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SARscape中高分三号多时相数据处理

(2018-04-25 11:11:39)
标签:

高分三号处理

多时相高分三号处理

gf3

分类: SARscape

      本文介绍高分三号数据多时相处理,高分三号数据单通道处理请见博文:http://blog.sina.com.cn/s/blog_764b1e9d0102yl6s.html#cmt_5ABCE6D5-1550BF4-C037F4FB-930-926

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:201779日、917日、1018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:

SARscape中高分三号多时相数据处理

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->HRbetween 10m and 30m),设置General parameters中的:Cartographic Grid Sizem):10,单击OK
SARscape中高分三号多时相数据处理 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。SARscape中高分三号多时相数据处理

  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。

l  Input Files面板:依次输入三个时相数据的.meta.xml文件

l  Parameters面板

-     PolarizationCopolarization Only,只输出同极化的数据结果

-     Rename the File Using ParametersTrue,对输出结果自动命名;

l  Output Files面板:默认即可。

点击Exec按钮,执行数据导入处理。SARscape中高分三号多时相数据处理

图 数据输入界面

SARscape中高分三号多时相数据处理

 

图 参数设置界面

SARscape中高分三号多时相数据处理

 

图 数据输出界面

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。SARscape中高分三号多时相数据处理

 

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

(1)    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


 

SARscape中高分三号多时相数据处理
图 创建矢量文件设置面板

(2)    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:

SARscape中高分三号多时相数据处理

 

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

l  Input Files面板:输入3景导入后的HH极化方式的slc数据

l  Optional Files面板:输入上一步生成的地理坐标系的矢量文件

l  Parameters面板:设置Geographical regionTrue,表示裁剪范围提供的是地理坐标范围

l  Output Files面板:默认输出结果


SARscape中高分三号多时相数据处理

 

图 输入需要裁剪的3slc数据


SARscape中高分三号多时相数据处理

 

图 输入矢量范围

SARscape中高分三号多时相数据处理

 

图 设置地理坐标系裁剪


SARscape中高分三号多时相数据处理

 

图 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 30DEM,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SARscapeDEM自动下载工具进行DEM数据的导入。

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

(1)     在该路径下手动新建一个文件夹,命名为:SRTM1_DEM_DIR

(2)     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


SARscape中高分三号多时相数据处理

SARscape系统参数设置

(3)     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;


SARscape中高分三号多时相数据处理

 

下载的TIFF格式的数据

(4)     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。


SARscape中高分三号多时相数据处理

 

图 输入SAR数据作为参考数据

SARscape中高分三号多时相数据处理

 

图 输入DEM的坐标系

SARscape中高分三号多时相数据处理

 

图 确定参数信息

SARscape中高分三号多时相数据处理

 

图 输出DEM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,

l  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41,并计算出距离向和方位向的多视后的分辨率;

l  Parameters面板

-     Range Multilook4

-     Azimuth Multilook1SARscape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 Looks10

l  Output Files面板:默认即可。

点击Exec按钮,执行数据导入处理。

 

SARscape中高分三号多时相数据处理

 

图 输入slc数据

SARscape中高分三号多时相数据处理

 

图 自动填写视数

SARscape中高分三号多时相数据处理

 

图 强度结果输出

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

l  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;

l  Optional Files面板:输入参考DEM文件;

l  Parameters面板:默认即可

-     Always Compute shiftTrue

-     Compute Shift ParametersTrue

l  Output Files面板:设置输出路径,文件名默认即可。

 

SARscape中高分三号多时相数据处理

图 输入配准数据,参考数据及待配准数据

SARscape中高分三号多时相数据处理

 

图 输入参考DEM数据

SARscape中高分三号多时相数据处理

 

图 配准参数确认

SARscape中高分三号多时相数据处理

 

图 输出配准结果

配准之后三个时相强度数据假彩色合成的结果:

SARscape中高分三号多时相数据处理

 

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

l  Input Files面板:输入三个时相配准之后的强度数据_pwr_rsp

l  Parameters面板:默认即可;

-     Do differentialFalse,会根据多时相数据的最大公共区域进行计算

-     Keep incrementalTrue,支持后续增加时相

-     Apply ConstraintsFalse,使用标准的DeGrandi Multi-temporal 滤波

l  Output Files面板:默认即可。

SARscape中高分三号多时相数据处理

 

图 输入配准后的强度数据

SARscape中高分三号多时相数据处理

 

图 确认滤波参数

SARscape中高分三号多时相数据处理

 

图 输出滤波结果

SARscape中高分三号多时相数据处理

 

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

l  Input file:输入上一步得到的滤波之后的3景数据_pwr_rsp_fil

l  Optional Files面板,Geometry GCP FileArea File这两个文件是可选项,这里不使用这两个文件。

l  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

l  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

l  Output files面板,输出路径和文件名按照默认,自动添加了_geo后缀。

 

SARscape中高分三号多时相数据处理

图 输入配准和滤波后的强度数据

SARscape中高分三号多时相数据处理

 

图 输入参考DEM数据

SARscape中高分三号多时相数据处理

 

图 确定地理编码和辐射定标参数

SARscape中高分三号多时相数据处理

 

图 输出地理编码结果SARscape中高分三号多时相数据处理

 

图 地理编码后的后向散射系数结果


9.    多时相分析

可以使用多时相分析工具,对地物像元进行多时相后向散射系数曲线的绘制。

打开多时相分析工具:/SARscape/General Tools/Time Series Analyzer/Raster,鼠标定位到某个感兴趣的地物像元,点击Plot按钮,绘制出该像元在各个时相上的后向散射系数变化。横坐标代表时相,纵坐标代表后向散射系数,单位为linear

使用多时相的地理编码的后向散射系数结果,结合多时相分析,可以借助ENVI的信息提取功能,提取需要的信息。


SARscape中高分三号多时相数据处理

 

图 多时相分析

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