SAR影像雷达影像的预处理

前言

这次只是一个学习笔记，感谢瑞士sarmap公司和 Esri中国厦门的培训课程。
本次所用软件：ENVI 5.6 和插件SARscape 5.6
SARscape 下 单波段SAR 数据的基本处理步骤如下，虚线框处是可选项，本次记录以GF3为例进行说明，GF3数据已经是SLC数据了，不需要进行聚焦处理：

一、GF3 数据的认识

高分三号卫星是中国高分专项工程的一颗雷达遥感卫星，也是中国首颗分辨率达到1米的C频段多极化合成孔径雷达（SAR）成像卫星。
本次使用的文件名为：GF3_KAS_QPSI_005795_E113.0_N29.0_20170915_L1A_AHV_L10002602428
分辨率：1~500米
波段： C波段
拍摄模式：12种成像模式
宽幅：10公里~650公里
数据产品形式和文件命名规则见下图：

12种工作模式如下：

二、设置参数

在开始实验前，先设置几处参数，便于后面的操作。
在file选项中的参数设置，只要工作文件夹的设置，提前设置好，后面的操作就不需要重复去找输入和导出路径。

preference specific 界面： 根据分辨率加载参数模板 load preferences，这里选择HR（better than 10m)，再设置制图分辨率（cartographic grid size)为8，因为本次使用的数据为8m，这个的具体确定举个例子：
浏览.sml 文件，获取数据入射角 < 20.8 度，距离向采样间隔< 4.73 米，最大制图分辨率为 4.73/sin （20.84） =13.3 ，故设置制图分辨率为 15 米。

preference common 设置一下general parameters 选择GPU计算，这一步可以加快计算速度。

三、数据导入

不同的传感器都有自己的数据格式，要在SARscape 中处理，首先要将数据导入成SARscape 标准数据格式，所以，数据导入是进行 SARscape 软件处理首先要做的。数据导入工具为：
：/SARscape/Import Data 选择相应的格式

设置参数，这里Polarization 选择all，全极化。

设置输出路径，尽量避免中文路径：

导入后的格式为：
全极化下有四种极化数据类型：_HH、_HV、_VV、_VH
ENVI 栅格格式（数据文件 .hdr 头文件） 元数据文件 (.sml)

HV_slc数据显示如下：

四、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。

在 Toolbox 中，选择 /SARscape/Basic/Intensity Processing/Multilooking，数据输入 Input Files 面板，单击 Browsee 按钮，选择SLC 数据，根据元数据文件自动算出分辨率和视数。由于之前设置好了参数和输出文件位置，这里就不用在设置了，直接点Exec。

得到结果的名字后面带xxxx_HV_pwr，如图所示：

五、斑点滤波处理

从连贯SAR 传感器中获取的图像都有斑点噪声， SARscape 提供两大类滤波：（1) 单波段滤波和（2）Gamma/Gaussian 滤波。用于单波段雷达图像的滤波和多时相雷达图像滤波，这里以单波段滤波进行说明。
1）Toolbox 中，选择 /SARscape/Basic/Intensity Processing/Filtering/Single Image Filtering。
2）在 Filtering Single Image 面板：

• 数据输入（ Input Files ）面板，单击 Brower 按钮，选择前面得到的据多视处理结果。
• 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： 9
• 距离向窗口大小 Range Window Size： 9
• 等值视数 Equivalent Number of Looks： 1
• 数据输出Output Files 面板：输出路径和文件名按照默认 自动添加_fil 的后缀。
• 单击 Exec 执行。
  
  处理结果如下：
  
  

六、地理编码和辐射定标

SAR系统是测量发射和返回脉冲的功率比，这个比值（就是后向散射）被投影为斜距几何。由于不同 SAR 传感器或者不同接收模式，为了更好的对比 SAR 图像几何和辐射特征，需要将 SAR 数据从斜距或地距投影转换为地理坐标投影（制图参考系）。
地理编码就是平常所说的几何配准、几何校正这些。
Toolbox 中，选择 /SARscape/Basic/Intensity processing /Geocoding / Geocoding and Radiometric Calibration;
打开 Geocoding and Radiometric Calibration 面板：

• 数据输入（ Input Files ）面板：单击Brower按钮， 选择前面导入的_pwr _fil文件。
• 投影参数（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。这里选则DEM数据，如果没有，可以点下载的按钮进行DEM的下载。
• 参数设置（ Parameters ）面板，主要参数 Principal Parameters：选择不做辐射归一化，阴影处理也不做，输出类型为linear and dB，因此最终输出结果有两种类型linear的：后缀带_geo，Db类型的：后缀带_geo_db。
  
  
  
  
  两种类型影像数据：
  
  到此数据就预处理完了，可以开展后的影像分割、影像分类和影像处理了。组合的彩色显示：
  
  通过file/chip view to/ Google Earth，可以将结果叠加显示到地图上：
  

总结

SAR的处理根据不同传感器，参数不同，在操作过程中一定注意参数的设置，还有就是处理文件非常多，要设置好不同的文件夹，避免后面自己都迷糊。能力有限，有问题的地方，还望指出，一起探讨。

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