Sarscape培训教程2013版.pdf

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书资料大小：10.94M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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前言

1 ENVI软件概述

2 SARscape概述

一、体系结构

二、运行环境

三、 SARscape5.0新功能

四、支持雷达系统

五、软件特性

3 SARscape应用

一、 InSAR技术获取DEM

二、地表形变监测

(一) 地震后地表形变监测

(二) 克什米尔山区地面沉降监测

三、地下施工引起的地表形变监测

四、城市地表形变监测

五、海冰监测

六、冰川移动监测

七、农作物监测

八、全球/区域食品安全监测

九、水产养殖制图

十、洪水监测

十一、森林资源调查

十二、碳评估——基于SAR，光学影像估算森林变化量

十三、光学与雷达数据结合应用于变化监测

4 可利用资源

第一章 ENVI基础

1.1 ENVI与SARscape的安装

1.1.1 ENVI安装

1.1.2 SARscape安装

1.2 数据的打开与管理

1.2.1 栅格文件格式

1.2.3 数据打开与显示

1.3 图像增强显示

1.4 视窗链接

1.5 ENVI常用系统设置

第二章 SAR基础

2.1 SAR概述

2.1.1什么是Radar

2.1.2什么是SAR

2.2 几个参数

2.2.1 距离分辨率（Range ）

2.2.2 方位分辨率（Azimuth）

2.2.3 波长-Wavelength

2.2.4 极化-Polarization

2.2.5 入射角-Incidence Angle

2.3 接收模式

2.3.1 条带模式-Stripmap

2.3.2 扫描模式-ScanSAR

2.3.3 聚束模式-Spotlight

2.4 散射机制

2.5 斑点

2.6 数据类型

2.7 成像几何

2.8 主要星载雷达系统

第三章 SAR数据基本处理

3.1 数据导入

3.1.1 SLC数据导入

3.1.2 强度数据导入

3.1.3 DEM数据导入

3.2 Raw SAR 数据聚焦

3.3 单雷达图像处理

3.3.1 多视

3.3.2 斑点滤波

一、单波段滤波

二、 Gamma/Gaussian滤波

3.3.3 地理编码和辐射定标

一、 RADARSAT-2地理编码和辐射定标

二、 TerraSAR-X地理编码

3.4 多时相雷达影像处理

3.4.1 配准

3.4.2 多时相斑点滤波

3.4.3 地理编码和辐射定标/归一化

3.4.4 分类

3.5 专题：多时相SAR意大利洪水监测

3.6 实用工具

第四章 InSAR技术

4.1 InSAR技术流程

4.2 操作步骤

第一步：基线估算

第二步：干涉图生成

第三步：自适应滤波及相干性计算

第四步：相位解缠

第五步：轨道精炼和重去平

第六步：相位高程转换——生成DEM

4.3 辅助操作：DEM数据的获取工具

第五章 DInSAR技术

5.1 DInSAR技术流程

5.2 操作步骤

第一步：基线估算

第二步：干涉图生成

第三步：自适应滤波及相干性生成

第四步：相位解缠

流程化工具：干涉图生成到相位解缠

第五步：轨道精炼和重去平

第六步：形变图生成

第六章永久散射体PS

6.1 干涉叠加概述

6.2 操作步骤

第七章短基线SBAS

7.1 流程介绍

7.2 操作步骤

第一步：生成连接图

第二步：干涉工作流

连接图编辑

第三步：轨道精炼和重去平

第四步：SBAS反演step1

第五步：SBAS反演（step2）

第六步：地理编码

第七步：结果分析与栅格转矢量（可选）

第八章常见问题解答

8.1 常见问题解答

8.2 干涉叠加模块

8.3 主模块的干涉处理功能

全面提升影像价值 SARscape 培训教程 Esri 中国信息技术有限公司 2013 年

目录前言 ........................................................................................................................................... 1 1 2 ENVI 软件概述 ............................................................................................................... 1 SARscape 概述 ............................................................................................................... 1 一、体系结构 ................................................................................................................... 1 二、运行环境 .................................................................................................................. 2 三、 SARscape5.0 新功能 ................................................................................................ 3 四、支持雷达系统 .......................................................................................................... 3 五、软件特性 .................................................................................................................. 3 3 SARscape 应用 ............................................................................................................... 4 4 可利用资源 .................................................................................................................. 23 第一章 ENVI 基础 ................................................................................................................. 24 1.1 ENVI 与 SARscape 的安装 ........................................................................................... 24 1.1.1 ENVI 安装 ............................................................................................................... 24 1.1.2 SARscape 安装 ....................................................................................................... 28 1.2 数据的打开与管理 ...................................................................................................... 30 1.2.1 栅格文件格式 ....................................................................................................... 30 1.2.3 数据打开与显示 ................................................................................................... 31 1.3 图像增强显示 .............................................................................................................. 32 1.4 视窗链接 ...................................................................................................................... 32 1.5 ENVI 常用系统设置 ..................................................................................................... 33 第二章 SAR 基础................................................................................................................... 36 2.1 SAR 概述 ...................................................................................................................... 36 2.1.1 什么是 Radar ............................................................................................................. 36 2.1.2 什么是 SAR ................................................................................................................. 36 2.2 几个参数 ...................................................................................................................... 37 2.2.1 距离分辨率（Range ） ...................................................................................... 37 2.2.2 方位分辨率（Azimuth） ..................................................................................... 37 2.2.3 波长-Wavelength ................................................................................................. 38 I

2.2.4 极化-Polarization .................................................................................................. 38 2.2.5 入射角-Incidence Angle ....................................................................................... 39 2.3 接收模式 ...................................................................................................................... 39 2.3.1 条带模式-Stripmap .............................................................................................. 40 2.3.2 扫描模式-ScanSAR ............................................................................................... 40 2.3.3 聚束模式-Spotlight .............................................................................................. 41 2.4 散射机制 ...................................................................................................................... 41 2.5 斑点 .............................................................................................................................. 44 2.6 数据类型 ...................................................................................................................... 45 2.7 成像几何 ...................................................................................................................... 46 2.8 主要星载雷达系统 ...................................................................................................... 48 第三章 SAR 数据基本处理 ................................................................................................... 50 3.1 数据导入 ...................................................................................................................... 50 3.1.1 SLC 数据导入 ....................................................................................................... 50 3.1.2 强度数据导入 ...................................................................................................... 51 3.1.3 DEM 数据导入 ..................................................................................................... 52 3.2 Raw SAR 数据聚焦 ...................................................................................................... 53 3.3 单雷达图像处理 .......................................................................................................... 54 3.3.1 多视 ...................................................................................................................... 55 3.3.2 斑点滤波 .............................................................................................................. 56 3.3.3 地理编码和辐射定标 .......................................................................................... 57 3.4 多时相雷达影像处理 .................................................................................................. 59 3.4.1 配准 ...................................................................................................................... 60 3.4.2 多时相斑点滤波 .................................................................................................. 61 3.4.3 地理编码和辐射定标/归一化 ............................................................................. 63 3.4.4 分类 ...................................................................................................................... 64 3.5 专题：多时相 SAR 意大利洪水监测 ......................................................................... 64 3.6 实用工具 ...................................................................................................................... 73 第四章 InSAR 技术 ............................................................................................................... 75 4.1 InSAR 技术流程 ........................................................................................................... 75 II

4.2 操作步骤 ...................................................................................................................... 76 第一步：基线估算 ......................................................................................................... 76 第二步：干涉图生成 ..................................................................................................... 77 第三步：自适应滤波及相干性计算 ............................................................................. 79 第四步：相位解缠 ......................................................................................................... 80 第五步：轨道精炼和重去平 ......................................................................................... 82 第六步：相位高程转换——生成 DEM ........................................................................ 85 4.3 辅助操作：DEM 数据的获取工具 ............................................................................. 87 第五章 DInSAR 技术 ............................................................................................................. 91 5.1 DInSAR 技术流程 ......................................................................................................... 91 5.2 操作步骤 ...................................................................................................................... 92 第一步：基线估算 ......................................................................................................... 92 第二步：干涉图生成 ..................................................................................................... 93 第三步：自适应滤波及相干性生成 ............................................................................. 95 第四步：相位解缠 ......................................................................................................... 96 流程化工具：干涉图生成到相位解缠 ......................................................................... 97 第五步：轨道精炼和重去平 ......................................................................................... 97 第六步：形变图生成 ................................................................................................... 100 第六章永久散射体 PS ....................................................................................................... 102 6.1 干涉叠加概述 ............................................................................................................ 102 6.2 操作步骤 .................................................................................................................... 102 第七章短基线 SBAS ........................................................................................................... 107 7.1 流程介绍 .................................................................................................................... 107 7.2 操作步骤 .................................................................................................................... 108 第一步：生成连接图 ................................................................................................... 110 第二步：干涉工作流 ................................................................................................... 113 连接图编辑 ................................................................................................................... 114 第三步：轨道精炼和重去平 ....................................................................................... 115 第四步：SBAS 反演 step1 ............................................................................................ 118 第五步：SBAS 反演（step2） ..................................................................................... 118 III

第六步：地理编码 ....................................................................................................... 119 第七步：结果分析与栅格转矢量（可选） ............................................................... 119 第八章常见问题解答 ........................................................................................................ 122 8.1 常见问题解答 ............................................................................................................ 122 8.2 干涉叠加模块 ............................................................................................................ 130 8.3 主模块的干涉处理功能 ............................................................................................ 134 IV

前言前言 SARscape 由 sarmap 公司研发，是国际知名的雷达图像处理软件。该软件架构于专业的 ENVI 遥感图像处理软件之上，提供图形化操作界面，具有专业雷达图像处理和分析功能。 SARscape 提供完整的 SAR 数据处理功能，全面支持四种模式的数据：雷达强度图像处理、雷达干涉测量（InSAR/DInSAR）、极化雷达处理（PolSAR）、极化雷达干涉测量（PoIInSAR），能让您轻松将原始 SAR 数据进行处理和分析，输出 SAR 图像产品、数字高程模型（DEM）和地表形变图等信息，并可以将提取的信息与光学遥感数据、地理信息集成在一起，全面提升 SAR 数据应用价值。 SARscape 雷达数据处理技术覆盖了基本 SAR 数据的数据导入、多视、几何校正、辐射校正、去噪、地理编码、RAW 数据镶嵌、线状地物探测、特征提取等一系列基本处理功能；支持 InSAR 和多个通道 DInSAR 处理，生成干涉图像、相干图像、地面断层图、DEM 等。包括基线估算、干涉图生成、干涉图去平、相干性计算、相位解缠、轨道精炼、大气校正、形变模型等；提供扫描干涉雷达处理功能和干涉叠加功能，干涉叠加包括永久散射体（PS）方法和短基线集（SBAS）的方法，可进行多时相雷达数据的干涉分析，获取毫米级的形变信息。完全支持 PC 机的 Windows 2000/XP/ Vista/7 操作系统，以及 Linux 平台。软件广泛应用于：地形数据（DEM）提取、地表沉降监测、滑坡/冰川移动监测、目标识别与跟踪、原油泄漏跟踪、作物生长跟踪、农作物产量评估，以及洪水、火灾和地震的灾害评估等领域。本文档是一个入门级教材，帮助您了解 SAR、ENVI 和 SARscape，掌握使用 SARscape 进行 SAR 图像的基本处理技术、InSAR 和 DInSAR 处理技术、永久散射体处理技术。教程配有相应的练习数据。本教程适用于 SAR 及 SARscape 初学者。由于编写匆忙，书中难免出现缺点和错误，敬请批评指正。 1

ENVI 软件概述 1 ENVI 软件概述 ENVI (The Environment for Visualizing Images)和 IDL(Interactive Data Language)是美国 Exelis VIS 公司的旗舰产品。ENVI 是由遥感领域的科学家采用 IDL 开发的一套功能强大的遥感图像处理软件。 ENVI 是一个完整的遥感图像处理平台，其软件处理技术覆盖了图像数据的输入/输出、定标、几何校正、正射校正、图像融合、镶嵌、裁剪、图像增强、图像解译、图像分类、基于知识的决策树分类、面向对象图像分类、动态监测、矢量处理、DEM 提取及地形分析、雷达数据处理、制图、三维场景构建、与 GIS 的整合，提供了专业可靠的波谱分析工具和高光谱分析工具。ENVI 软件可支持所有的 UNIX 系统，Mac OS X，Linux，以及 PC 机的 Windows 2000/XP/ Vista/7/8 操作系统。ENVI 可以快速、便捷、准确地从遥感影像中获得您所需的信息；它提供先进的，人性化的使用工具来方便用户读取、探测、准备、分析和共享影像中的信息。今天，众多的影像分析师和科学家选择 ENVI 来获得遥感影像中的信息。其应用领域包括：科研、环境保护、气象、石油矿产勘探、农业、林业、医学、国防&安全、地球科学、公用设施管理、遥感工程、水利、海洋，测绘勘察和城市与区域规划等。自 2007 年起，Exelis VIS 公司与著名的 GIS 厂商 Esri 公司开展全面战略合作，共同提供遥感与 GIS 一体化解决方案，最新版本 ENVI5 已经成为与 ArcGIS 一体化集成的最佳遥感平台。 ENVI 是以模块化的方式提供给用户的，对于系统的扩展功能采用开放的体系结构以 ENVI RT、ENVI+IDL 的形式为用户提供了两种环境的产品架构。可扩充模块：  大气校正模块（Atmospheric Correction）——校正了由大气气溶胶等引起的散射和由于漫反射引起的邻域效应，消除大气和光照等因素对地物反射的影响，获得地物反射率和辐射率、地表温度等真实物理模型参数，同时可以进行卷云和不透明云层的分类。  面向对象空间特征提取模块(Feature Extraction-FX)——根据影像空间和光谱特征，既面向对象方法，从高分辨率全色或者多光谱数据中提取特征信息。还包含了一个人性化的操作平台、常用图像处理工具、流程化图像分析工具等。  立体像对高程提取模块（DEM Extraction）——可以从卫星影像或航空影像的立体像对中快速获得 DEM 数据，同时还可以交互量测特征地物的高度或者收集 3D 特征并导出为 3D Shapefile 格式文件。  正射校正扩展模块（Orthorectification）——提供基于传感器物理模型的影像正射校正功能，一次可以完成大区域、若干景影像和多传感器的正射校正，并能以镶嵌结果的方式输出，提供接边线、颜色平衡等工具，采用流程化向导式操作方式。  LiDAR 数据处理和分析模块（ENVI LiDAR）——提供高级的 LiDAR 数据浏览、处理 1

ENVI 软件概述和分析工具，能读取原始的 LAS 数据、NITF LAS 数据和 ASCII 文件，浏览现实场景。能自动对 LiDAR 数据进行分类，提取包括地形（DSM、DEM）、等高线、树木、建筑物、电力线、电线杆、正射图等二三维信息，提取的信息可直接通过菜单传递到 ArcGIS 中进一步的使用和分析。  NITF 图像处理扩展模块（Certified NITF）——读写、转化、显示标准 NITF 格式文件。另外，有两个专业软件是架构在 ENVI 之上：SARscape、ENVI For ArcGIS Server：高级雷达图像处理软件（SARscape）——提供完整的雷达处理功能，包括基本 SAR 数据的数据导入、多视、几何校正、辐射校正、去噪、特征提取等一系列基本处理功能；调焦模块扩展了基础模块的调焦功能，采用经过优化的调焦算法，能够充分利用处理器的性能实现数据快速处理；提供基于 Gamma/Gaussian 分布式模型的滤波核，能够最大程度地去除斑点噪声，同时保留雷达图像的纹理属性和空间分辨率信息；InSAR 工具主要功能包括：基线估算、干涉图生成、干涉图去平、干涉图自适应滤波、相干性计算、相位解缠、轨道重定义、高程/形变转换，以及大气校正等实用工具，可生成干涉图像、相干图像、地面断层图；支持对极化 SAR 和极化干涉 SAR 数据的处理；永久散射体模块能确定特征地物在地面上产生的毫米级的位移。在线图像分析软件（ENVI For ArcGIS Server）——可以将 ENVI 图像分析功能或者 IDL 自定义功能部署到 ArcGIS Server 环境中，通过它可以跨企业或跨互联网以服务形式共享图像处理和分析工具，允许多种客户端（如 Web 端、移动端、桌面端等）使用这些资源创建应用，并可以整合 GIS 资源。 ENVI+IDL 的形式除了包括 ENVI 功能外，还提供 IDL 编程环境，可以直接调用 ENVI、 SARscape 的功能函数定制自己的专业遥感应用平台，或者利用 IDL 为 ENVI 编写扩展功能，甚至可以使用 IDL 独立开发软件平台。 2

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