文章目录

SARscape介绍
ENVI软件介绍
SAR数据处理常用步骤
- 单景雷达影像处理
- 多时相SAR数据处理
基础工具
- 设置
- 导入
- 去斑点噪声
- - 多视
  - 滤波
- 配准
- 地理编码与辐射定标（求后向散射系数）
- 时序分析
- 信息提取
InSAR工具
- 基线估算
- 干涉图生成
- 自适应滤波及相干性
- 相位解缠
- 轨道精炼和重去平（选择GCP）
- 相位高程转换
相关链接

SARscape介绍

【SARscape】由瑞士SARmap公司开发的高级雷达图像处理软件。特点：架构于ENVI软件之上；SAR与光学结合；与ArcGIS无缝集成（SARscape格式的数据直接在ArcGIS可以使用）
【功能】
1.数据读取：航天传感器、航空传感器、常见文件格式、RAW数据
2.数据分析：SAR图像解译、InSAR处理、地球物理建模、干涉叠加分析、极化雷达分析
3.成果应用：DEM提取、地表形变监测、形变源分析、地表动态监测、地表覆盖监测

ENVI软件介绍

【ENVI软件目录介绍】

【ENVI数据格式】有两个文件构成

【数据文件】是一个二进制的栅格数据，以数组的方式存储的。此文件有两种名字（xiamen或xiamen.dat），一个是没有扩展名的（xiamen），一个是有扩展名的（xiamen.dat）。两种文件内部没有区别，只是文件名不同，故可以直接重命名为另一个文件名，不需要转格式（.dat在ArcGIS中能直接打开）
xiamen.hdr：此栅格数据的头文件，是一个文本文件

SAR数据处理常用步骤

单景雷达影像处理

【步骤】顺序可以改变，看实际实际情况
1.导入
2.多视
3.滤波
4.地理编码和辐射定标

多时相SAR数据处理

【步骤】以8幅多幅Sentinel-1为例
1.导入：
2.配准：将8幅的Sentinel-1进行配准
3.滤波：De Grandi Spatio-Temporal Filtering对多景_rsp文件一起进行滤波，比单景更好
4.地理编码：此是哨兵数据，将分辨率设置为20。此步结束即得到后向散射系数

基础工具

1.Import Data：导入
2.Basic：基础工具（多视、滤波、地理编码、辐射定标等）
3.Gamma and Gaussion Filtering：滤波扩展模块
4.Focusing：聚焦。支持ALOS、Sentinel-1、ASAR、ERS-JERS数据，或按照规则自主组织数据
5.Interferometry：干涉。相干性变化监测、生产DEM的工具流、DInSAR形变、建模、通用InSAR工具、相位处理（Phase Processing）
6.Interferometric Stacking：干涉叠加。PS、SBAS
7.ScanSAR Interferometry
8.Polarimetry and PolInASR
9.General Tools

设置

【设置默认路径】File-->Preference-->Directories
【软件使用的内存】管理员身份运行ENVI Classic-->File-->Preference-->Miscellaneous-->Memory Usage
1.Cache Size：建议设置成电脑配置的一半
2.Image Tile Size：数据分块大小，8G以上设置为100，4G设置4Mb
【SARscape系统设置】SARscape-->Preference
1.General parameters->OpenCL Platform Name：选择GUI加速的显卡
2.Load Preferences：参数说明

导入

导入DEM

导入哨兵1

【导入】生成SARscape能够识别的数据格式
【Input支持的数据类型】标准雷达格式、ENVI标准格式、一般二进制文件、有地理编码的二进制文件、GPS数据、航空SAR、矢量数据、特殊格式（ALOS PALSAR KC、ALOS GEO Grid）、Tiff格式、ASCII ArcGIS格式
【Output】生成ENVI及SARscape格式的文件
【工具】

去斑点噪声

【SAR图像的斑点噪声】SAR是相干系统，斑点噪声是其固有特性均匀的区域，图像表现出明显的亮度随机变化，与分辨率、极化、入射角没有直接关系，属于乘机噪声。多视和滤波可以抑制斑点噪声。

多视

【多视处理】在图像的距离向和方位向上的分辨率做平均，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
【工具】/SARscape/Basic/Intensity Processing/Multilooking
【多视结果】_pwr文件
【地面分辨率】Pixel Spacing slant range /sin(incidence angle)

<IncidenceAngle>20</IncidenceAngle>
<PixelSpacingRg>4</PixelSpcingRg>
<PixelSpacingAz>4</PixelSpacingAz>
地距分辨率=4.733/sin(20.845)=13.295米，距离向视数为1
方位向分辨率经过多视后保持与地距分辨率一致，方位向视数为13.295/4.8717≈3

滤波

【滤波】

单波段雷达图像滤波：Mean、Median、Mode、EPS、Frost（常用）、Lee、Anisotropic NonLinear Diffusion
多时相雷达图像滤波：De Grandi、Anisotropic NonLinear Diffusion

【滤波结果】_fil文件
【工具】
1.基础模块：/SARscape/Basic/Intensity Processing/Filtering/...
2.滤波扩展模块：/SARscape/Gamma and Gaussan Filtering/...
【说明】
1.Data type：single pol一种极化方式，dul pol多种极化方式

配准

【作用】将多幅SAR影像进行地理配准，统一栅格单元的位置
【工具位置】SARscape-->Basic-->Intensity Processing-->Coregistration
【配准结果】_rsp文件。若没有配准好，将多景进行彩色显示，会产生重影
【说明】
1.Input File List：参与配准的SAR影像（_pwr强度数据）
2.Input Reference File：配准的主影像（_pwr强度数据）
3.DEM File：可选项（_dem文件）。若是Sentinel数据必须提供，哨兵数据就是基于DEM进行配准的
4.Coregistration With DEM：是否用DEM配准

地理编码与辐射定标（求后向散射系数）

【后向散射】SAR系统测量发射和返回脉冲的功率比
【操作目的】不同SAR传感器有不同的接收模式，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系（后向散射被投影为斜距几何）
【工具】/SARscape/Basic/Intensity Processing/Geocoding/Geocoding and Radiometric Calibration
1.Optional Files-->Input Area File：裁剪的子区域
2.Radiometric Normalization：辐射定标（True即求后向散射系数）
3.Local Incidence Angle：是否输出局部入射角
4.Layover/Shadow：是否输出叠掩和阴影的区域（无信号或信号错误的区域）
【结果】
1._geo文件
2._geo_meta：若是多景进行地理编码，此文件即是将这多景影像组织在一起

【定标后处理】距离校正、介电常数影响校正、绝对校正
【相关处理】辐射归一化、局部入射角校正、叠掩/阴影处理

【应用算法】SAR系统引起的为非线性畸变，尤其是地形起伏较大的地方，所以不能像光学影像一样用多项式校正或仿射变换，要用到严格的多普勒算法，结合传感器和成像特点以及地面形态
【处理类型】地理编码、几何配准、几何校正、正射校正、概念是相似的，即把SAR图像，无论是斜距几何还是地距几何，转换成地图坐标系，区别在于是否用DEM

椭球体地理编码（处理过程不用DEM数据）
地形地理编码（处理过程需要DEM）
【后向散射定标】为了对比不同的传感器获取的同一区域影响；同一传感器以不同的工作模式获取的影像；同一传感器不同时相的数据；使用不同的处理方法来计算

【相关名词】

时序分析

【工具位置】SARscape-->Time Series Analyzer
【输入】
1.打开的是meta多时相多波段的组合数据
2.点击图上位置，选择Plot进行绘制该点在时序上的变化曲线

信息提取

【工具位置】SARscape-->Classification/Classification Workflow
【说明】
1.选择栅格数据：Input Raster-->Raster File
2.选择子区域：Input Raster-->Browse..-->Spatial Subset-->框选感兴趣区域 or 选择shp文件
3.选择掩膜文件：Input Mask
4.选择监督分类：Use Training Data
5.然后框选样本
6.小斑块处理：Cleaup可调节参数（越大处理的越厉害），点击Preview可进行预览
7.输出结果

InSAR工具

基线估算

（1）基线估算的背景
【空间基线】卫星两次拍摄的位置是有一定的距离的，这个距离称为空间基线
【失相干】如果空间基线较长，两个数据就有可能失相干（即相位之间没有干涉信息）。故空间基线要满足一定的阈值，才能够进行InSAR分析
【时间基线】两次拍摄的时间相隔太长也会导致失相干（此为时间失相干）
只有在获得地面反射至少有两个天线重叠的时候才可以产生干涉，当基线垂直分量超过了临界值的时候，没有位相信息，相干性丢失，就无法做干涉

（2）基线估算的作用
用来评价干涉影像对的质量。计算基线、轨道偏移（距离向和方位向）和其他系统参数。

（3）基线估算的工具
基线估算有两个工具

两景数据：SARScape-->Interferometry-->Interferometric Tools-->Baseline Estimation
多景数据：SARscape-->Interferometry-->Interferometric Tools-->Multi Baseline Calculation

（4）Baseline Estimation工具（两景数据的基线估算）说明
工具位置：SARScape-->Interferometry-->Interferometric Tools-->Baseline Estimation
操作说明：

Input Master File：输入主影像，一般更早的那景为主影像
Optional Files-->Output Baseline Root Name：可选，即输出结果。若不填即表示计算完打印一下就好，不输出到文件中

结果说明：

结果	说明
`Normal Baseline(m) = 180.504`	空间基线，在拍摄时两个传感器间隔的距离180.504米
`Critical Baseline min-max(m) = [-6400.098] - [6400.098]`	临界基线，即若空间基线大于6400.098表示两个数据失相干了。一般在应用中需要小于临界基线的十分之一
`Absolute Time Baseline (Days)=1`	时间基线
`Range Shift (pixels) = 0.515 Azimuth Shift (pixels)=0.038`	数据在方面向、距离向的偏移量，之后可以通过配准来校正
`2 PI Ambiguity height (InSAR) (m) = 58.925`	2PI模糊高程（即一周期的相位变化对应的高程变化）。相位变化是周期性的，相位变化2PI对应的高程变化量是58.925。此参数越小，高程测量的精度越高。此参数与空间基线是反比关系。
`2 PI Ambiguity displacement (DInSAR) (m) = 0.016`	DInSAR精度为0.016
`1 Pixel Shift Ambiguity height(Stereo Radargrammetry) (m) = 6285.378`	立体量测的精度6285.378m（哨兵数据适合做InSAR、不适合应用于立体量测）
`1 Pixel Shift Ambiguity displacement (Amplitude Tracking (m) = 1.666`	振幅偏移量测，做大的形变（完全失相干的形变，如滑坡、冰川移动等）的精度是1.666米
`Master Incidence Angle = 48.963 Absolute Incidence Angle difference = 0.011`	主影像入射角48.963，主从影像相差0.011

干涉图生成

（1）工具说明
【工具】SARscape-->Interferometry-->Interferogram generation-->With DEM
【输入】两景主从影像
【输出】
1.经配准和多视的两景数据的干涉图(_int)
2.主从影像的强度图(_pwr)

说明：距离向=1，方位向=4的多视，约可得到15m的地面分辨率

（2）背景
干涉条纹：即是干涉相位图形化显示的结果，可以打开*_int_ql.tif干涉快视图进行查看

一个颜色周期就代表相位的一次2π变化：红色-黄色-蓝绿色为一个完整的2PI变化周期
干涉条纹越密集，此地方的地表高程变化越大，起伏的越厉害。这些是要保留下来的地形相位
间隔相同，有规律的条纹是由于平地效应所造成的，可以通过去平工具去除

去平之后的干涉图像：去除间隔相同，由平地效应造成的干涉条纹。保留因地形起伏、高程起伏所导致的干涉条纹。可以打开*_dint_ql.tif来查看。接下来就是进行滤波，去除一些噪声，让干涉条纹变得更加平滑。

自适应滤波及相干性

【工具】SARscape-->Interferometry-->Adaptive Filter and Coherence Generation-->Boxcar Window
【作用】对上一步去平后的干涉图(_dint)进行滤波，去掉由平地干涉引起的位相噪声。同时，生成干涉的相干图（描述位相质量）和滤波后的主影像强度图

滤波方式可选用Boxcar，以去除由平地干涉引起的相位噪声
相干性系数的计算可为轨道精炼和重去平提供帮助

加载滤波后的_fint图像和上一步中的_dint图像对比。加载相干性图，打开CursorLocation/Value查看像元值，相干性系数分布在0-1，值越大说明该区域的相干性越高，值越小，表明该区域在两个时相上发生了变化。

相位解缠

【工具】SARscape-->Interferometry-->Phase Unwrapping
【作用】干涉相位只能以2π为模，所以只要相位变化超过了2π，就回重新开始循环。相位解缠是对去平和滤波后的位相进行相位解缠，解决2π模糊的问题

【输入】

Interferogram file
上一步生成的滤波后的_fint图像（或去平后的差分干涉图_dint）
Coherence file
上一步生成的相干性图像_cc
区域增长法解缠算法Region Growing
相干性阈值Coherence threshold
分解等级Decomposition levels

轨道精炼和重去平（选择GCP）

【轨道参数修正】

当输入精确的轨道信息如DORIS，为了校正相位偏移，所以要进行轨道参数的修正，矫正的结果不会生成新的数据文件，而是将解缠后相位头文件的信息做了修正。
为了进行这一步，需要地面控制点文件，这个控制点必须要分布在整景图像上，避免选择地形残差条纹区域，尽量选择平地区域

【操作】选择GCP，用于轨道精炼

相位高程转换

【作用】将经过绝对校准和解缠的实际相位，结合合成相位，生成进行过地理编码的DEM文件

[SARscape] （零）ENVI/SARscape介绍、SAR数据处理常用步骤、工具集说明