Обзор современных радиолокационных данных дзз и методик их обработки с использованием пк sarscape

      Комментарии к записи Обзор современных радиолокационных данных дзз и методик их обработки с использованием пк sarscape отключены

Обзор современных радиолокационных данных дзз и методик их обработки с использованием пк sarscape

Ю.И. Кантемиров

ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ДАННЫХ ДЗЗ

Радиолокационная космическая съемка выполняется в ультракоротковолновой (сверхвысокочастотной) области радиоволн, подразделяемой на X-, C-, и L-диапазоны (табл. 1).

Таблица 1

Диапазоны радиоволновой области электромагнитного спектра, в которых выполняется (либо выполнялась) космическая съемка

Диапазон Частоты, ГГц Длины волн, см Спутниковые совокупности
X 5.20 – 10.90 2.75 – 5.77

(2.4 – 3.8)

USGS SLAR, TerraSAR-X, TanDEM-X

COSMO-SkyMed-1-3

C 3.9 – 6.2 3.8 – 7.6 ERS-1,2; ENVISAT/ASAR; RADARSAT-1,2
L 0.39 – 1.55 19.3 – 76.9

(15 – 30)

SIR-A,B, ALOS/PALSAR

Широкое использование спутниковых радиолокационных данных началось в 1991 г. с запуском спутника ERS-1 (Космическое агентство ЕС) с радиолокатором на борту. Начальная цель запуска этого первого гражданского спутникового радиолокатора определялась достаточно узко и ограничивалась ответом морских задач (мониторинг ледовой обстановки, айсбергов,  судоходства, течений, нефтяных пятен и т. д.). Но уже по окончании прохождения спутником первого десятка полных циклов повторения орбиты стало известно, что у этого радиолокатора имеется громадной потенциал и для исполнения разных задач на суше.

На умелых участках были удачно выстроены цифровые модели рельефа (ЦМР) по итогам интерферометрической обработки пар радарных снимков, выполненных с временным промежутком, равным кратному числу полных циклов повторения орбиты. Но, для большинства типов ландшафтов (не считая пустынь) когерентность (мера корреляции фаз радарных снимков) для построения ЦМР выяснялась недостаточной, потому, что минимально вероятный период между интерферометрическими съемками составлял один полный цикл повторения орбиты, другими словами 35 дней.

Исходя из этого в несколько к ERS-1 был запланирован запуск спутника ERS-2, а совместно они должны были составить тандемную несколько, талантливую делать интерферометрическую съемку одной и той же территории с временным промежутком в 1 дни. В тандемном режиме пара этих спутников проработала около года (1995-1996 гг.). После этого, с выходом из строя определенного оборудования на спутнике ERS-1 тандемная миссия официально закончилась.

Практически же тандемные съемки длились до марта 2000 г., в то время, когда закончилась эксплуатация ERS-1, не смотря на то, что в интерферометрической обработке тандемных пар по окончании 1996 г. появляются кое-какие дополнительные трудности. Всего тандемом ERS-1 — ERS-2 отснята большинство земного шара, время от времени по паре раз.

Еще одним ответственным использованием на практике спутниковых радиолокаторов стал мониторинг смещений земной поверхности по итогам дифференциальной интерферометрической обработки. В случае если учесть, что спутник ERS-2 находится на орбите и делает съемку до сих пор, то на большую часть земного шара имеются многопроходные интерферометрические цепочки снимков за период с 1991 по 2010 гг. Так, к примеру, многие города Европы снимались ежемесячно с 1995 г. (а с 1991 г. — по 5–10 раз в год).

Другими словами, на данный момент имеются 100- либо 200-проходные цепочки радарных снимков, каковые, при достаточной когерентности, смогут быть обработаны всеми вероятными дифференциальными интерферометрическими методиками, обрисованными ниже, с получением на выходе карт смещений земной поверхности и сооружений и деформаций зданий за период до 20 лет. На территорию России и бывших советских республик часто имеются 30–40-проходные, и фактически неизменно 15–20-проходные цепочки таких снимков.

В 2002 г. Космическим агентством ЕС был запущен спутник ENVISAT, с радиолокатором ASAR на борту, что воображал собой новое поколение спутников типа ERS-1 и ERS-2. Данный спутник характеризуется громадным числом режимов и углов съемки, возможностью съемки в различных поляризациях (в т. ч. в двух в один момент) и в широкополосном режиме. Наряду с этим снимки, сделанные в режиме Image Mode в полосе съемки IS2 и с поляризацией VV интерферометрически совместимы со снимками ERS-1 и ERS-2.

Эта особенность разрешила в течение нескольких временных периодов организовать тандемную съемку ERS-2 — ENVISAT с временным промежутком в 30 мин. на громадных базисных линиях. Съемка в таком режиме характеризуется очень высоким фазовым разрешением интерферограмм по высоте и наряду с этим высокой когерентностью фаз этих снимков, что разрешает строить ЦМР высокой точности (но среднего пространственного разрешения 20 м).

Помимо этого, спутник ENVISAT кроме этого вел повторную съемку больших территорий, а также, России и бывших советских республик, что разрешает выстраивать интерферометрические цепочки снимков для мониторинга смещений земной поверхности.

Компания MDA (Канада) в 1995 г. запустила радиолокационный спутник RADARSAT-1 пара другой концепции. Спутник имел возможность вести съемку с пространственным разрешением от 100 до семи метров, под многими углами съемки и с различными площадями кадра. Наличие громадного количества режимов съемки разрешало делать мониторинговые задачи, потому, что одинаковая территория имела возможность сниматься не только через полный цикл орбиты (как при ERS-1 и ERS-2), но и через каждые 2–3 дня (но под различными углами съемки).

Вторым принципиальным отличием от спутников Космического агентства ЕС являлась ориентация на съемку на заказ (в отличие от ERS и ENVISAT, ведущих более либо менее регулярную съемку всего земного шара). Исходя из этого для RADARSAT-1 архивные снимки в большинстве случаев имеется лишь на те территории, где выполнялась съемка на заказ.

Логическим продолжением спутника RADARSAT-1 стал запущенный в 2007 г. спутник RADARSAT-2 (MDA, Канада). Данный спутник характеризуется пространственным разрешением от 100 до трех метров, возможностью съемки во всех вероятных поляризационных режимах, широким диапазоном площадей кадров и высокой производительностью, и возможностью мониторинговой съемки через 2–3 дня. На сегодня эти с этого спутника можно считать самые актуальными и подходящими для ответа фактически любых задач, каковые по большому счету смогут быть решены посредством спутниковых радиолокаторов (за исключением уверенного построения интерферометрических ЦМР — способ трудится для пустыни либо степи, но не всегда работает для тундры, тайги либо джунглей, потому, что не предусмотрен режим тандемной съемки).

Спутники очень высокого пространственного разрешения TerraSAR-X, TanDEM-X  (Infoterra GmbH, Германия) и COSMO-SkyMed-1-3 (E-GEOS, Италия) кроме этого предлагают все комбинации поляризаций и возможные режимы съёмки сигнала, и громадный диапазон площадей кадров и углов съемки. Но эти COSMO-SkyMed-1-3 сейчас представляются не весьма подходящими для гражданских потребителей, потому, что не всегда соблюдаются периодичность и сроки съемок. Спутник TerraSAR-X существенно надежней в плане соблюдения и поставок сроков.

Среди ответственных изюминок этого спутника направляться отметить очень высокую точность определения орбиты, а следовательно и очень низкую (субпиксельную) неточность геолокации снимков (конечно, это соблюдается лишь при применении ЦМР в ходе геокодирования). Для мониторинга смещений земной поверхности и деформаций сооружений эти TerraSAR-X смогут быть использованы лишь в условиях пустынь, степей и застроенных территорий, потому, что при съемке в X-диапазоне уже малый растительность быстро ухудшает когерентность кроме того между соседними по времени съемками (полный цикл орбиты — 11 дней).

Весьма перспективным представляется запуск 21 июня 2010 г. в несколько к TerraSAR-X спутника TanDEM-X для исполнения одновременной тандемной съемки. Данный вариант разрешит взять ЦМР очень высокого разрешения интерферометрическим способом, а также, и на территории с наличием растительности.

Радиолокатор PALSAR, расположенный на спутнике ALOS, есть единственным сейчас радиолокатором L-диапазона. Он делает съемку всей поверхности Почвы каждый год по нескольку раз, исходя из этого на любую точку на Земле, вероятнее, найдется архив в 5–7 проходов (а на кое-какие участки и по 20 проходов).

Эти ALOS/PALSAR пригодны для мониторинга смещений и построения рельефа интерферометрическим способом, для мониторинговых задач лесного и сельского хозяйства и т. д. L-диапазон разрешает продолжительнее сохранять когерентность, и, в некоей степени, компенсировать ее падение, вызванное влиянием растительности. джунгли и Плотный лес, все же являются ограничением для интерферометрии, кроме того в L-диапазоне. огромный недочёт ALOS/PALSAR есть отсутствие возможности съемки на заказ.

Серьёзной тенденцией в развитии спутниковых радиолокационных совокупностей (кроме увеличения увеличения числа и пространственного разрешения режимов съемки) есть расширение поляризационных возможностей, и, в особенности, одновременная съемка в четырех поляризациях (которая разрешает в будущем генерировать так именуемую полную поляризационную матрицу, о преимуществах которой будет детально сообщено ниже). В табл. 2 приведены информацию о наличии таковой возможности у всех перечисленных выше радиолокационных спутников.

Таблица 2

Появление режима съемки в полной поляризационной матрице на спутниковых радиолокационных совокупностях

Спутник Год

запуска

Возможность съемки в полной поляризационной патрице
ERS-1 1991 нет
ERS-2 1995 нет
RADARSAT-1 1995 нет
ENVISAT 2002 нет
ALOS (PALSAR) 2006 имеется
TerraSAR-X 2007 имеется
RADARSAT-2 2007 имеется
COSMO-SkyMed-1,2,3 2007-2008 имеется
TanDEM-X 2010 имеется

Компания «Совзонд» поставляет эти со всех перечисленных выше радиолокационных спутников, и предоставляет ПО для обработки радарных данных SARscape (SARMAP, Швейцария) и предоставляет услуги по тематической обработке данных радарных съемок, и по обучению работе в SARscape. Ниже приводятся главные методики обработки данных радиолокационных съемок, их реализация в программном комплексе SARscape и примеры использования на практике этих методик.

ИМПОРТ ДАННЫХ

Программный комплекс SARscape на данный момент поддерживает импорт данных фактически со всех радиолокационных спутников, включая все режимы съемки и все вероятные форматы поставки.

Кроме 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 разрешает делать некогерентное накопление комплексных данных с задаваемыми коэффициентами, геокодирование амплитудных данных, их фильтрацию (имеется как базисный комплект фильтров, так и дополнительный комплект Гамма-Гауссианских фильтров), получение мозаик изображений, сегментацию, корегистрацию, вычисление файла средних значений произвольного параметра (к примеру, средняя амплитуда по серии снимков), файла стандартных отклонений, файла больших и минимальных значений и т. д. 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 радиолокационной интерферометрии представлены в SARscape максимально обширно и реализованы в четырех отдельных модулях. Разглядим их по порядку.

Модуль Interferometry разрешает делать интерферометрическую обработку радарных данных с получением на выходе ЦМР или карты смещений земной поверхности. Модуль разрешает делать:

  • автоматическую трехэтапную корегистрацию радарных снимков с точностью до 1/10 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);
  • четырехпроходная дифференциальная интерферометрия (строятся интерферограммы по первому и второму, и по четвёртому снимкам и третьему направляться цепочки; после этого оцениваются смещения для первой и второй пары, и вычисляется средняя скорость смещений;
  • компенсация набега фазы по высоте с применением опорной направляться, модели эллипсоида либо адаптивного метода, основанного на вычислении средней по площади снимка частоты интерференционных циклов;
  • расчёт когерентности и фильтрация интерферограмм между фазами снимков интерферометрической пары тремя разными фильтрами на выбор (усредняющий, адаптивный и фильтр Голдстейна);
  • развертка фазы двумя разными способами (способ растущей области и способ потока минимальной цене);
  • коррекция орбиты по точкам с известной высотой, или с применением опорной ЦМР;
  • возможность второй итерации 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 карты 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 корегистрации); редактировать развернутую фазу и удалять артефакты развертки; делать сшивку ЦМР разного разрешения между собой посредством вейвлет-методов и др.

Дополнительные возможности представлены в модуле интерферометрии широкополосного режима. 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 в модуле Interferometry. Преимущество интерферометрии широкополосного режима пребывает в том, что возможно рассчитывать интерферограммы по снимкам площадью 400х400 км с пространственным разрешением 75 м.

Еще один вариант интерферометрии представлен в модуле интерферометрии постоянных рассеивателей. Входными данными для этого модуля являются 20–40-проходные серии снимков. На выходе — не только карта смещений, но и графики развития смещений во времени для каждой точки данной карты (т.е. анализ динамики происходящих смещений). Для способа 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 отсутствие сложностей, которые связаны с разверткой фазы. К ограничениям способа возможно отнести необходимость наличия большого количества высококогерентных точек (не меньше 100-200 на площадь 50х50 пикселей). Такая плотность постоянных отражателей достигается на застроенных территориях и на территориях без растительности.

Способ более отлажен для данных C-диапазона, чем для данных L- и X-диапазонов.

ПОЛЯРИМЕТРИЯ И ПОЛЯРИМЕТРИЧЕСКАЯ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЯ

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

Главной функцией модуля Polarimetry 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. 1), и в

Рис. 1 Полная поляризационная матрица

зависимости от того в какую область данной матрицы попадает любой конкрентный пиксель радарного снимка — ему присваивается определенный класс. В SARscape на данный момент реализован способ поляриметрической классификации, разрешающий выделять 9 классов объектов (рис. 2).

Имеется и другие способы разрешающие выделять второе (большее либо меньшее) число классов.

Рис. 2. 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).

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 листья) и другие варианты 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, другими словами 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 между «снимками».

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, в особенности между ко- и кросс-поляризациями 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.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ

Еще одной дополнительной (и весьма эргономичной) частью SARscape есть меню Tools, которое предоставляет возможности обрабатывать как радарные снимки, так и просто растровые и векторные файлы. 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 составляющую. 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 сети Интернет. 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 значение 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, цветное радарное изображение, где в цветовых каналах — разные поляризации одного радарного снимка. Либо цветовую комбинацию 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, и 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 программного комплекса 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 2p. 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 и 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 должны 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. 3 представлена амплитуда исходного и фильтрованного радарного изображения. На рис.

4 — геокодированный RGB-композит типа Interferometric Land Use.

Рис. 3. Исходная (сверху) и фильтрованная мультивременным фильтром (снизу) амплитуда радарного снимка TerraSAR-X.
Использованы функции импорта, некогерентного накопления, корегистрации и мультивременной фильтрации (Компания «Совзонд», 2010) Рис. 4. Геокодированный RGB-композит типа Interferometric Land Use, вычисленный по двум снимкам TerraSAR-X.
Растительность — зеленая, вода — мрачно 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», 2010)

На рис. 5 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. Использованные функции: фокусировка радиолокационных голограмм, интерферометрическая обработка с получением на выходе ЦМР, создание мозаики выходных ЦМР, вырезка по векторному файлу национальной границы Швейцарии [3].

Точность ЦМР варьируется от 7 до 15 м по высоте. Пространственное разрешение — 25 м.

Рис. 5. ЦМР, выстроенная экспертами SARMAP (разработчиками SARscape) согласно данным тандемной интерферометрической съемки со спутников ERS-1 и ERS-2 в конце 1990-х гг.

На рис. 6 приведены смещения, вычисленные согласно данным дифференциальной интерферометрической обработки серии снимков TerraSAR-X [4], а на рис. 7 — сползание в Северный ледовитый океан ледников за период всего в 30 мин. (тандемная интерферометрия ERS-2 — ENVISAT) [5]. На рис.

8 продемонстрированы оседания земной поверхности над Уренгойским нефтегазовым месторождением (север Тюменской области) [6-8].

Рис. 6. Осадка в зоне строительства строения, вычисленная согласно данным дифференциальной интерферометрической обработки серии снимков TerraSAR-X. 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. 7. Сползание ледников в Северный ледовитый океан согласно данным тандемной интерферометрии ERS-2 — ENVISAT за период всего в 30 мин..

Сползание 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. Справа — изображение из Гугл Earth.

Использованы функции модулей Basic и Interferometry, и утилита создания *kml файла для Гугл Earth Рис. 8. 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»

На рис. 9 продемонстрированы результаты поляриметрической классификации всецело поляриметрических данных ALOS/PALSAR.

Рис. 9. Результаты поляриметрической классификации четырехполяризационного снимка ALOS/PALSAR.
1 — амплитуда поляризации ГГ; 2 — выделение воды и ровной поверхности; 3 — выделение растительности; 4 — выделение диполей (столбов, опор ЛЭП и т. д.); 5 — выделение участков суши без растительности либо с низкой растительностью. Использованы функции модуля Polarimetry и Polarimetric Interferometry

CAPITULO 15.2. Comparación MDE ALOS PALSAR, ASTER y SRTM


Подобранные по важим запросам, статьи по теме: