П.Г. Михайлюкова

Для обработки данных дистанционного зондирования на данный момент предлагается много ПО (ПО). Но только часть коммерческого и открытого ПО предоставляет возможности для обработки космических снимков способом радиолокационной интерферометрии. Явным преимуществом коммерческого ПО есть многофункциональность, открытого — доступность.

Открытые программные пакеты имеют только незначительные возможности для обработки интерферометрических пар. Для повышения функциональности для того чтобы ПО нужно иметь навыки программирования. Это, с одной стороны, есть препятствием для работы пользователям без опыта программирования, а с другой — позволяет умелым пользователям доработать ПО под конкретные задачи.

На протяжении изучения был совершён обзор возможностей ПО, включающего обработку радиолокационных изображений (РЛИ) способами радиолокационной интерферометрии. В обзоре участвуют два коммерческих продукта — модуль Radar Interferometry для  ERDAS Imagine (версия 2014.00.0100) и модуль SARscape для ENVI  (версия 5.1), и представитель открытого ПО — The Next ESA SAR Toolbox (NEST).

Таковой выбор программных пакетов разъясняется тем, что ERDAS Imagine и ENVI/SARscape — два главных продукта на рынке коммерческого ПО для обработки данных дистанционного зондирования Почвы (ДЗЗ). В текущей версии PSI Geomatica обработка радиолокационных данных ограничена. Выбор NEST разъясняется тем, что последняя общедоступная версия NEST 5.1 владеет эргономичным интерфейсом пользователя.

Обзоры ПО для интерферометрической обработки РЛИ выполнялись и ранее. Но эти обзоры включают оценку ПО с позиций разработок, реализации тех либо быстродействия и иных алгоритмов. Мы в отечественной работе дадим чёрта ПО с позиций пользователя, не имеющего углубленной подготовки в интерферометрической обработке.

При сравнении ПО употреблялись такие критерии, как полнота предлагаемого комплекта способов обработки, гибкость настройки параметров обработки, простота и удобность применения ПО оператором, не имеющим углубленной подготовки.

В первую очередь отмечу, что самый распространенный способ радиолокационной интерферометрии, что поддерживает большая часть коммерческого и открытого ПО — двухпроходная дифференциальная интерферометрия. Предельное число способов радиолокационной интерферометрии поддерживает модуль SARscape для ENVI.

самые широкими возможностями из сравниваемого ПО владеет SARscape, где кроме возможности обработки двухпроходной интерферометрии реализованы методы расчетов многопроходной интерферометрии, и способ постоянных рассеивателей (PS-InSAR) и способ малых базисных линий (SBAS). NEST разрешает реализовывать только двух- и трехпроходную дифференциальную интерферометрию, а ERDAS Imagine лишь двухпроходную.

Во всем сравниваемом ПО этапы интерферометрической обработки собраны в целом в нужной последовательности в отдельном интерфейсе (ERDAS Imagine, SARscape) либо вкладке меню (NEST) и пользователю остается только их выполнить. Так, все нужные инструменты для исполнения интерферометрической обработки собраны в отдельном диалоге ERDAS Imagine (рис. 1).

В левой части интерфейса в нужном порядке расположены  этапы интерферометрической обработки – от импорта радиолокационных снимков до расчета итоговых изображений вертикальных и горизонтальных смещений.

Рис. 1. Реализация способа радиолокационной интерферометрии в ERDAS Imagine.

Приведен интерфейс Displacement mapping (расчет смещений поверхности); имеется кроме этого подобный ему интерфейс  DEM Extraction (расчет ЦММ), в котором отличается только последний этап обработки.

Инструменты для интерферометрической обработки в SARscape кроме этого собраны в отдельном интерфейсе в последовательности, нужной для интерферометрической обработки (рис. 2).

Рис. 2. Интерфейс SARscape/ENVI

В NEST 5.1 все этапы интерферометрической обработки собраны в одной вкладке (рис. 3), но последовательность соблюдена не для всех этапов, что связано с тем, что развертка фазы, а также, выполняется и во внешнем ПО (Snaphu). Но в текущей версии NEST 5.1 развертка фазы уже интегрирована в главный интерфейс, но очень сильно ограничена по параметрам обработки, исходя из этого развертка фазы в Snaphu так же, как и прежде занимательна пользователям.

Рис. 3. Вкладка InSAR в NEST

При импорте РЛИ SARscape предусматривает возможность применять внешние файлы, которые содержат параметры орбиты на момент съемки. Это нужно для корректной обработки РЛИ, взятых такими съемочными совокупностями, как, к примеру, RADARSAT-2, Envisat. В ERDAS Imagine возможность скорректировать информацию о положении орбиты кроме этого реализована, но в отдельном диалоге.

SARscape и ERDAS Imagine поддерживают обработку РЛИ большинства современных съемочных совокупностей, тогда как NEST поддерживает достаточно ограниченное количество РЛИ.

В части реализации самого процесса обработки самые гибкими возможностями владеет ПО SARscape – при исполнении каждого этапа обработки имеется возможность настроить любой его параметр (рис. 4). Но такая реализация в некоторых случаях требует глубоких знаний в области физических баз способа интерферометрии, что может создать трудности в обработке интерферометрических пар у неподготовленного пользователя.

Для начинающих пользователей кроме этого предусмотрен последовательность комплектов рекомендуемых настроек в зависимости от типа обрабатываемых данных.

Рис. 4. Окно настроек коррекции орбиты (Flattening)

В ERDAS Imagine реализованы две возможности обработки – всецело автоматизированная обработка интерферометрических обработка и пар с участием человека (рис. 5). Автоматизированная обработка предполагает применение большинства параметров обработки по умолчанию.

Достаточно указать, есть ли рельеф изучаемой территории горным либо равнинным. Автоматизированный режим дает возможность приобрести удовлетворительные результаты обработки, каковые смогут быть достаточными при высоком качестве исходных радиолокационных данных (а также, совершенно верно определенных орбитальных параметрах съемки). По сведениям от разработчиков, отличных показателей достигаются при автоматической обработке снимков TerraSAR-X.

Рис. 5. Окно настройки развертки фазы в ERDAS Imagine

Настройки обработки интерферометрических пар в NEST достаточно ограничены в части исполнения развертки фазы. Для остальных этапов обработки предусмотрено достаточное количество параметров, значения которых по умолчанию смогут быть поменяны пользователем (рис. 6).

Рис. 6. Окно настройки параметров корегистрации в NEST

В NEST, как и в большинстве открытого ПО, до сих пор сохранилась возможность развертки фазы посредством Snaphu, имеющей значительно меньшие возможности если сравнивать с SARscape и ERDAS Imagine для корректного исполнения развертки фазы. Развертка фазы в SARscape и ERDAS Imagine выполняется фактически одинаково и существенно стремительнее, чем в NEST.

Возможности визуализации результатов обработки в ERDAS Imagine Interferometry и ENVI SARscape довольны схожи, NEST значительно уступает в качестве визуализации картины (рис. 7).

Рис. 7. Визуализализация интерферограммы: A) ERDAS Imagine, Б) SARscape, В) NEST

Так, выбор ПО для исполнения интерферометрической обработки зависит от вида интерферометрической обработки, уровня пользователя и исходных РЛИ. Значительным преимуществом ENVI SARscape есть реализации и количество методов узких настроек ручной обработки интерферометрических пар (табл. 1).

Табл. 1. Сравнительная таблица способов интерферометрической обработки, реализованных в SARscape, ERDAS Imagine Interferometry и NEST

ПЕРЕЧЕНЬ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Коберниченко В.Г., Сосновский А.В. Интерферометрическая обработка данных космической радиолокационной съемки большого разрешения, Физика волновых процессов и радиотехнические совокупности, Том 15, №3, 2012, с. 75- 83.

Проектирование цифровых фильтров в MATLAB

Подобранные по важим запросам, статьи по теме:

• Методы обработки радиолокационных данных

  Д.Б. Никольский Уровни обработки радиолокационных данных Для радиолокационных разрешённых можно выделить 5 главных уровней обработки данных, заглавия…

• Передовые направления в обработке и применении радиолокационных данных

  Д.Б. Никольский На данный момент идет активное развитие большого числа направлений и методик обработки радиолокационных данных, причем много из них еще…

• Краткие теоретические основы радарной интерферометрии и ее многопроходных вариаций ps и sbas

  Ю. И. Кантемиров ВВЕДЕНИЕ Радарная съемка выполняется в ультракоротковолновой (сверхвысокочастотной) области радиоволн, подразделяемой на X-, C-, L- и…

• Последние достижения в области высокоскоростной обработки данных дзз

  Успехи в области компьютерных разработок и совершенствование съемочной аппаратуры разрешают разрабатывать принципиально новые методы сбора, анализа и…

• Использование программного комплекса envi для почвенного дешифрирования космических снимков

  Л. В. Березин Решение проблемы рационального применения земельных фондов вероятно только на базе их систематического мониторинга. Для объективной оценки…

• Опыт применения снимков rapideye для оценки недропользования в республике марий эл

  О. Н. Воробьев, Э. А. Курбанов Работа выполнена в рамках госконтракта «Ведение мониторинга участков недр с применением данных дистанционного…