2018UC-ENVI讲座分享：SARscape雷达图像处理软件实践
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2018-10-24
徐恩惠
本讲座主要包含两部分内容，介绍了SARscape雷达遥感最新应用案例，以及做雷达遥感应用时需要具备的知识和需注意的问题。
第一部分：SARscape雷达遥感应用回顾
SARscape雷达图像处理技术主要包括雷达数据基本处理和分析、InSAR/DInSAR、时序干涉分析技术以及极化信号分析技术。
介绍了使用多期哨兵1A数据，分别对广州市及周边地区、北三县地区、大同矿区进行SBAS处理，得到的地表沉降速率结果。
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图 广州地区2017-2018年SBAS处理结果
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图 大同地区2017-2018年SBAS处理结果
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图 北三县地区2015-2016年SBAS处理结果以及燕郊镇和香河县典型沉降曲线图
2018年7月19日—2018年7月24日，内蒙古巴彦淖尔市乌拉特前旗发生洪水灾害，以灾害发生前后的S1A数据作为数据源，提取洪水淹没的区域
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内蒙古巴彦淖尔市乌拉特前旗2018年7月24日洪水范围
Inylchek冰川是世界上最长的冰川之一——60km，有南北两个分支，海拔3000-4000米，最小坡度2°，利用振幅偏移量测的方法，使用TerraSAR-X数据测量冰川流速，
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图 2009-2010年降轨数据得到的冰川流速，以及各个月份的变化图
第二部分：雷达遥感应用实践
这一部分按照雷达的3个应用方向，介绍不同的应用目标，应该如何选择数据以及确定流程，以及各个环节需要注意的事项。
1、 DEM提取
使用InSAR技术提取DEM，数据源最好是同步获取数据，如Tandem-X双星模式，保证时间基线短，空间基线稳定在一个适合的区间，重复轨道数据的话，时间基线尽量短，空间基线在一定范围内可以适当长一些。如果数据对不符合InSAR要求或者相干性太低，可以用立体量测技术提取DEM。
2、 地表形变测量
InSAR技术用于地表形变测量，有DInSAR的方法和干涉叠加方法（时序干涉测量技术），DInSAR技术，用于地震、滑坡、矿区等大尺度形变事件；时序干涉测量技术，用于点或面目标长时间的形变过程监测。
3、SAR用于资源环境监测
利用SAR的特点，进行地表地表分类、变化识别、目标识别、地表参数反演等。主要利用的是SAR数据的强度信息。
这部分首先以InSAR应用中的SBAS处理为例，说明了数据源选择需要注意的方面：要选择同轨道、同样获取模式、同轨道方向、同极化方式的数据，如果用户自己查询免费数据源哨兵1数据的话，以下几种情况都可以形成干涉对：
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图 符合InSAR条件的哨兵1数据覆盖
在做SBAS处理时，最终连接多少对像对，直接会决定数据处理所花费的时间，以下是不同基线阈值设置所组成的连接图，考虑到处理时间和信息量，可以选择适当的空间和时间基线阈值。
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在干涉图工作流完成之后，要逐一检查没对像对的干涉图、相干性图、解缠图，能初步发现一些形变位置，并能发现质量不好的像对，可编辑连接图进行剔除。
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图 几个典型的干涉图_fint
在所有的处理中，需要人工干预的一步是轨道精炼的GCP点选择，这些点选择的好坏会影响到结果，一般选择稳定的、相干性高的、没有形变的、人工地物或稳定的自然地表（岩石等）的点作为GCP，避免选择相干性低的位置，如水域、植被等地方，下图中的一组GCP点，绝大多数都是符合条件的（左图2个位置的点），个别位置不好（右图2个位置的点），可以在GCP流程化面板中加载GCP点进行编辑（增加点、剔除点等）。
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图GCP点的位置建议选择稳定的地物
形变结果的表达也丰富多样，可以根据自己的需求进行结果的展示，如形变速率栅格图、形变速率点矢量图、典型位置的时间序列形变量图、典型的干涉图（地理编码的结果），感兴趣区域的局部形变速率图等。有时在形变过快的区域，SBAS的结果可能是无效值，可选择典型像对进行DInSAR处理，作为SBAS结果的补充分析。
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图 地理编码的干涉图叠加到google earth上展示
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图 形变结果专题图展示
InSAR结果的验证，如果有实测的水准点数据，可以进行对比，如果缺少实测数据，可以用多方法、多数据源、多软件处理的方法联合进行结果可信度的验证。
讲座最后以SAR洪水监测为例，介绍了SAR资源监测的应用。利用SAR进行洪水监测的一般流程为：
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图 利用SAR进行洪水监测的一般流程
这个流程在SARscape的基础模块中可以做SAR的一系列预处理，如多视、滤波、配准、地理编码、辐射定标等，在此不再赘述。主要介绍了以下几个方面：
当工程区由多景覆盖时，先用工程区矢量边界批量裁剪再镶嵌，以减少处理的数据量。
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图 工程区和SAR数据的覆盖情况
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图SAR数据的裁剪
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图SAR数据的镶嵌
在滤波方法的选择上，尝试多种滤波方法，选择突出所要解译的目标信息的滤波方法。
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左：Frost默认窗口滤波 右:Gamma滤波器滤波
对地理编码之后的辐射定标结果，使用灾后、灾前、灾前的SAR数据进行RGB假彩色合成，凸显洪水区域，原有水体显示为黑色，水淹区域显示为蓝绿色。
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图 灾后、灾前数据进行假彩色合成，凸显洪水区域
用监督分类的方法，提取洪水覆盖范围。如下为灾后时相的洪水覆盖范围。
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图 提取出的洪水覆盖区域
最后，告诉大家一个好消息，SARscape5.5即将发布，我们将一如既往的支持用户。
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</a>国国土资源航空物探遥感中心
致谢：感谢四川高分中心、中国国土资源航空物探遥感中心、德国地学中心、成都理工大学、山西省煤炭地质115勘察院（排名不分先后）提供案例。
讲座PPT下载：https://pan.baidu.com/s/1RrCE4cHGz9jgUqj8jkTrCQ 密码：rvdx
讲座录像下载：https://pan.baidu.com/s/12-6wjkkvdYqioeaQAQg_yA 密码：rone
文章来源：http://blog.sina.com.cn/s/blog_764b1e9d0102z7gz.html
本讲座主要包含两部分内容，介绍了SARscape雷达遥感最新应用案例，以及做雷达遥感应用时需要具备的知识和需注意的问题。
第一部分：SARscape雷达遥感应用回顾
SARscape雷达图像处理技术主要包括雷达数据基本处理和分析、InSAR/DInSAR、时序干涉分析技术以及极化信号分析技术。
介绍了使用多期哨兵1A数据，分别对广州市及周边地区、北三县地区、大同矿区进行SBAS处理，得到的地表沉降速率结果。
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图 广州地区2017-2018年SBAS处理结果
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图 大同地区2017-2018年SBAS处理结果
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图 北三县地区2015-2016年SBAS处理结果以及燕郊镇和香河县典型沉降曲线图
2018年7月19日—2018年7月24日，内蒙古巴彦淖尔市乌拉特前旗发生洪水灾害，以灾害发生前后的S1A数据作为数据源，提取洪水淹没的区域
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内蒙古巴彦淖尔市乌拉特前旗2018年7月24日洪水范围
Inylchek冰川是世界上最长的冰川之一——60km，有南北两个分支，海拔3000-4000米，最小坡度2°，利用振幅偏移量测的方法，使用TerraSAR-X数据测量冰川流速，
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图 2009-2010年降轨数据得到的冰川流速，以及各个月份的变化图
第二部分：雷达遥感应用实践
这一部分按照雷达的3个应用方向，介绍不同的应用目标，应该如何选择数据以及确定流程，以及各个环节需要注意的事项。
1、 DEM提取
使用InSAR技术提取DEM，数据源最好是同步获取数据，如Tandem-X双星模式，保证时间基线短，空间基线稳定在一个适合的区间，重复轨道数据的话，时间基线尽量短，空间基线在一定范围内可以适当长一些。如果数据对不符合InSAR要求或者相干性太低，可以用立体量测技术提取DEM。
2、 地表形变测量
InSAR技术用于地表形变测量，有DInSAR的方法和干涉叠加方法（时序干涉测量技术），DInSAR技术，用于地震、滑坡、矿区等大尺度形变事件；时序干涉测量技术，用于点或面目标长时间的形变过程监测。
3、SAR用于资源环境监测
利用SAR的特点，进行地表地表分类、变化识别、目标识别、地表参数反演等。主要利用的是SAR数据的强度信息。
这部分首先以InSAR应用中的SBAS处理为例，说明了数据源选择需要注意的方面：要选择同轨道、同样获取模式、同轨道方向、同极化方式的数据，如果用户自己查询免费数据源哨兵1数据的话，以下几种情况都可以形成干涉对：
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图 符合InSAR条件的哨兵1数据覆盖
在做SBAS处理时，最终连接多少对像对，直接会决定数据处理所花费的时间，以下是不同基线阈值设置所组成的连接图，考虑到处理时间和信息量，可以选择适当的空间和时间基线阈值。
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在干涉图工作流完成之后，要逐一检查没对像对的干涉图、相干性图、解缠图，能初步发现一些形变位置，并能发现质量不好的像对，可编辑连接图进行剔除。
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图 几个典型的干涉图_fint
在所有的处理中，需要人工干预的一步是轨道精炼的GCP点选择，这些点选择的好坏会影响到结果，一般选择稳定的、相干性高的、没有形变的、人工地物或稳定的自然地表（岩石等）的点作为GCP，避免选择相干性低的位置，如水域、植被等地方，下图中的一组GCP点，绝大多数都是符合条件的（左图2个位置的点），个别位置不好（右图2个位置的点），可以在GCP流程化面板中加载GCP点进行编辑（增加点、剔除点等）。
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图GCP点的位置建议选择稳定的地物
形变结果的表达也丰富多样，可以根据自己的需求进行结果的展示，如形变速率栅格图、形变速率点矢量图、典型位置的时间序列形变量图、典型的干涉图（地理编码的结果），感兴趣区域的局部形变速率图等。有时在形变过快的区域，SBAS的结果可能是无效值，可选择典型像对进行DInSAR处理，作为SBAS结果的补充分析。
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图 地理编码的干涉图叠加到google earth上展示
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图 形变结果专题图展示
InSAR结果的验证，如果有实测的水准点数据，可以进行对比，如果缺少实测数据，可以用多方法、多数据源、多软件处理的方法联合进行结果可信度的验证。
讲座最后以SAR洪水监测为例，介绍了SAR资源监测的应用。利用SAR进行洪水监测的一般流程为：
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图 利用SAR进行洪水监测的一般流程
这个流程在SARscape的基础模块中可以做SAR的一系列预处理，如多视、滤波、配准、地理编码、辐射定标等，在此不再赘述。主要介绍了以下几个方面：
当工程区由多景覆盖时，先用工程区矢量边界批量裁剪再镶嵌，以减少处理的数据量。
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图 工程区和SAR数据的覆盖情况
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图SAR数据的裁剪
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图SAR数据的镶嵌
在滤波方法的选择上，尝试多种滤波方法，选择突出所要解译的目标信息的滤波方法。
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左：Frost默认窗口滤波 右:Gamma滤波器滤波
对地理编码之后的辐射定标结果，使用灾后、灾前、灾前的SAR数据进行RGB假彩色合成，凸显洪水区域，原有水体显示为黑色，水淹区域显示为蓝绿色。
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图 灾后、灾前数据进行假彩色合成，凸显洪水区域
用监督分类的方法，提取洪水覆盖范围。如下为灾后时相的洪水覆盖范围。
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图 提取出的洪水覆盖区域
最后，告诉大家一个好消息，SARscape5.5即将发布，我们将一如既往的支持用户。
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致谢：感谢四川高分中心、中国国土资源航空物探遥感中心、德国地学中心、成都理工大学、山西省煤炭地质115勘察院（排名不分先后）提供案例。
讲座PPT下载：https://pan.baidu.com/s/1RrCE4cHGz9jgUqj8jkTrCQ 密码：rvdx
讲座录像下载：https://pan.baidu.com/s/12-6wjkkvdYqioeaQAQg_yA 密码：rone
文章来源：http://blog.sina.com.cn/s/blog_764b1e9d0102z7gz.html
