微波遥感实验报告

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实习报告撰写的内容与要求
1.实习任务:介绍实习的目的、意义、任务及实习单位的概况等内
容。

通常以前言或引言形式表述,不单列标题及序号。

2.实习内容:先介绍实习安排概况,包括时间、地点、内容等,然
后逐项介绍具体实习流程与实习工作内容,以及专业知识与专业技能在实习过程中的应用。

本部分内容应以记叙或白描手法为基调,在完整叙述的基础上,对自己认为有重要意义或需要研究解决的问题进行重点叙述,其它内容则可简述。

3.实习结果:围绕实习任务要求,对实习中发现的问题进行分析、
思考,提出解决问题的对策、建议等。

分析问题、解决问题要有依据(如有参考文献可在正文后附录)。

分析讨论的内容、推理过程及所提出的对策与建议作为实习报告的重要内容之一,是反映或评价实习报告水平的重要依据。

4.实习总结或体会:对实习效果进行综合评价,着重介绍自身的收
获与体会,内容较多时可列出小标题,逐一列举。

总结或体会的最后部分,应针对实习中发现的自身不足,简要地提出今后学习,努力的方向。

5.将实习日记按照时间顺序以附件形式放在实习报告正文后面。

实习报告封皮由学校统一印发,正文一律采用计算机排版、A4纸打印。

题目为三号黑体字居中(题目前、后各空一行),正文字体为小四号宋体,要求语句通顺、论述严谨、规范、正确。

字数:不少于3000。

目录
1.单雷达影像处理 ............................... 错误!未定义书签。

导入数据...................................................................... 错误!未定义书签。

影像多视处理.............................................................. 错误!未定义书签。

滤波 .............................................................................. 错误!未定义书签。

分析滤波影像.............................................................. 错误!未定义书签。

地理编码和辐射定标 .......................................................... 错误!未定义书签。

配准 .............................................................................. 错误!未定义书签。

2.InSAR生成DEM................................ 错误!未定义书签。

基线估算...................................................................... 错误!未定义书签。

干涉图生成.................................................................. 错误!未定义书签。

去平处理...................................................................... 错误!未定义书签。

自适应滤波及相干性计算.......................................... 错误!未定义书签。

相位解缠...................................................................... 错误!未定义书签。

选择GCP ...................................................................... 错误!未定义书签。

轨道精炼和重去平...................................................... 错误!未定义书签。

相位高程转换.............................................................. 错误!未定义书签。

3.思考题......................................... 错误!未定义书签。

微波遥感实验报告
1.单雷达影像处理
1.1导入数据
导入武汉市的Envisat ASAR数据,数据文件名:
操作过程:SARscape ->Basic->Import Data->Standard Formats
Data type 选择IMS,
然后选择数据的输入
和输出路径,路径必
须都是英文的。

数据的导出,选择JPEG格式,选择输出
路径,路径中那个不能有中文。

导入的图像显示结果如下:(原图太大,插入之后word没法运行,只能截图)
1.2 影像多视处理
多视的基本原理:在方位向或距离向降低处理器带宽,从而将方位向或距离向的频谱分割成若干部分,称为视窗( look ),各视窗分别成像后非相干叠加,以抑制噪声。

视窗的个数就称之为视数,它对应于前述的独立样本个数。

INSAR 原始数据一般是单视数的,即未作过多视处理的数据,多视处理往往在形成干涉图之后。

多视处理是在图像的距离向和方位向上的分辨率做了平均,目的是为了抑制 SAR 图像的斑点噪声。

多视的图像提高了辐射分辨率,降低了空间分辨率。

选择多视比例系数为5:1(方位向5,距离向1)。

操作过程:SARscape->Basic ->Multilooking
影像多视化处理的结果如下:
1.3滤波
操作过程:SARscape->Basic->Filtering->Single (1)Frost 滤波
Frost滤波的系数分别设置为9*9和21*21,进行了滤波处理(2)Lee滤波:
我将Lee滤波的参数设置为9*9,和Frost滤波进行对比:
Frost 滤波Lee滤波
由上面两幅图下个对比可得:经过Lee滤波的图像相比于经过Frost滤波的图像,整体上稍微变亮了,更为平滑,噪声去除较为明显。

1.4分析滤波影像
问题:用滤波后的影像,分别寻找存在体散射、镜面反射、透视收缩、阴影的地物目标,并对各种现象进行描述。

镜面散射:平整的表面更容易在SAR图像上表现为较暗的区域;如图所示即为由水体造成的镜面反射在雷达图像上造成的暗面。

体散射:粗糙的表面时常能够得到更高的后向散射。

透视收缩:雷达距山底的距离小于距山顶的距离,所以雷达波束先到山的底部,再到山的顶部,成像也是。

假设山坡的长度为L,其斜距显示的距离为Lr,很明显,Lr<2,这种情况叫透视收缩。

示意图如下:
叠掩:当面向雷达的山坡很陡时,出现山底比山顶更接近雷达,因此在图像的距离方向,山顶与山底的相对位置出现颠倒。

可分为如下两种情况:
①山坡较陡,雷达波速到达山底和山顶的距离一样,山顶和山底同时被雷达接收,在图像上只显示为一个点。

②到山底的距离比到山顶的长,山顶的点先被记录,山底的点后被记录,距离向被压缩了。

这两种情况都是叠掩现象,也称为顶点倒置或顶底位移。

示意图如下:
阴影:沿直线传播的雷达波束受到高大地面目标遮掩时候,雷达信号照射不到的部分引起SAR图像的暗区,就是阴影。

在上图中可以看出,红色框中为镜面散射,蓝色框中为体散射,黄色框中为透视收缩,紫色框中为阴影。

下面是各种情况的详细图:
地理编码和辐射定

SAR 系统是测量发射
和返回脉冲的功率比,这个比值(就是后向散射)被投影为斜距几何。

由于不同SAR 传感器或者不同接收模式,为了更好的对比SAR 图像几何和辐射特征,需要将SAR 数据从斜距或地距投影转换为地理坐标投影(制图参考系)。

操作过程:
SARscape->Basic->Geocoding->Geocoding and Radiometric Calibration。

地理编码和辐射定标之后的结果如下:
配准
覆盖同一地区的多幅雷达影像,如要进行时间序列分析、动态监测、多时相滤波处理等,需要进行图像间的配准处理。

配准处理要求是斜距几何,并且各个图像采用相同的接收几何。

配准不同于地理编码,地理编码是将每个像素从斜距几何转化为地图投影。

操作过程:SARscape->Basic->Coregistration。

配准之后的结果如下:
2.InSAR生成DEM
对于要进行干涉的两幅影像,要现将其导入到ENVI中,再进行基线估算和干涉图的生成。

2.1基线估算
打开基线估算面板:SARscape->Interferometry->Baseline Estimation
2.2干涉图生成
生成干涉图:输入两景SLC 数据,输出数据是经过配准和多视的两景数据的干涉图,和主从影像的强度图。

对该数据集,距离向为 1 方位向为 4
的多视,约可得到15 米的地面分辨率。

操作过程:SARscape->Interferometry->Interferogram generation->WithOut DEM,打开Interferometry Generation without DEM 面板。

完成干涉后的图像结果显示如下:
2.3去平处理
操作过程:SARscape->Interferometry->Interferogram generation->Interferogram Flattering
去平之后的图像处理如下:
2.4自适应滤波及相干性计算
对生成的干涉图(_dint)进行滤波,去掉由平地干涉引起的位相噪声。

同时生成干涉的相干图(描述位相质量)和滤波后的主影像强度图。

操作过程:SARscape->Interferometry->Adaptive Filter and Coherence Generation->Boxcar Window,打开Adaptive Filter and Coherence Generation Boxcar Window 面板:
自适应滤波之后的图像为:
加载相干性图,打开 Cursor Location/Value 查看像元值,相干性系数分布在 0-1,值越大说明该区域的相干性越高,值越小,表明该区域在两个时相上发生了变化。

黑色区域的相干系数
在 InSAR 数据处理 中,相关系数是衡量图像对的重要指标,它可以用来选择数据对,也可用来评价图像是否已经配准。

由上面两幅图对比可得,在较黑的区域相干性趋近于0,在较亮的区域相干性趋近于1。

这是因为在黑色区域,雷达回波信号弱,信噪比非常低,故相干系数较小,而在亮色区域却恰好相反。

2.5 相位解缠
干涉相位只能以 2π为模,所以只要相位变化超过了 2π,就会重新开始和循环。

相位解缠是对去平和滤波后的位相进行相位解缠,解决 2π 模糊的问题。

操作过程:SARscape->Interferometry->Phase Unwrapping ,打开 Phase Unwrapping 面板
白色区域的相干系数
亮色区域相干系数
相位解缠后的图像如下:
2.6选择GCP
加载并显示ASA_0006_pwr 图像,利用ENVI 的矢量工具选择控制点,菜单Vector->Create New Vector Layer->Use Raster Image File,选择ASA_0006_pwr 文件作为选择控制点的基准文件,单击OK,输入矢量图层的名字以及输出路径。


作过
程:

Vector Parameters 面板,选择Mode->Add New Vectors;
在Vector Parameters 面板,选择Mode->Point 为New Vectors Type;
然后进行选点操作;
右图中蓝色框中的红色点即为已经选择采集好的控制点
下面是将矢量控制点导入SARscape,操作过程:SARscape->Tools->Generate Ground Control Point File
2.7轨道精炼和重去平
操作过程:SARscape->Interferometry->Refinement and Reflattening,打开轨道
精炼和重去平面板
重去平后的输出结果_reflat_dint和_reflat_upha 加载到波段列表中:
重去平之后的图像为:
2.8相位高程转换
这一步是将经过绝对校准和解缠的实际位相,结合合成位相,转换为DEM 并进行地理编码。

生成进行了地理编码的DEM 文件、相干图像,还有在数据镶嵌中会用到的两个图像精度图像和分辨率图像。

操作过程:SARscape->Interferometry->Phase to Height Conversion and Geocoding,打开>Phase to Height Conversion and Geocoding 面板:
相位转高程的DEM图如下:
由上面的图可以明显的看出地形,因此这次的实验还算比较成功。

3.思考题
下图是武汉市PALSAR影像图,其中左图是未经地理编码的斜距影像,右图是经地理编码后的地距影像。

根据SAR侧视成像原理,判断卫星轨道运行方向是升轨还是降轨,并解释原因。

(ALOS卫星为右侧视)。

解答:根据SAR侧视成像原理,判断卫星轨道运行方向是升轨。

SAR侧视成像示意图:
右侧视SAR成像系统是大多数卫星采用的方式,其图像为:
示例(上下倒置):
根据上面的分析以及给出的未经编码的图像和编码图像的对比,还有已知的是右侧视SAR图像,因此在这道题中轨道的运行方向是升轨。

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