Обзор основных методик обработки радарных данных дзз и их реализация в программном комплексе sarscape

      Комментарии к записи Обзор основных методик обработки радарных данных дзз и их реализация в программном комплексе sarscape отключены

Обзор основных методик обработки радарных данных дзз и их реализация в программном комплексе sarscape

Ю. И. Кантемиров

НЕСПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ SARSCAPE

В настоящей статье рассматриваются главные методики обработки радарных данных дистанционного зондирования Почвы (ДЗЗ), реализованные в программном комплексе SARscape, и приводятся примеры использования на практике обработанных радарных данных.

Программный комплекс SARscape (разработчик — SARMAP, Швейцария; правообладатель — Exelis VIS, США) является набором дополнительных модулей к программе ENVI (Exelis VIS, США). Эти дополнительные модули разрешают делать предварительную и тематическую обработку радарных снимков. Краткая спецификация модулей приводится ниже.

МОДУЛИ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА SARSCAPE

SARscape Basic

Модуль включает следующие возможности обработки данных: фокусировку, импорт комплексных и амплитудных данных, корегистрацию, фильтрацию (удаление спекл-шумов), извлечение черт (включая когерентность), геокодирование, нормализацию и радиометрическую калибровку радарных снимков, составление из них бесшовных мозаик, сегментацию изображений. Эти функции дополнены комплектом инструментов, включающим широкий диапазон возможностей: от визуализации изображения до импорта, закачки из Интернета, интерполяции цифровых моделей рельефа (ЦМР), картографических и геодезических преобразований, коррекции орбит радарных спутников, преобразований растровых файлов и т. д.

SARscape Focusing

Модуль расширяет возможности фокусировки «сырых» радарных голограмм нулевого уровня в SARscape для данных ERS-1 и 2, ENVISAT/ASAR, JERS и ALOS/PALSAR. Этот модуль возможно нужен тем, кто планирует выполнять интерферометрическую обработку данных ALOS/PALSAR (потому, что в SARscape фокусировка этих данных осуществляется с приведением их к нулевой доплеровской частоте, что существенно упрощает корегистрацию и интерферометрическую обработку, а Японское космическое агентство JAXA фокусирует эти сведенья, не приводя их к нулевой доплеровской частоте). Кроме этого этот модуль понадобится тем, кто обрабатывает многопроходные интерферометрические цепочки снимков ERS и ENVISAT (эти с этих спутников загружались и загружаются на различные приемные станции с разными процессорами фокусировки, и в случае если купить сфокусированные комплексные эти, за счет этого возможно внести дополнительные помехи в интерферометрическую фазу; в модуле SARscape Focusing вероятно выполнить фокусировку всей цепочки в одном и том же процессоре).

SARscape Gamma-Gaussian Filter

Модуль расширяет возможности SARscape Basic по фильтрации амплитуд радарных снимков и включает целое семейство своеобразных радарных фильтров. Методы фильтрации, созданные PRIVATEERS N.V., основаны на Гамма-Гауссовом распределении спекл-шума по сцене. Они особенно действенны для уменьшения спекл-шума, поскольку сохраняют отражающие характеристики радиосигнала, пространственное разрешение и структурные свойства, в особенности в очень сильно текстурированных радарных изображениях и в присутствии антропогенных объектов.

SARscape Interferometry

Модуль рекомендован для обработки интерферометрических радарных данных (интерферометрия с двух, трех либо четырех последовательных витков, InSAR/DinSAR) для задач создания ЦМР, получения последовательности изображений, совмещенных между собой с субпиксельной точностью, и для построения карт смещений/деформаций земной поверхности. Главная мысль способа содержится в корегистрации радарных изображений, формировании из их фазовых слоев интерферограмм, каковые являются результатом комплексного поэлементного перемножения фазовой информации радарных изображений местности, взятых аналогичными съемочными SAR-совокупностями из близко расположенных точек орбиты, одной и той же территории.

После этого интерферометрическая фаза возможно преобразована в полные высоты или в трансформации высот за период между радарными съемками. Помимо этого, в модуль дополнительно включены пара своеобразных инструментов, к примеру функция отслеживания метровых подвижек ледовых массивов по амплитуде радарных снимков. Кроме этого в модуле представлена функция атмосферной коррекции интерферограмм согласно данным синхронных с радарными оптических съемок (сейчас в модуле поддерживаются эти ENVISAT/ASAR (радар) и ENVISAT/MERIS (оптика).

SARscape ScanSAR Interferometry

Модуль расширяет возможности модуля SARscape Interferometry, разрешая делать интерферометрическую обработку данных ENVISAT/ ASAR в широкополосном режиме съемки Wide Swath, снабжая возможность получения интерферограмм низкого разрешения (75 м) на громадные территории (400 x 400 км), с возможностью последующей атмосферной коррекции этих интерферограмм средствами модуля SARscape Interferometry.

Polarimetry/Polarimetric Interferometry

Модуль разрешает проводить обработку поляриметрических радарных данных (таких, как ALOS/ PALSAR PLR и RADARSAT-2 Quadpol): калибровку данных, синтезирование изображений, расчет разных параметров радарных данных (энтропия, анизотропия, альфа), расчет поляриметрических когерентностей и интерферограмм (PolInSAR). Поляриметрические эти являются полезным источником информации о подстилающей поверхности и употребляются по большей части для классификации объектов в задачах лесного и сельского хозяйства, при мониторинге судоходства, ледовой обстановки, нефтеразливов и т. д.

Interferogramm Stacking

В модуле реализованы два способа изучения (PS и направляться), владеющие неповторимой свойством по измерению деформаций и смещений земной поверхности и сооружений с миллиметровой точностью. В базе способов лежит совместная обработка снимков многопроходных интерферометрических цепочек (при PS — обработка устойчиво отражающих радарный сигнал точечных целей, при Sbas — распределенных целей).

При PS все имеющиеся снимки трансформируются в геометрию одного главного снимка, а после этого каждое изображение обрабатывается с целью локализации постоянных рассеивателей (таких, как строения, мосты, скальные породы и т. д.), отображающихся на радарных изображениях в виде интенсивно и стабильно отражающих точек. Правильное измерение миллиметровых подвижек выполняется как раз по таким объектам.

Итог является массивом точек, в атрибутах каждой из которых — смещения на каждую дату съемки в миллиметрах, среднегодовая абсолютная высота и скорость смещений. При Sbas производится обработка большого количества перекрестных во времени интерферограмм с последующим восстановлением последовательных во времени смещений. Такие результаты смогут употребляться для разных строительных и инженерных проектов, при маркшейдерско-геодезическом мониторинге, геомеханическом моделировании, при мониторинге деформаций критически ответственных сооружений и т. д. Этот модуль на сегодня есть неповторимым программным продуктом и не имеет аналогов.

ИМПОРТ ДАННЫХ

Программный комплекс SARscape на данный момент поддерживает импорт данных фактически со всех радарных спутников, включая все режимы съемки и все вероятные форматы поставки. Интерфейс импорта спутниковых радарных данных приведен на рис. 1.

Рис. 1. Меню импорта спутниковых радарных данных в SARscape

Кроме приведенного выше стандартного меню импорта, в SARscape имеется возможность импорта и некоторых менее распространенных форматов. Так, для данных ERS-1, ERS-2, ENVISAT и ALOS имеется возможность как импорта из стандартных форматов, так и фокусировки голограмм нулевого уровня.

Для первых трех спутников эта возможность актуальна, потому, что часто снимки, составляющие одну интерферометрическую цепочку, принимались и фокусировались на разные станции с разными процессорами фокусировки, что ведет к дополнительным проблемам при интерферометрической обработке. В случае если же сфокусировать все эти сведенья в одном процессоре фокусировки SARscape, то из интерферограмм будут изначально убраны соответствующие помехи.

Что касается данных ALOS/ PALSAR, то обычный формат SLC, поставляемый Японским космическим агентством, является данными , не приведенные в ходе фокусировки к нулевой доплеровской частоте, тогда как процессор фокусировки SARscape приводит эти сведенья к нулевой доплеровской частоте. Это разрешает избежать в интерферограммах фазовых помех, вызванных вращением Почвы. Помимо этого, SARscape разрешает импортировать эти с некоторых авиационных радарных совокупностей, таких, как TELAER, OrbiSAR, E-SAR, RAMSES.

БАЗИСНЫЕ ФУНКЦИИ

Меню базисных функций SARscape, приведенное на рис. 2, разрешает делать:

  • некогерентное накопление комплексных данных с задаваемыми коэффициентами;
  • геокодирование амплитудных данных, их фильтрацию (имеется как базисный комплект фильтров, так и дополнительный комплект Гамма-Гауссовых фильтров);
  • получение бесшовных мозаик изображений и ЦМР;
  • сегментацию;
  • корегистрацию;
  • вычисление файла средних значений произвольного параметра (к примеру, средняя амплитуда по серии снимков), файла стандартных отклонений, и файла больших и минимальных значений и т. д.

Рис. 2. Меню базисных функций SARscape

Кроме этого к эргономичным изюминкам базисных функций SARscape возможно отнести возможность перевода геокодированных растровых и векторных файлов (либо координат точек) в координаты последовательность—колонка (азимут—наклонная дальность) конкретного снимка, что весьма комфортно при интерферометрической обработке.

ИНТЕРФЕРОМЕТРИЯ

Возможности радарной интерферометрии представлены в SARscape максимально обширно и реализованы в четырех отдельных модулях. Разглядим их по порядку.

Модуль Interferometry, меню которого представлено на рис. 3, разрешает делать интерферометрическую обработку радарных данных с получением на выходе ЦМР или карты смещений земной поверхности.

Рис. 3. Меню модуля Interferometry SARscape

Модуль разрешает делать:

  • автоматическую трехэтапную корегистрацию радарных снимков с точностью до 1/100 пикселя (вероятна простая корегистрация и корегистрация с применением опорной ЦМР);
  • двухпроходную интерферометрию (на входе — интерферометрическая пара радарных снимков; на выходе — ЦМР);
  • двухпроходную дифференциальную интерферометрию (на входе употребляется интерферометрическая пара радарных снимков и опорная ЦМР; на выходе — смещения, случившиеся за период между съемками первого и второго снимков пары);
  • трехпроходную дифференциальную интерферометрию (по первому и второму снимкам трехпроходной интерферометрической цепочки строится интерферометрический рельеф, фаза которого после этого вычитается из интерферограммы, выстроенной по первому и третьему снимкам цепочки; на выходе — смещения за период между первым и третьим снимками; смещениями между первым и вторым снимками пренебрегают);
  • четырехпроходную дифференциальную интерферометрию (строятся интерферограммы по первому и второму, первому и третьему, первому и четвертому, второму и третьему, второму и четвертому и, наконец, по четвёртому снимкам и третьему четырехпроходной цепочки; после этого оцениваются смещения на дату каждой из 4 съемок);
  • компенсацию набега фазы по высоте с применением опорной ЦМР, модели эллипсоида либо адаптивного метода, основанного на вычислении средней по площади снимка частоты интерференционных циклов;
  • расчёт когерентности и фильтрацию интерферограмм между фазами снимков интерферометрической пары тремя разными фильтрами на выбор (усредняющий, адаптивный и фильтр Голдстейна);
  • развертку фазы двумя разными способами (способ растущей области и способ потока минимальной цене);
  • коррекцию орбиты по точкам с известной высотой, или с применением опорной ЦМР и адаптивным комплектом точек;
  • вторую итерацию компенсации набега фазы по высоте (возможно выполнена по окончании коррекции орбиты);
  • пересчет фазовых значений в высоты с получением на выходе ЦМР;
  • пересчет фазовых значений в деформации и смещения с получением на выходе деформаций и карт смещений.

Кроме этого отметим серию удобных для интерферометрической обработки инструментов, разрешающих, к примеру, рассчитывать базисные линии для всех вероятных парных комбинаций снимков цепочки; вырезать одну и ту же область, задаваемую на одном из снимков цепочки (с исполнением стремительной автоматической корегистрации); редактировать развернутую фазу и удалять (или исправлять) артефакты развертки; делать сшивку ЦМР разного разрешения между собой посредством вейвлеталгоритмов, отслеживать метровые горизонтальные подвижки ледовых массивов по амплитуде радарных снимков, удалять атмосферные артефакты из интерферограмм с применением данных синхронных с радарными оптических съемок и др.

Дополнительные возможности интерферометрии представлены в модуле интерферометрии широкополосного режима (SARscape ScanSAR Interferometry). Данный модуль разрешает интерферометрически обрабатывать эти широкополосного режима съемки ENVISAT/ASAR WideSwath. Выходным продуктом данного модуля есть дифференциальная интерферограмма, вычисленная по интерферометрической паре широкополосных снимков ENVISAT/ASAR WideSwath.

Потом обработка данной интерферограммы возможно продолжена средствами, подобными средствам модуля SARscape Interferometry. Преимущество интерферометрии широкополосного режима пребывает в том, что возможно рассчитывать интерферограммы по снимкам площадью 400х400 км с пространственным разрешением 75 м.

Для деформаций и расчёта смещений земной поверхности и сооружений с миллиметровой точностью рекомендован модуль SARscape Interferogramm Stacking, включающий в себя две технологии: Persistent направляться (PS) и Small Baselines (SBas). Входными данными для этого модуля являются 20-40 проходные интерферометрические серии снимков. На выходе — не только результирующая карта смещений, но и графики развития смещений во времени для каждой точки данной карты (т. е. анализ динамики происходящих смещений).

Для этих способов характерна повышенная чувствительность к малым смещениям, к обнаружению трендов смещений. К преимуществам данного способа кроме этого возможно отнести меньшую зависимость от величины базисной линии (смещения точно выявляются кроме того при громадных базисных линиях) и уменьшение сложностей, которые связаны с разверткой фазы. К ограничениям способа PS возможно отнести необходимость наличия большого количества высококогерентных точек.

Такая плотность постоянных отражателей достигается на застроенных территориях и на территориях без растительности.

ПОЛЯРИМЕТРИЯ И ПОЛЯРИМЕТРИЧЕСКАЯ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЯ

Раздельно разглядим модуль поляриметрии и поляриметрической интерферометрии. Этот модуль специально предназначен для обработки радарных снимков, сделанных в четырехполяризационном режиме, разрешающем генерировать полную поляризационную матрицу. Неповторимая изюминка всецело поляриметрических данных пребывает в возможности классификации объектов на снимке по физическому типу отражения.

Меню модуля Polarimetry представлено на рис. 4.

Рис. 4. Меню модуля Polarimetry SARscape

Главной функцией этого модуля есть Polarimetric entropy alpha anisotropy classification, которая и разрешает делать классификацию объектов на поверхности по типу отражения. Физический суть таковой классификации возможно пояснить следующим образом: из четырехполяризационного радарного снимка генерируется полная поляризационная матрица (рис. 5) и в зависимости от того, в какую область данной матрицы попадает любой конкрентный пиксель радарного снимка, ему присваивается определенный класс.

Рис. 5. Полная поляризационная матрица

В SARscape на данный момент реализован способ поляриметрической классификации, разрешающий выделять 9 классов объектов (рис. 6). Имеется и другие способы, разрешающие выделять второе (большее либо меньшее) число классов.

Рис. 6. Классы объектов, различающиеся по физическому типу отражения, выделяемые SARscape

Еще одна возможность, представленная в SARscape, разрешает делать интерферометрическую обработку всецело поляризационных данных (так называемый PolInSAR). Меню этого модуля представлено на рис. 7.

Рис. 7. Меню модуля Polarimetry and polarimetric interferometry SARscape

Конкретно данный модуль дает возможность приобрести оптимизированную дифференциальную интерферограмму и оптимизированную когерентность, в случае если на входе употребляется интерферометрическая пара четырехполяризационных снимков.

В будущем эти когерентность и интерферограмма смогут быть использованы в качестве входных данных в модуле Interferometry для расчета по ним ЦМР либо карты смещений.

Такая разработка разрешает, например, при мониторинге смещений снять вопрос об трансформации отражающей поверхности (почва влажная — почва сухая, обнажённая почва — подросшая трава, обнажённые ветки – распустившиеся другие варианты и листья трансформаций, случившихся между съемками снимков интерферометрической пары, каковые имели возможность привести «к ложным смещениям», обусловленные различными отражающими поверхностями). Сейчас при применении всецело поляриметрических снимков возможно классифицировать объекты по типу отражения на первом снимке пары, после этого на втором снимке пары и проследить, проявляются ли систематические либо локальные трансформации классов отражающих объектов (не переходит ли ровная поверхность на первом снимке в шероховатую поверхность на втором, шероховатая поверхность — в растительность, растительность — в кустарник, редкий лес в плотный лес и т. д.).

В случае если такие трансформации классов пространственно совпадают со смещениями на карте смещений, вычисленной по данной же паре снимков, то это фальшивые смещения, вызванные трансформацией отражающей поверхности. В случае если же классы не изменяются, а на карте смещений имеется смещения, то это вправду случившиеся смещения одной и той же отражающей поверхности.

При построении ЦМР по всецело поляриметрическим данным подобно возможно определять, по какой конкретно отражающей поверхности выстроена ЦМР (высоты чего конкретно определяются).

Еще одна вариация поляриметрической интерферометрии — это построение поляриметрических фазовых разностей, т. е. интерферограмм по различным поляризациям одного и того же снимка. Особенность таких интерферограмм содержится в том, что между «снимками» (а практически каналами одного снимка) интерферометрической пары полностью нулевая базисная линия и отсутствует временной промежуток.

Исходя из этого в таковой интерферограмме в принципе отсутствует топографическая компонента фазы, а потому, что между съемками нет временного промежутка (в обработке участвуют каналы одного и того же снимка), то нет и настоящих смещений. Но на практике довольно часто в таких интерферограммах все же присутствуют фазовые разности, каковые обусловлены разными механизмами отражения одного и того же объекта в различных поляризациях. Анализ таких интерферограмм совместно с результатами поляриметрической классификации разрешает дополнительно проанализировать отражающую поверхность, ее трансформации (при мониторинговых съемках) и ее влияние на анализ смещений и построение рельефа интерферометрическим способом, и делать классификацию объектов.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ

Еще одной дополнительной и весьма эргономичной частью SARscape есть меню Tools (рис. 8), которое предоставляет возможности обрабатывать как радарные снимки, так и просто растровые и векторные файлы.

Рис. 8. Меню модуля Tools SARscape

Разглядим эти функции подробнее. Картографическая изменение — функция, разрешающая пересчитывать радарный снимок либо любой растровый или векторный файл из одной картографической проекции в другую. Кроме этого возможно пересчитать координаты точки, а также ее высоту.

Для растрового файла имеется функция вырезки одного файла (либо нескольких файлов) По другому файлу, причем выходной файл (выходные файлы) будут совершенно верно обрезаны по этому первому файлу и приведены к его пространственному разрешению, кроме этого все выходные файлы будут иметь колонок и одинаковое число рядов с опорным файлом.

Вероятно кроме этого разделять комплексные эти (к примеру, радарный снимок либо интерферограмму) на фазовую и амплитудную составляющие. А возможно из амплитудной и фазовой составляющих, напротив, создать комплексный файл. Это применимо, к примеру, для дифференциальной интерферограммы и амплитудного радарного снимка, каковые совместно – в виде комплексного файла – являются увлекательный объект для анализа.

Имеется возможность расчета уклонов по имеющейся ЦМР.

Кроме этого присутствует весьма эргономичная функция загрузки ЦМР из Интернета. В этом меню доступны для загрузки следующие глобальные ЦМР: ACE, GLAS/ICESat, GTOPO30, RAMP, SRTM. Функция разрешает ввести имеющиеся радарные снимки на нужную территорию, после этого выбрать нужную глобальную ЦМР, установить выходное разрешение данной ЦМР и ее выходную географическую проекцию, и вычесть из данной ЦМР геоид (для интерферометрии нужно применять возвышения над эллипсоидом WGS-84), вычислить уклоны.

Выходной файл ЦМР будет обрезан так, дабы покрывать всю территорию введенных снимков. Вместо входных снимков возможно квадрат координат.

Утилита статистики разрешает ввести радарный снимок (либо снимки, либо участок снимка или снимков) и вычислить для входных данных следующие параметры: количество пикселей, минимальное и большое значения амплитуды отражения, моду, стандартное отклонение, фактор нормализации, медиану, среднее значение, радиометрическое разрешение (в дБ), эквивалентный коэффициент некогерентного накопления.

Имеется возможность создания разных видов цветных RGB-композитов. К примеру, цветного радарного изображения, где в цветовых каналах – разные поляризации одного радарного снимка. Либо цветовой комбинации multi-difference, где в красном канале — отличие амплитуд отражений первого и второго снимков, а в зеленом и светло синий каналах — соответственно амплитуда второго и амплитуда первого снимка.

На результирующем RGB-изображении красным цветом будут видны случившиеся трансформации, зеленым — преобладание амплитуды второго снимка над первым, синим — напротив.

Еще один вариант RGB-композита, рассчитываемого по разновременным радарным снимкам, – это ILU (Interferometric Land Use Image). Тут в красном канале — когерентность, в зеленом – средняя амплитуда и в светло синий – отличие амплитуд двух снимков.

При таких условиях, зеленые участки на ILU- композите являются леса, участки и плотную растительность «переналожения»; светло синий участки соответствуют поверхности воды; красные участки соответствуют земле без растительности, оголенным горным породам, или сельскохозяйственным полям, на которых не случились трансформации в растительном покрове за период между съемками; желтым цветом на ILU-композите будут смотреться застроенные участки, что обусловлено сочетанием результата переналожения (зеленый канал) и стабильных отражателей (красный канал). Так, данный весьма распространенный RGB- композит в какой-то степени визуально напоминает оптический снимок в видимом диапазоне.

Следующая возможность разрешает создать *kml-файл для результатов и визуализации снимков их обработки в Гугл Earth.

Функция создания файла наземных контрольных точек реализована так, что точки возможно вводить как вручную, так и интерактивно – из просмотрщика ENVI. Кроме этого точки смогут быть импортированы из имеющегося *shp либо *evf векторных файлов.

Функция Generate tiff разрешает сгенерировать из интерферограммы либо дифференциальной интерферограммы цветной RGB-композит, причем он генерируется так, что любой весь спектр цветов (цветовой цикл) на этом RGB- композите соответствует перепаду фазовых значений на интерферограмме, равному 2?. Другие типы данных (радарные снимки, когерентность, развернутая фаза и т. д.) посредством данной функции смогут быть сохранены в виде 8-битного *tiff файла, что разрешает составлять из них произвольные RGB-композиции.

Image interpolation разрешает выполнить усредняющую фильтрацию произвольного растрового файла и интерполяцию его значений в области фоновых значений.

Geolocalization correction и PRF correction разрешают скорректировать параметр частоты повторения импульса, неверная запись которого, к примеру на спутнике RADARSAT-1, приводит к значительным ошибкам геолокализации. Посредством названных инструментов возможно, выяснив на снимке как минимум две контрольные точки с высотой и известными координатами, максимально вероятно поделённые между собой по направлению азимута, скорректировать значение частоты повторения импульса. После этого посредством этих же контрольных точек возможно выполнить корректное геокодирование снимка.

Quality analysis разрешает делать валидацию ЦМР, выстроенной интерферометрическим способом. Валидация возможно выполнена довольно имеющейся опорной ЦМР или относительно серии опорных контрольных точек. Итог валидации довольно опорной ЦМР — файл статистики отклонений в форматах *txt и *xls. Итог валидации довольно опорных точек с известными высотами — векторный файл с отклонениями высот для каждой опорной точки.

Кроме этого существует возможность применять на входе файл классификации типов ландшафта (полученный по итогам оцифровки соответствующих карт либо, к примеру, по итогам поляриметрической классификации всецело поляризационного радарного снимка). В случае если таковой файл употребляется, файл статистики размеров отклонений высот от опорных значений вычисляется раздельно для разных типов ландшафта.

Sample selection разрешает вырезать из серии снимков, характеризующихся неполным перекрытием, максимально вероятную неспециализированную область, которая всецело покрывается всеми введенными снимками, или вырезать из серии введенных геокодированных снимков одну и ту же область, определяемую квадратом координат или векторным файлом. Возможно вместо геокодированных снимков применять корегистрированные снимки в координатах азимут—наклонная дальность (тогда квадрат координат либо векторный файл кроме этого должен быть в данной совокупности координат).

Update orbital data разрешает существенно уточнить орбиты для спутников ERS-1, ERS-2 и ENVISAT посредством поставляемых через Интернет файлов коррекции орбиты. Одна из коллекций файлов коррекции орбиты ведется голландским университетом Delft Institute for Earth-Oriented Space Research (DEOS orbits) [1,2]. Вторая коллекция ведется Германским космическим агентством DLR.

Уточнение орбит посредством этих файлов коррекции самый актуально для задач интерферометрии, потому, что пиксельная точность геолокации для названных выше спутников присутствует и без коррекции орбиты.

При же интерферометрической обработки принципиально важно уточнение геолокации на субпиксельном уровне. Такая коррекция орбиты, в большинстве случаев, сразу же четко визуализируется при построении интерферограмм, потому, что из них при более корректной записи орбитальных параметров удаляется диагональная фазовая помеха.

ПРИМЕРЫ ОБРАБОТКИ

Ниже представлена серия типовых результатов обработки радарных данных, выполненной в программном комплексе SARScape. На рис. 9 представлена амплитуда исходного и фильтрованного радарного изображения.

Рис. 9. Исходная (сверху) и фильтрованная мультивременным фильтром (снизу) амплитуда радарного снимка TerraSAR-X; использованы функции импорта, некогерентного накопления, корегистрации и мультивременной фильтрации (Компания «Совзонд», 2012 г.)

На рис. 10 — геокодированный RGB-композит типа Interferometric Land Use.

Рис. 10. Геокодированный RGB-композит типа Interferometric Land Use, вычисленный по двум снимкам TerraSAR-X (Infoterra GmbH). Растительность зеленая, вода темно-светло синий, строения желтые и красные, поверхности и дороги без растительности красные; использованы функции импорта, расчета когерентности, некогерентного накопления, геокодирования и расчета RGB-композита ILU (Компания «Совзонд», 2012 г.)

На рис. 11 представлена ЦМР на всю территорию Швейцарии, выстроенная экспертами SARMAP согласно данным тандемной интерферометрической съемки со спутников ERS-1 и ERS-2 в конце 1990-х гг. [3]. Точность ЦМР варьируется от 7 до 15 м по высоте. Пространственное разрешение — 25 м.

Рис. 11. ЦМР, выстроенная экспертами SARMAP (разработчиками SARscape) согласно данным тандемной интерферометрической съемки со спутников ERS-1 и ERS-2 в конце 1990-х гг.; использованные функции: фокусировка радарных голограмм, интерферометрическая обработка с получением на выходе ЦМР, создание мозаики выходных ЦМР, вырезка по векторному файлу национальной границы Швейцарии [3]

На рис. 12 приведены смещения, вычисленные согласно данным дифференциальной интерферометрической обработки серии снимков TerraSAR-X [4], а на рис. 13 — сползание в Северный Ледовитый океан ледников за период всего в 30 мин. (тандемная интерферометрия ERS-2 — ENVISAT) [5].

Рис. 12. Осадка в зоне строительства строения, вычисленная согласно данным дифференциальной интерферометрической обработки серии снимков TerraSAR-X [4].

Под каждой интерферограммой указан временной промежуток между снимками пары; любой цветовой цикл на интерферограммах соответствует оседаниям, равным половине длины волны (т. е. 1,5 см). Использованы функции модулей Basic и Interferometry

Рис. 13. Сползание ледников в Северный Ледовитый океан согласно данным тандемной интерферометрии ERS-2 — ENVISAT за период всего в 30 мин.. Оползание ледников продемонстрировано светло синий стрелками, амплитуда оползания – десятки сантиметров (любой цветовой цикл — 2,75 см). Белыми стрелками продемонстрированы границы ледовых массивов в бухте Баффин, движущихся относительно друг друга [5].

Справа – изображение из Гугл Earth. Использованы функции модулей Basic и Interferometry, и утилита создания *kml файла для Гугл Earth

На рис. 14 продемонстрированы оседания земной поверхности над Уренгойским нефтегазовым месторождением (север Тюменской области) [6–8]. На рис.

15 продемонстрированы результаты поляриметрической классификации всецело поляриметрических данных ALOS/PALSAR.

Рис. 14. Дифференциальная интерферограмма, показывающая смещения земной поверхности на Уренгойском нефтегазовом месторождении за период 2007–2008 гг. по итогам обработки данных RADARSAT-1 (изолинии показывают оседания в см). Использованы функции модулей Basic и Interferometry, и утилита коррекции значения «частоты повторения импульса» [6—8]

Рис. 15. Результаты поляриметрической классификации четырехполяризационного снимка ALOS/PALSAR (JAXA)

ПЕРЕЧЕНЬ ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. R. Scharroo, P.N.A.M. Visser. Precise orbit determination and gravity field improvement for the ERS satellites, J. Geophys. Res., 103, C4, 8113— 8127, 1998.
  2. E. Doornbos, R. Scharroo, H. Klinkrad, R. Zandbergen, B. Fritsche. Improved modelling of surface forces in the orbit determination of ERS and Envisat Canadian Journal of Remote Sensing, Volume 28, No. 4, August 2002.
  3. C. Poidomani. National-Scale DEM generation using ERS Tandem data in alpine regions, ERSENVISAT Symposium, 2000.
  4. Материалы сайта www.sarmap.ch;
  5. P. Pasquali, A. Cantone, M. Barbieri, M. Engdahl. Monitoring of sea ice dynamic by means of ERSENVISAT Tandem Cross-Interferometry, ESA FRINGE Workshop, Frascati, 2009.
  6. Ю.Б. Баранов, Ю.И. Кантемиров, Е.В. Киселевский, С.Э. Никифоров и др. Мониторинг смещений земной поверхности на разрабатываемых месторождениях углеводородов посредством комплекса космических и геодезических способов / Недропользование – XXI век. – 2009. №1. С. 60—64.
  7. Ю.Б. Баранов, Ю.И. Кантемиров, Е.В. Киселевский, С.Э. Никифоров и др. Опыт комплексного мониторинга смещений земной поверхности на разрабатываемых месторождениях углеводородов посредством геодезических и космических способов / Геоматика. – 2009. №1. С. 71—74.
  8. Р.О. Самсонов, Н.А. Гафаров, Ю.Б. Баранов, Ю.И. Кантемиров и др. Космический мониторинг смещений земной поверхности на разрабатываемых месторождениях углеводородов ОАО «Газпром» / Газовая индустрия. – 2009. спецвыпуск «разработка и Освоение месторождений углеводородов» — С. 29—33.

Вебинары 2015


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: