Sentinel-1 Toolbox. Основы SAR. Учебник (перев. S1TBX SAR Basics Tutorial)
по адресу http://gis-lab.info/qa/S1TBX_SAR_Basics_Tutorial__RUS.html
Перевод оригинального учебника SAR Basics with the Sentinel-1 Toolbox Copyright © 2015 Array Systems Computing Inc. http://www.array.ca/ https://sentinel.esa.int/web/sentinel/toolboxes
При переводе скриншоты и названия элементов управления программного обеспечения приведены в соответствие с ESA SNAP Desktop версии 2.0 с установленным набором инструментов Sentinel-1 Toolbox (S1TBX) версии 2.0. Перевод выполнен максимально приближенно к оригиналу, из-за чего некоторые формулировки могут выглядеть "коряво".
Целью этого учебника является обеспечение начинающих и опытных пользователей дистанционного зондирования пошаговыми инструкциями по работе с данными РСА в Sentinel-1 Toolbox.
Для получения более подробной информации о параметрах оператора и алгоритмических описаний, пожалуйста, обратитесь к онлайн-помощи, доступной непосредственно в программном обеспечении.
С помощью этого учебника вы научитесь калибровать, выполнять процедуру некогерентного накопления (англ. multilook), фильтровать спекл-шум и делать поправку на местность для данных, полученных с РСА.
Пример данных
Примеры данных для продукта RADARSAT-2 Fine Quad-Pol, поставляемых MDA, можно найти по адресу:
В этом учебнике мы будем использовать набор данных "Vancouver Fine Quad2 SLC". Город Ванкувер в Британской Колумбии является третьим по величине мегаполисом в Канаде, расположенным на побережье Тихого океана.
Скачайте и распакуйте продукт Vancouver_R2_FineQuad2_HH_VV_HV_VH_SLC.
Все права на продукты и данные RADARSAT-2 принадлежат MacDonald, Dettwiler and Associates.
Открытие продукта
Шаг 1 — открытие продукта: Используйте кнопку 
Open Product на панели инструментов и откройте папку с продуктом Vancouver Fine Quad RADARSAT-2.
Выберите файл product.xml и нажмите Open Product.
Если вы не распаковывали архив, то можно открыть продукт, просто выбрав файл архива.
Во вкладке Product Explorer вы увидите открытые продукты. Каждый продукт состоит из метаданных и растровых каналов, а также может содержать дополнительную информацию, такую как сеть точек геодезической привязки или векторные данные.
Дважды щелкните на канале Intensity_VH для просмотра растровых данных.
Продукт представляет собой данные RADARSAT-2 Single Look Complex (SLC). Это изображение наклонной дальности, содержащее комплексные данные, для которых не была выполнена процедура некогерентного накопления (multilook).
Изображение может выглядеть растянутым в направлении азимута (ось у) и содержит много шума.
Калибровка данных
Для правильной работы с данным РСА эти данные сначала должны быть откалиброваны. Это особенно необходимо при подготовке данных для мозаик, где у вас могут быть несколько продуктов данных на различных углах съемки и относительных уровнях яркости.
Калибровка радиометрически исправляет РСА изображение таким образом, чтобы значения пикселов действительно представляли значение обратного рассеяния луча радара от отражающей поверхности.
Поправки, применяемые в процессе калибровки, являются специфичными для конкретной миссии, поэтому программное обеспечение автоматически определяет на основе метаданных продукта, какой входной продукт у вас есть и то, какие поправки должны быть применены. Калибровка необходима для последующего использования данных РСА.
Шаг 2 - Калибровка данных: Из меню Radar перейдите в пункт Radiometric и выберете Calibrate.
Исходный продукт должен быть вновь созданным подмножеством. Результирующим продуктом будет новый файл, который вы создадите. Также необходимо выбрать каталог, в котором результирующий продукт будет сохранен.
Если вы не выберете какой-либо канал, то оператор калибровки автоматически выберет все реальные и мнимые (i, q) каналы. Снимите флажок "Сохранить в комплексе", чтобы оператор смог производить калибровку единого Sigma0-канала для реальной и мнимой пары. Вам необходимо откалибровать и хранить данные как комплексное значение в случае выполнения поляриметрической обработки.
Некогерентное накопление (multilooking)
Некогерентное накопление (multilooking) может быть использовано для получения продукта с условным размером пикселей изображения.
Некогерентное накопление может быть сформировано путем усреднения разрешения пикселов по дальности и/или по азимуту, повышая радиометрическое разрешение, но ухудшая пространственное разрешение.
В результате, изображение содержит меньше шума и приблизительное квадратный размер пикселя после преобразования от наклонной дальности к дальности до поверхности земли.
Некогерентное накопление является необязательным этапом, поскольку оно не требуется, когда изображения корректируется по местности.
Шаг 3 — Некогерентное накопление канала Intensity_VH: Из меню Radar, выберите пункт Multilooking
В диалоге Multilook, выберете канал Intensity_VH для того, чтобы обрабатывать только его.
Укажите число видов по дальности, при этом число видов по азимуту будет вычислено на основе расстояния до земли и расстояния по азимуту.
Процедура некогерентного накопления создаст квадратный пиксель дальности до земли, используя 1 вид в дальности и 3 вида по азимуту. В результате средний размер пикселя дальности до земли будет 13.95 м.
Нажмите Run, чтобы начать обработку.
После завершения будет создан и доступен новый продукт в Product Explorer.
В новом продукте откройте канал Intensity_VH.
Изображение выглядит более пропорционально, однако, оно по прежнему содержит большое количество шума.
Фильтрация спекл-шума
Спекл вызван случайной конструктивной и деструктивной интерференцией, порождающей шум как "соль и перец" по всему изображению.
Спекл-фильтры могут быть применены к данным для уменьшения количества спекл-шума за счет размытия деталей или уменьшения разрешения.
Шаг 3 — Фильтрация спекл-шума: Выберите продукт с некогерентным накоплением, а затем выберите Speckle Filtering/Single Product Speckle Filter из меню Radar.
В диалоговом окне Speckle Filtering выберите спекл-фильтр Refined Lee. Фильтр Refined Lee усредняет изображение, сохраняя края.
Нажмите Run для обработки.
Откройте вновь созданный продукт с отфильтрованным спекл-шумом.
Заключительной обработкой, которую мы произведем над этим продуктом, будет корректировка по местности.
Корректировка по местности
Корректировка по местности геокодирует изображение, исправляя геометрические искажения РСА с использованием цифровой модели высот (DEM) и производит продукт в картографической проекции.
Геокодирование корректирует изображение из геометрии наклонной дальности или расстояния до земли в картографическую систему координат. Геокодирование по местности включает в себя использование цифровой модели высот (DEM) для коррекции геометрических эффектов, присущих РСА, таких как эффект складки (foreshortening), переналожение (layover) и тени (shadow).
Эффект складки
- Период времени, в котором склон облучается передаваемым импульсом энергии радара, определяет длину уклона на радарном снимке.
- Это приводит к сокращению склона местности на радарном снимке во всех случаях за исключением, когда локальный угол склонения (θ) близок к 90°.
Переналожение
- Когда верхняя часть склона местности ближе к радарной платформе, чем нижняя, она будет записана раньше.
- Последовательность, в которой изображаются точки вдоль местности, производит изображение, которое получается перевернутым.
- Переналожение радара зависит от разницы в расстоянии наклонной дальности между верхней и нижней частями элемента.
Тени
- Задняя часть склона загораживается от отраженного луча, порождая отсутствие возвращаемой области, т.е. радарную тень.
Последствия этих искажений можно увидеть ниже. Расстояние между 1 и 2 могут оказаться короче, чем следует, и возврат для 4 может произойти до возврата для 3 из-за высоты.
Шаг 4 — Корректировка по местности: Выберите продукт с некогерентным накоплением и спекл-фильтрованный продукт, а затем выберите Range-Doppler Terrain Correction из меню Radar/Geometric/Terrain Correction.
По умолчанию, для корректировки по местности используется SRTM 3-sec DEM. Программа автоматически определит необходимые тайлы DEM и скачает их автоматически с интернет-серверов.
Картографическая проекция по умолчанию - Географическая Широта/Долгота.
Нажмите Run для обработки.
Для просмотра изображения в шкале децибелов кликните правой кнопкой мыши на скорректированный по местности канал Intensity_VH и выберите Linear to/from dB для конвертации данных, используя виртуальный канал.
Будет создан новый канал, основанный на выражении 10*log10(Intensity_VH)
Дважды кликните на канале Intensity_VH_dB для того, чтобы открыть его.
