально, однако, оно по прежнему содержит большое количество шума.

[править] Фильтрация спекл-шума

Спекл вызван случайной конструктивной и деструктивной интерференцией, порождающей шум как "соль и перец" по всему изображению.

Спекл-фильтры могут быть применены к данным для уменьшения количества спекл-шума за счет размытия деталей или уменьшения разрешения.

Шаг 3 — Фильтрация спекл-шума: Выберите продукт с некогерентным накоплением, а затем выберите Speckle Filtering/Single Product Speckle Filter из меню Radar.

Выбор фильтрации спекл шума для единичного продукта

В диалоговом окне Speckle Filtering выберите спекл-фильтр Refined Lee. Фильтр Refined Lee усредняет изображение, сохраняя края.

Диалог фильтрации спекл шума для единичного продукта

Нажмите Run для обработки.

Откройте вновь созданный продукт с отфильтрованным спекл-шумом.

Результат использования спекл-фильтра

Заключительной обработкой, которую мы произведем над этим продуктом, будет корректировка по местности.

[править] Корректировка по местности

Корректировка по местности геокодирует изображение, исправляя геометрические искажения РСА с использованием цифровой модели высот (DEM) и производит продукт в картографической проекции.

Геокодирование корректирует изображение из геометрии наклонной дальности или расстояния до земли в картографическую систему координат. Геокодирование по местности включает в себя использование цифровой модели высот (DEM) для коррекции геометрических эффектов, присущих РСА, таких как эффект складки (foreshortening), переналожение (layover) и тени (shadow).

Эффект складки

  • Период времени, в котором склон облучается передаваемым импульсом энергии радара, определяет длину уклона на радарном снимке.
  • Это приводит к сокращению склона местности на радарном снимке во всех случаях за исключением, когда локальный угол склонения (θ) близок к 90°.

Переналожение

  • Когда верхняя часть склона местности ближе к радарной платформе, чем нижняя, она будет записана раньше.
  • Последовательность, в которой изображаются точки вдоль местности, производит изображение, которое получается перевернутым.
  • Переналожение радара зависит от разницы в расстоянии наклонной дальности между верхней и нижней частями элемента.

Тени

  • Задняя часть склона загораживается от отраженного луча, порождая отсутствие возвращаемой области, т.е. радарную тень.

Последствия этих искажений можно увидеть ниже. Расстояние между 1 и 2 могут оказаться короче, чем следует, и возврат для 4 может произойти до возврата для 3 из-за высоты.

Геометрические эффекты РСА

Шаг 4 — Корректировка по местности: Выберите продукт с некогерентным накоплением и спекл-фильтрованный продукт, а затем выберите Range-Doppler Terrain Correction из меню Radar/Geometric/Terrain Correction.

Выбор инструмента корректировки по местности

По умолчанию, для корректировки по местности используется SRTM 3-sec DEM. Программа автоматически определит необходимые тайлы DEM и скачает их автоматически с интернет-серверов.

Картографическая проекция по умолчанию - Географическая Широта/Долгота.

Диалог корректировки по местности

Нажмите Run для обработки.

Откорректированное по местности изображение

Для просмотра изображения в шкале децибелов кликните правой кнопкой мыши на скорректированный по местности канал Intensity_VH и выберите Linear to/from dB для конвертации данных, используя виртуальный канал.

Выбор Linear to/from dB

Будет создан новый канал, основанный на выражении 10*log10(Intensity_VH)

Новый канал Intensity_VH_dB

Дважды кликните на канале Intensity_VH_dB для того, чтобы открыть его.

Откорректированный по местности канал в децибелах

Обсудить в форуме Комментариев — 4Редактировать в вики

Последнее обновление: 2016-05-17 23:18

Дата создания:
Автор(ы): gisprogrammer


(Геокруг)

Если Вы обнаружили на сайте ошибку, выберите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter