03-SAR数据基本处理
SARscape中SAR数据的配准
SARscape中SAR数据的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。
雷达⼲涉处理时，复数据的配准也是必不可少的⼀步，SARscape提供配准功能，可以对SAR数据进⾏配准。
雷达数据的配准处理要求数据是斜距⼏何，并且各个图像采⽤相同的拍摄模式。
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。
SAR数据的配准使⽤了交叉相⼲法（Cross-correlation），全⾃动的进⾏，程序运⾏的过程有以下⼏步：l 根据轨道参数和DEM计算局部⾮参数偏移估计。
如果轨道不准确，则使⽤⼀个⼤的⼼窗⼝(central window)来估算。
l ⾃动从参考图像和待配准图像上选择⼀组⼦窗⼝(交叉相关格⽹)。
l 计算两个图像⼦窗⼝中相应像素之间的交叉相关函数。
l 交叉相关函数的最⼤值表⽰最适合在⽅位和距离向上的局部像素偏移，达到亚像元配准精度。
l 根据⽅位⾓和距离像元位置，通过多项式计算残差偏移参数，并将其与原始局部⾮参数估计相加。
l 如果输⼊的SAR数据是SLC，则通过在分布在整个图像的⼩窗⼝(精细偏移参数)上计算“微型⼲涉图”来进⼀步细化残差参数偏移。
如果相⼲性过低，⽤于精细偏移估计的点数可能不⾜以优化共配准过程。
在这种情况下，将使⽤局部⾮参数偏移和改进的基于互相关的拟合(精细偏移参数>互相关采样)来进⾏共配，计算出最⼤的复相⼲，进⼀步计算偏移，达到1/100像元精度；否则利⽤抽样数据进⼀步计算偏移，达到1/10像元精度。
1、SARscape中的配准⼯具介绍SARscape中的配准⼯具是：/SARscape/Basic/Intensity Processing/Coregistration，该⼯具可⽤于多时相强度数据配准，也可⽤于多时相SLC数据配准，⼯具数据输⼊界⾯和参数界⾯如下：图配准⼯具界⾯l 数据输⼊（Input Files）⾯板：• Input Reference File下，从多张影像中选择⼀幅SAR影像作为基准（Input Reference File），如果没有特殊要求，⼀般按照时间顺序，选择第⼀个时相的数据作为基准影像。
SAR遥感数据的获取与解析方法
SAR遥感数据的获取与解析方法SAR（Synthetic Aperture Radar）是一种利用雷达技术进行地面观测的遥感数据。
SAR遥感数据的获取与解析方法在地理信息领域有着广泛的应用，为地表观测提供了重要的技术手段。
一、SAR遥感数据的获取方法SAR遥感数据的获取主要依赖于雷达技术。
通过发射电磁波，接收地表反射回来的信号，可以获取到地表特征的各种信息。
常见的SAR传感器包括TerraSAR-X、RADARSAT和Envisat等。
SAR遥感数据的获取主要分为两种方式：主动方式和被动方式。
主动方式是指SAR传感器通过发射电磁波并接收回波，记录地表反射的信息。
而被动方式则是通过接收自然界中的电磁波，获取地表反射的信息。
在SAR遥感数据获取过程中，还需要考虑雷达照射几何、极化方案等因素。
不同的雷达照射角度和极化方案可以提供不同的信息，如辐射校正、海面风场推算以及气候监测等。
二、SAR遥感数据的解析方法SAR遥感数据解析是指对获取的SAR数据进行处理和分析，从中提取出有用的地物信息。
常见的SAR遥感数据解析方法有以下几种。
1. SAR图像预处理SAR图像预处理是对原始的SAR数据进行校正和增强，以提高图像质量和准确性。
预处理包括几何校正、辐射校正、滤波处理等。
几何校正可以将图像映射到地理坐标系统中，使得图像能够与其他地理信息数据进行叠加分析。
2. SAR图像分类SAR图像分类是将SAR图像中的像素点划分到不同的地物类别中，以获得具有语义信息的分类结果。
常见的SAR图像分类方法包括像素级分类和目标级分类。
像素级分类利用像素点的灰度值和纹理信息进行分类，目标级分类则是将SAR图像中的目标物进行识别和分类。
3. SAR图像变化检测SAR图像变化检测是通过比较不同时间或不同传感器获取的SAR图像，分析地物的变化情况。
变化检测可以用于土地利用变化、城市扩张以及自然灾害监测等领域。
常见的SAR图像变化检测方法包括基于幅度差异和相位差异的方法。
03-InSAR与DInSAR处理技术
Data © Infoterra
Bolivia
SARscape InSAR应用：从机载SAR上获取 的DEM
0.5m 采样间隔
Data © AeroSensing, Processing sarmap
D-InSAR处理技术
地表形变监测——DInSAR
• 重复轨道InSAR测量DEM时实际上假设地表没有变化。实 际上在发生地震、火山活动或者地壳运动的情况下，地表 会有或大或小的形变。 • 在InSAR技术的基础上，如果重复进行干涉成像或结合已 有的精细DEM数据来消除干涉图中地形因素的影响，可以 检测出地表的微小形变，这是D-InSAR的技术基础 • 三种技术方法：双过差分、三过差分、四过差分。从可靠 性上讲，双过差分干涉最可靠，而且目前全球大部分地区 都有免费的SRTM3的DEM，可以满足很多应用需求。
解缠后的相位
_upha
第五步：轨道精炼&重去平
• 当轨道参数不够精确，影响从干涉相位转变为地形高度
– 使用GCP重新定义基线参数 – 计算相位偏移(如获取绝对相位值) – 重新修改解缠图像的头文件中的轨道参数
• Toolbox/SARscape/Interferometry/2 - Refinement and Reflattening
生成的干涉图和去平后的干涉图
Interferogram_dint
干涉图Interferogram_int
去平干涉图
第三步：干涉图滤波&相干性计算
• 经过滤波的干涉图，降低了相干噪声 • 相干图像
– 去除系统性空间相关 – 去除主从相对的相关性 – 在相位解缠之前确定干涉相位的质量
• Toolbox/SARscape/Interferometry/1B - Interferometric Workflow (Multi Steps)/2 - Adaptive Filter and Coherence Generation
(完整版)03-SAR数据基本处理
– 距离引起的损失（R3）: 接收功率要由传播过程中从远到近的距离 变化校正
辐射定标——结果
• 一般采用以下命名
– Beta Nought (ß°) 雷达亮度（反射率）系数，在斜距方向每单位面 积的反射率单位是无量纲的。这种归一化的优点是不需要入射角 （如散射面积A）
– Sigma Nought (so), 后向散射系数，就是通常说的散射体反射回来 的雷达强度，单位是dB，Sigma nought的定义是假设入射到水平面， 其差异与入射角、波长、极化、散射体的物理性质有关
– Gamma (g) ，用入射角归一化的后向散射系数
辐射归一化
• 严格的定标之后，可识别在距离方向的后向散射系数。因 为地物反射的能量取决于入射角，实际上，获取数据的幅 宽越大，在距离向的后向散射系数的变化越大，这种变化 和散射体的物理特性有关，是不能被校正的，只能通过一 些相对的方法来弥补，如标准化
SAR基本处理技术
技术支持邮箱：ENVI-IDL@ 技术支持热线：400-819-2881-7 /enviidl
主要内容
1. 数据导入 2. 单景雷达影像处理 3. 多时相雷达影像处理
1.数据导入
数据导入
• 目的：生成SARscape识别的数据格式 • 支持SAR数据， 光学数据，高程数据
– 局部入射角校正
– 叠掩/阴影处理
左-后向散射系数，中-局部入射角地图，右-叠掩/阴影地图
练习：地理编码和辐射定标
• 工具：/SARscape/Basic/Intensity Processing/Geocoding/Geocoding and Radiometric Calibration
SAR雷达卫星影像数据的基本知识
SAR雷达卫星影像数据的基本知识SAR雷达卫星影像数据的基本知识⽤⼀个⼩天线作为单个辐射单元，将此单元沿⼀直线不断移动，在不同位置上接收同⼀地物的回波信号并进⾏相关解调压缩处理。
⼀个⼩天线通过“运动”⽅式就合成⼀个等效“⼤天线”，这样可以得到较⾼的⽅位向分辨率，同时⽅位向分辨率与距离⽆关，这样SAR就可以安装在卫星平台上⽽可以获取较⾼分辨率的SAR图像。
图1 SAR成像原理⽰意图1、⼏个参重要参数为了更好的理解SAR和SAR图像，需要知道⼏个重要的参数。
分辨率SAR图像分辨率包括距离向分辨率（Range Resolution）和⽅位向分辨率（Azimuth Resolution）。
图2 距离向和⽅位向⽰意图距离向分辨率（Range Resolution）垂直飞⾏⽅向上的分辨率，也就是侧视⽅向上的分辨率。
距离向分辨率与雷达系统发射的脉冲信号相关，与脉冲持续时间成正⽐：Res( r) = c*τ/2其中c为光速，τ为脉冲持续时间。
⽅位向分辨率（Azimuth Resolution）沿飞⾏⽅向上的分辨率，也称沿迹分辨率。
如下为推算过程：真实波束宽度：β= λ/ D真实分辨率：ΔL = β*R = Ls (合成孔径长度)合成波束宽度βs = λ /(2* Ls) = D / (2* R)合成分辨率ΔLs = βs* R = D / 2其中λ为波长，D为雷达孔径，R为天线与物体的距离。
从这个公式中可以看到，SAR系统使⽤⼩尺⼨的天线也能得到⾼⽅位向分辨率，⽽且与斜距离⽆关（就是与遥感平台⾼度⽆关）。
图3 ⽅位向分辨率⽰意图极化⽅式雷达发射的能量脉冲的电场⽮量，可以在垂直或⽔平⾯内被偏振。
⽆论哪个波长，雷达信号可以传送⽔平（H）或者垂直（V）电场⽮量。
接收⽔平（H）或者垂直（V）或者两者的返回信号。
雷达遥感系统常⽤四种极化⽅式———HH、VV、HV、VH。
前两者为同向极化，后两者为异向(交叉)极化。
极化是微波的⼀个突出特点，极化⽅式不同返回的图像信息也不同。
干涉SAR三维地形成像数据处理技术综述
干涉SAR三维地形成像数据处理技术综述徐华平,陈 杰,周荫清,李春升(北京航空航天大学电子信息工程学院,北京100083) 摘 要:干涉合成孔径雷达(InSAR,Interferometric Synthetic Aperture Radar)三维地形成像技术能够提供精确的高分辨率地形高度信息,它在上世纪后期发展非常迅速,目前仍是SAR技术领域的研究热点之一。
本文给出了干涉SAR三维地形成像数据处理流程及主要步骤,综述了图像配准、相位展开、基线估计以及高度计算等干涉SAR数据处理步骤实现算法的发展概况,比较了各种算法的优劣,最后分析了干涉SAR三维地形成像数据处理所面临的技术难点,并对未来的研究重点作了展望。
关键词:干涉SAR;地形成像;数据处理;相位展开中图分类号:TN958 文献标识码:A 文章编号:167222337(2006)0120015207A Survey of Interferometric SAR Topography Mapping DataProcessing T echniqueXU Hua2ping,CH EN Jie,ZHOU Y in2qing,L I Chun2sheng(Elect ronic and I nf ormation Engineering I nstit ute,Bei j ing Universit y of A eronautics andA st ronautics,B ei j ing100083,China) Abstract: Interferometric synthetic aperture radar(SAR)is employed to supply terrain elevation with high precision and high resolution.It is one of the hot topics in the field of SAR in this century.The flow2 chart and main step s of interferometric SAR data processing are presented.Some research issues of the imple2 mentation of the main step s,such as SAR image registration,phase unwrapping,baseline estimation and ele2 vation calculation,are summarized.In the end,the key problems and the prospect about interferometric SAR data processing are pointed out.K ey w ords: interferometric SAR;topography mapping;data processing;phase unwrapping1 引言 干涉SA R是一种比较理想的三维地形成像技术,它利用天线之间的细微视角差,通过SAR 复图像干涉得到干涉相位,进而根据地形高度与干涉相位之间的关系式获取地形高度信息。
指标sar的用法
指标sar的用法
指标sar是一种系统性能监测工具，可以用于分析系统的各项指标，如CPU、内存、网络、磁盘等。
使用sar命令可以获取这些指标的数据，并生成报告。
sar的用法十分灵活，可以通过不同的选项和参数来获取不同的数据和报告格式。
其中比较常用的选项包括-u（CPU 指标）、-r（内存指标）、-n（网络指标）、-d（磁盘指标）等。
sar 还具备自动化监测功能，可以将获取到的数据保存到文件中，并在需要时进行回放和分析。
sar是Linux系统中非常重要的性能监测工具之一，可以帮助系统管理员及时发现和解决各种性能问题。
- 1 -。
Nest软件对SAR数据处理过程
Nest软件对SAR数据处理过程由于我们下载的是下载的是IMS格式数据（即单视复数据），而并非ppt中用到的IMP 数据，所有需要首先进行多视处理，将距离向与方位向分辨率处理成基本相同（即狭长图像变成方形）；在多视处理时可以仅对Intensity（强度）进行处理；多视处理后还需要进行相干斑抑制处理消除噪声。
进行这些处理以后可以按照PPT上的步骤进行。
进行多视处理时首先打开影像，点击SAR Tools→Multilooking，在波段来源时只选中Intensity，如下图：设置完成以后点击Run,处理结果如下左图，因为存在噪声，还需要对图像进行滤波处理，选中多视处理后的影像，点击SAR Tools→Speckle Filtering→Single Product，通过此操作来消除噪声，结果如下右图。
其余两幅影像按照同样方法进行多视处理及噪声处理。
做完这些步骤以后就可以按照PPT上的步骤进行操作，现在处理的原图像的后缀就变为.N1_ML_Spk。
Chain11.Create a project打开nest软件，点击菜单栏File→New project。
在此之前需要先建立一个Nestdata文件夹，把所要处理的三幅影像放在此文件夹里，然后把所建立的新工程chain1保存在此文件夹中。
2.Subsets operator终就是要选中左下角。
最后要记住保存结果。
3.Apply orbit file operator拷到Nestdata\Orbit\Doris\vor下面。
打开subset_20080427.AppOrb文件，选择SAR Tools→Radiometric Correction→Calibration.选中文件夹Calibrated Product，点击Run运行：依次对剩余两幅影像进行处理5.Coregistration operator除了calibrated products其余文件夹全关闭。
SAR成像处理处理算法-20090923
合成孔径雷达成像算法SAR Imaging Algorithm谭维贤中国科学院电子学研究所微波成像技术国家级重点实验室成像算法基础SAR成像简介SAR回波数据模型和信号模型Rang-Doppler算法Chirp Scaling算法聚束和扫描模式的成像算法聚束模式的信号特征和成像算法扫描模式的信号特征和成像算法与成像处理相关的其他问题杂波锁定自聚焦处理小结成像算法基础SAR成像简介SAR回波数据模型和信号模型Rang-Doppler算法Chirp Scaling算法聚束和扫描模式的成像算法聚束模式的信号特征和成像算法扫描模式的信号特征和成像算法与成像处理相关的其他问题杂波锁定自聚焦处理小结早期的SAR 光学成像处理设备中国第一副SAR图像日期：1979年9月17日地点：宝鸡地区高度：6600米飞行速度：450公里/小时气象：阴天，云层厚度300米成像：光学处理转置存储器距离压缩参考函数方位压缩距离向IFFT距离压缩南极卫星雷达图像成像算法基础SAR成像简介SAR回波数据模型和信号模型Rang-Doppler算法Chirp Scaling算法合成孔径雷达(SAR)聚束和扫描模式的成像算法聚束模式的信号特征和成像算法扫描模式的信号特征和成像算法与成像处理相关的其他问题杂波锁定自聚焦处理小结xrσ(x,r)t载机飞行轨迹目标空间trr_mint r_maxstart /cend /cclosest /c2τP /c距离迁移是SAR处理中必然出现的现象，距离迁移为虽然距离迁移是SAR处理中必然出现的现象，但它的大小随系统参数不同而变化，并不总需要补偿。
通常认为，如果最大距离迁移值不大于四分之一个距离分辨单元，则距离迁移不需要补偿。
cR点目标回波数学模型a two-dimensional Chirp with range migration 带距离徙动的二维线性调频信号，即：其中，距离Chirp e －j φr 为发射Chirp的延时拷贝delayed replica；＋方位Chirp e －j φa 由载荷平台和被测目标间的相对运动而形成。
第四章 SAR图像基本处理技术
（2）无源角反射器
二面角反射器
当电场平行于二面角的一边时， 可得到最大的雷达截面积
σ
p
=
8π
2 a 2b 2 λ2
缺点：难以测量它相对雷达 的取向角，波束宽度比较窄
14
三面角反射器
对于线极化电磁波，每一面为正三角 形的三面角反射器的最大雷达截面积 为：
σ
p
=
4πa 4 3λ2
三面角在方位向和距离向都有较宽 的波束宽度（主瓣宽度可达40º）
• 6、信号衰落引起的测量峰值比Cp或能量比Ci的不确定性也要产生校准误差。 在这方面的性能，峰值校准法要略优于积分校准法。
• 7、实际地形地貌引起的入射角的计算误差，可以引起决定 的明显误差
• 在平坦的地面区域，分辨单元的面积可以用距离向和方位向分辨率σ的0 乘积来
表示。但在有高低起伏的地区（特别是山区），这一分辨单元的面积A需借助 该地区的DEM来完成
外部校准（一）
使用参考点目标的校准 1、校准方程 通常待校准的地面目标都是面扩展型目标，因此必须研究SAR系统对应目标的图
像响应，但是从物理过程来看，面扩展目标的图像是通过SAR系统对点目标 响应的叠加来产生的。因此，SAR系统对面目标的响应和对点目标的响应将 包含许多共同的元素。在相互比较的过程中，这些共同的元素可以消去，从 而导出简明的校准方程。 SAR系统对已知雷达截面的点目标响应的峰值来对面目标的σ 0 进行校准，就称为 峰值校准法。 SAR系统对已知雷达截面的点目标响应的面积（即能量）来对面目标的 σ 0 进行 校准，就称为积分校准法。
A calibrated C-band SAR image from Goldstone Campaign
16
ENVI对SAR数据的预处理过程（详细版）
ENVI对SAR数据的预处理过程（详细版）⼀、数据的导⼊：(1) 在Toolbox 中，选择SARscape ->Basic->Import Data->Standard Formats->ALOS PALSAR。
(2) 在打开的⾯板中，数据类型（Data Type）：JAXA-FBD Level 1.1。
注：这些信息可以从数据⽂件名中推导⽽来。
(3) 单击Leader/Param file，选择d1300816-005-ALPSRP246750820-H1.1__A\LED-ALPSRP246750820-H1.1__A⽂件。
(4) 点击Data list，选择d1300816-005-ALPSRP246750820-H1.1__A\IMG-HH-ALPSRP246750820-H1.1__A⽂件(4) 单击Output file，选择输出路径。
注：软件会在输⼊⽂件名的基础上增加⼏个标识字母，如这⾥增加“_SLC”(5) 单击Start 执⾏，最后输出结果是ENVI 的slc⽂件，sml格式的元数据⽂件，hdr格式的头⽂件等。
(6) 可在ENVI 中打开导⼊⽣成的以slc为后缀的SAR 图像⽂件。
⼆、多视单视复数（SLC）SAR 图像产品包含很多的斑点噪声，为了得到最⾼空间分辨率的SAR图像，SAR 信号处理器使⽤完整的合成孔径和所有的信号数据。
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。
(1) 在Toolbox 中，选择SARscape->Basic ->Multilooking。
(2) 单击Input file 按钮，选择⼀景SLC 数据（前⾯导⼊⽣成的ALOS PALSAR数据）。
注意：⽂件选择框的⽂件类型默认是*_slc，就是⽂件名以_slc 结尾的⽂件，如不是，可选择*.*。
SAR技术ppt课件精选全文完整版
SAR是一种微波全息
为了保证全息图不发生畸变，要采用运动补偿。 用一部分SAR原始数据就能处理出完整的图像，
只是分辨率降低，这是多视处理和SCANSAR的 依据。 SAR全息图方位向和距离向二维不对称，因此成 像处理时方位向和距离向二维处理方法有区别。 SAR原始数据的动态范围比目标和图像动态范围 小很多，这对原始数据的压缩很有利。
偏航控制（星上）* 杂波锁定（地面） 自聚焦（地面） 距离徙动校正（地面）
实 时 成 像 处 理 (星 上 ) * 地面成像处理 图 像 记 录 (地 面 ) 数传（原始数据或图象）
第二章 合成孔径雷达技术
6 SAR系统类型 7 SAR系统总体指标 8 雷达主要技术指标 9 SAR成像处理原理
6 SAR系统类型
工作方式的组合。 分辨率： 距离分辨率、方位分辨率、高程分辨率、
辐射分辨率。 成像带宽： 与分辨率是一对矛盾。 工作距离： 与分辨率有密切关系。 (4) 系统灵敏度：检测弱目标的能力，与所有参数都有关。 (5) 系统定标精度(辐射精度)：内定标精度，外定标精度等。
7.1 SAR工作平台
(1) 机载SAR的工作平台是各种飞机，性能参数： ● 飞机型号 ● 飞行高度 ● 飞行速度 ● 运动误差 ● 安装空间和位置 ● 载荷能力 ● 供电能力
7.4.2 分辨率的理论基础
δ函数（冲激函数）定义：
(x) (当x 0时) (x) 0 (当x 0时)
并且 (x)dx 1
δ函数描述的是：位置在 x = 0处，宽度无限窄，幅度无 穷大，但能量有限（积分等于1）的一个脉冲信号。冲 激函数是一个理想“点”目标的数学模型。
(1) 系统的冲激响应
⑵ 扫描成像模式： SCAN SAR模式，超宽成像带、 低分辨率的成像工作模式
SAR数据基本处理
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主要内容
1. SARsacpe基础 2. 数据导入 3. 单景雷达影像处理 4. 多时相雷达影像处理
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2
SARscape基础
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3
ENVI雷达图像处理软件策略
• 主模块包括最基本SAR处理功能 • 依托专业、成熟雷达处理技术由瑞士
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9
拥有图形化功能菜单（C lassic界面 下）
• 基本处理 • 聚焦 • 滤波 • 干涉雷达 • 干涉叠加 • 扫描干涉雷达 • 极化与极化干涉雷达 • 实用工具 • 批处理
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10
拥有图形化功能菜单（ENVI5界面 下）
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11
SARscape for ArcGIS toolbox
JSC KrasnoyarskGeofizika, Russia KEOC, Korea KKC - Kokusai Kogyo Co.,Ltd, Japan Kongsberg Satellite Services AS, Norway LLC VNIIGAZ, Russia Lockheed Martin, USA MDA, USA & Canada OHB System GmbH, Germany PASCO Cooperation, Japan Peking University, China Pöyry Environment Oy, Finland Raytheon, USA Russian Academy of Sciences, Russia SaTReCi, Korea Statoil Hydro, Norway SWF Studio, Italy TELESPAZIO, Italy TOTAL, France USGS, USA ……
第四章 SAR图像基本处理技术
1.基于点目标的图像质量评价
• 对SAR图像的质量评价最经常使用的参数，是从SAR对点目标的脉冲 响应形状的描述得到的。点目标的尺寸一般远小于分辨单元尺寸，但 点目标的回波在图像上会有超过一个像元大小的扰动范围。对于典型 的雷达模型，其脉冲响应函数为：
z
=
sin
c⎜⎜⎝⎛
x ρx
⎟⎟⎠⎞ ⋅sin
c⎜⎜⎝⎛
第四章 SAR图像基本处理技术
主要内容
• 辐射校正 • 滤波与边缘检测 • 几何校正
1
2
极化SAR水文应用：积雪制图图
3
• 早期的合成孔径雷达，作为一种主动微波遥感传感器，提 供的大多是未经校准过的SAR图像。随着新一代SAR传感 器的不断涌现，促使SAR从定性遥感走向定量遥感的新阶 段。其主要需求是对来自不同遥感器的数据进行定量比 较、从后向散射测量中通过合适的模型抽取地球物理参 数、完成大面积上的多个暂态现象的研究、对不同地形和 不同入射角的后向散射测量建立数据库等。这必须使用校 正过的SAR数据产品。
内定标技术的重点在于完成时间上系统漂移的相对测量，要进行SAR的绝对系 统校准必须采用外定标技术。
SAR天 线
高功率 放大器
简述sar的基本原理
简述sar的基本原理
sar 是 System Activity Reporter 的缩写，是一个用于收集和报告系统性能信息的工具。
sar 命令通常用于Unix/Linux 操作系统，提供了一种监控系统资源使用情况的方式。
它的基本原理涉及以下几个方面：
1. 数据采集：sar 定期从系统中收集各种性能数据，包括CPU 使用率、内存使用情况、磁盘活动、网络活动等。
这些数据通过读取系统文件、内核统计和其他信息源来获取。
2. 数据存储：收集的数据被存储在系统的性能统计文件中，通常位于 /var/log/sa/ 目录下。
这些文件包含了系统在不同时间点的性能指标。
3. 数据分析和报告：用户可以使用 sar 命令来分析和生成性能报告。
sar 支持多种选项，允许用户选择要报告的特定性能指标以及时间范围。
报告可以直接在终端上显示，也可以输出到文件中。
4. 数据轮询： sar 可以设置为以一定的时间间隔（通常是几分钟）进行数据采集。
这使得用户可以获取系统性能的变化趋势，识别瓶颈和潜在问题。
5. 系统可配置性： sar 具有很强的可配置性，用户可以通过修改配置文件来调整数据采集的频率、保存数据的时间范围以及报告的格式等。
总体而言，sar 的基本原理是通过定期采集系统性能数据，将这些数据存储在文件中，然后根据用户的需求生成相应的性能报告。
这
使得系统管理员和性能分析师能够更好地了解系统的运行状况，及时发现问题，做出优化和调整。
sar成像算法时域 频域 波数域
SAR成像算法是合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar）技术的重要组成部分。
该算法主要是通过对雷达信号进行处理和分析，从而得到目标区域的高分辨率成像结果。
在SAR成像算法中，常常涉及到时域、频域和波数域等不同的数据处理方法。
本文将针对这三个主题展开详细的介绍和分析。
一、时域处理时域处理是SAR成像算法中最基本的数据处理方法之一。
时域处理主要是对雷达接收到的信号进行时域分析，包括距离-时间图像（Range-Time Image）的形成、脉冲压缩（Pulse Compression）等。
时域处理的关键是对信号的时延进行精确测量和定位，从而实现对目标的定位和成像。
在时域处理中，常用的算法包括FFt变换、匹配滤波等，这些算法可以提高雷达系统的距离分辨率和速度分辨率，从而实现对目标的高精度成像。
二、频域处理频域处理是SAR成像算法中另一个重要的数据处理方法。
频域处理主要是通过对雷达信号进行频谱分析，从而得到目标的频谱特征和频率分布信息。
频域处理可以通过傅里叶变换等算法将时域信号转换为频域信号，从而实现对信号的频率分辨率和频谱分布的分析。
在频域处理中，常用的算法包括FFT变换、滤波器设计等，这些算法可以对雷达信号进行频谱分析和滤波处理，从而提高SAR系统的信噪比和成像质量。
三、波数域处理波数域处理是SAR成像算法中较为复杂和高级的数据处理方法。
波数域处理主要是通过对雷达信号进行波数域分析，从而得到目标的波数分布和散射特征。
波数域处理可以通过波数变换、波数域滤波等算法实现对雷达信号的波数分布和散射特征的提取。
在波数域处理中，常用的算法包括快速波数变换算法、极化分析算法等，这些算法可以对雷达信号进行全波数域分析和波数域成像，从而实现对目标的高分辨率成像和三维重构。
时域、频域和波数域是SAR成像算法中常用的数据处理方法，它们各自具有特定的优点和适用范围，通过合理的组合和应用，可以实现对目标的高分辨率成像和高精度测量。
sar 数据处理步骤
Step1:
将原始数据读入到pci中，使用算法库中的CDSAR （读radarsat数据）或CDASAR（读Envisat ASAR数据），将原始数据中的轨道信息和其他一些信息读入到pci文件中。
这里cd input layer list参数，根据你的数据中存储的通道数决定怎么填，如果是简单的图像
数据格式，填1，如果是单视复图像，填1，2。
可参考帮助文档。
注意一点的是：
读ASAR数据的时候有一个问题，PCI不能直接读取地面站的格式的ASAR数据，但是可以读取欧空局那边的ASAR数据，这是由于他们两者格式间有细微的不同。
这个问题我已经给PCI那边反映过了，他们正在处理这个问题。
所以目前如果你要读取地面站的ASAR 数据，可以使用欧空局的BEST软件，可以直接在欧空局的网站上下载。
Step2：
生成入射角矩阵，使用算法库中的SARINCD函数。
生成后向散射系数。
这样就可以了。
SAR影像特征和数据记录内容
SAR是主动式侧视雷达系统，且成像几何属于斜距投影类型。
因此SAR图像与光学图像在成像机理、几何特征、辐射特征等方面都有较大的区别。
在进行SAR图像处理和应用前，需要了解SAR图像的基本特征。
本文主要包括：•成像散射特征•SAR几何特征•SAR图像特征1.成像散射特征SAR图像上的信息是地物目标对雷达波束的反映，主要是地物目标的后向散射形成的图像信息。
反映SAR图像信息的灰度值主要受后向散射的影响，而影响后向散射的主要因素分为两大类：•雷达系统的工作参数：主要包括雷达传感器的工作波长、入射角、极化方式等。
•地物目标的特性：地表的粗糙度和复介电常数等。
1.1 散射类型散射主要可分为5种：（1）表面和体散射这是SAR图像主要的散射。
粗糙的表面能得到更高的后向散射，平整表面在雷达图像上经常表现暗区域。
图：表面和体散射示意图图：水面上的溢油发生镜面反射，在图像上表现暗区域（2）双回波(Double Bounce)如下图所示，当地物垂直地面时候，容易发生双回波散射。
图：双回波散射示意图（3）组合散射一般发生在长波SAR系统（如L、P波段），包括表面、体散射、双回波等。
图：森林的组合散射（上-林冠层，中-树干层，下-地面层）图：SAR图像上的各种散射（4）穿透散射根据极化方式和波长情况，微波可以透入植被、裸土（干雪或沙地），一般情况，波长越长，穿透能力越强。
交叉极化(VH/HV)相比同极化（HH/VV）的渗透能力弱。
图：不同波长的穿透散射图：雷达波束穿透土壤，可以清晰的看到沙漠下的信息（5）介电属性散射地物目标的介电属性也影响雷达的后向散射。
基于这种现象，SAR系统也可用于检索土壤水分。
如金属和水的介电常数很好（80），而大多数其他材料的介电常数相对较低；在干燥条件下，介电常数一般是3~8。
这意味着，湿润的土壤或植物表面可以产生雷达信号的反射率显着增加，在图上反映更亮些。
土壤含水量监测主要原理是基于干土和湿土的介电属性之间的反差。
SAR软件分析和总结
下面就简单地介绍一下在SAR数据处理中常用的软件:
ENVI —强大的雷达图像数据导入功能；Gamma--强大的雷达成像、干涉处理、DinSAR和地理编码功能、及PS-InSAR功能；
ROLPACK ---干涉SAR领域开源中最为强大的软件；Doris--相比上者相对较弱，我猜，是因为原创的开发者Kampers的离开，使得Doris的可持续开展缓慢了很多。
PolSARpro -最为强大的极化SAR数据处理及信息提取功能。
RAT-德国柏林理工大学开发的强大SAR软件MapReady ---美国阿拉斯加州大学开发的强大的SAR图像地理编码软件
ESA-NEXT----强大的level 1级SAR数据处理软件，包括几何校正，辐射校正，以及几个经典的应用模块商业软件主要有加拿大的EARTHVIEW INSAR软件，瑞士的GAMMA等，开源的软件有doris, ROLPAC等等。
国内一些研究所也有自行开发的软件。
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• 多时相后向散射系数时序分析 • /SARscape/General Tools/Time Series Analyzer/Raster • 目的是查看水稻的后向散射系数与各个时相的关系
第四步：水稻种植区信息提取
• 随着不同水稻生长周期，稻田的后向 散射系数发生较大的变化 • 黑龙江一般从5月中旬开始插秧，7月 份开始扬花孕穗，10月份水稻成熟。 • 在7月份水稻已经盖住水田，水稻田 表面较平整，这个时候后向散射系数 最小；10月份水稻成熟，稻穗下垂， 稻田表面较粗糙，后向散射系数达到 最大。 • 所以选择4/7/10月份SAR图像进行 RGB彩色合成，10月份稻田后向散射 系数大，在图上显示为蓝色。
– 椭球体地理编码——处理过程不用DEM数据 – 地形地理编码——处理过程需要用DEM
• SAR系统会引起非线性畸变，尤其是地形起伏较大的地方，所 以就不能像光学影像一样用多项式校正或者仿射变换转换到参 考坐标系，为了对SAR数据进行地理编码，要用到严格的多普 勒算法，结合传感器和成像特点以及地面形态.
配准 滤波 地理编码& 辐射定标 水稻信息提取
SARscape
水稻区域
ENVI
系统参数设置
• 选择一套默认的系统参数： • Toolbox/SARscape/Preferences，Load Preferences—>General
第一步：图像配准
• 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 • 自动配准
SAR基本处理技术
技术支持邮箱：ENVI-IDL@ 技术支持热线：400-819-2881-7 /enviidl
主要内容
1. 数据导入 2. 单景雷达影像处理 3. 多时相雷达影像处理
1.数据导入
数据导入
• 目的：生成SARscape识别的数据格式 • 支持SAR数据， 光学数据，高程数据 （DEM），矢量数据的输入，GPS数据，这 些数据可以是标准格式的，也可以是一般二 进制格式的。
• 生成ENVI及SARscape格式文件
练习：数据导入
• 以RADARSAT-2 SLC数据为例
– /SARscape/Import Data/SAR Spaceborne/RADARSAT-2
2.单景雷达影像处理
单景雷达影像处理流程
聚焦扩展模块
SAR RAW Data
聚焦处理滤波 (单图像)来自incidence angle
radar reflectivity
辐射定标的相关处理
• 定标后处理
– 距离校正 – 介电常数影响校正 – 绝对校正
• 相关处理
– 辐射归一化 – 局部入射角校正 – 叠掩/阴影处理
左-后向散射系数，中-局部入射角地图，右-叠掩/阴影地图
练习：地理编码和辐射定标
• 工具：/SARscape/Basic/Intensity Processing/Geocoding/Geocoding and Radiometric Calibration
地理编码
• 距离-多普勒方法
– 使用距离-多普勒方程，能计算出传感器和每个后向散射像元的关 系以及它们的相对速度，不仅考虑了像元的几何亮度同时也考虑 了传感器的处理过程，完全重建了成像和几何处理、考虑了地形 影响（前视收缩、叠掩）、地球自转的影响以及在多波谱频移和 方位向几何的地形高度的影响。 – 地理编码一般应用反向解法，DEM或椭球体高度是出发点。
– 使用交叉相关技术多时相SAR数据的自动配准 – 采用全自动方式实现亚像元精度
多时相图像配准操作
• 工具：/SARscape/Basic/Intensity Processing/Coregistration
图像配准结果
• 得到精确的配准结果
第二步：图像滤波
• 多时相雷达图像滤波工具：/SARscape/Basic/Intensity Processing/Filtering/De Grandi Multi-temporal Filtering
水稻种植区信息提取结果
大家辛苦了！ 休息休息，下一节内 容更精彩！
辐射定标——方法
雷达方程 辐射定标的基础. 散射体的接收功率Pd , 与散射面积的关系:
Antenna Gain Pattern Scattering Area A
Range Spread Loss
辐射定标——定标参数
• 根据雷达方程，SAR图像的辐射定标参数包括：
– 散射面积（A）：每个输出像元都是恢复的真实的照射面积. 该面 积会根据不同的地形和入射角而改变 – 天线增益（G2）The antenna gain pattern (G2): 天线增益的幅度变 化的影响，与非定向天线相比，参考DEM和基准高度进行了校正 – 距离引起的损失（R3）: 接收功率要由传播过程中从远到近的距离 变化校正
1. 距离-多普勒方程
输入 斜距几何
2. 重采样
输出 制图坐标系下的几何（参考 DEM或者椭球体高度）
地理编码
一般精校正结果 正射校正结果
辐射定标——概念
• 后向散射
– 雷达测量的是电磁波脉冲传输和接收的比率，这个比值就叫后向 散射
• 后向散射定标
– – – – 为了对比不同的传感器获取的同一区域影像 同一传感器以不同的工作模式获取的影像 同一传感器不同时相的数据 使用不同的处理方法来计算
• 单视复数（SLC）SAR图像 产品包含很多的斑点噪声， 为了得到最高空间分辨率 的SAR图像，SAR信号处理 器使用完整的合成孔径和 所有的信号数据。 • 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。
ENVISAT ASAR AP (HH 极化) 数据视数为 1 的图 ( 左 ) 和方位向 视数为 4 的多视图（右）
练习：多视处理
• 以上一步导入RADARSAT-2数据得到的结果，有四个极化 SLC数据为例 • 工具：/SARscape/Basic/Intensity Processing/Multilooking
辐射定标——结果
• 一般采用以下命名
– Beta Nought (ß°) 雷达亮度（反射率）系数，在斜距方向每单位面 积的反射率单位是无量纲的。这种归一化的优点是不需要入射角 （如散射面积A） – Sigma Nought (so), 后向散射系数，就是通常说的散射体反射回来 的雷达强度，单位是dB，Sigma nought的定义是假设入射到水平面， 其差异与入射角、波长、极化、散射体的物理性质有关 – Gamma (g) ，用入射角归一化的后向散射系数
3.多时相SAR提取水稻种植 区
多时相SAR处理
聚焦扩展模块
图像配准 SAR RAW Data 滤波 (多时相图像) 地理编码& 定标 图像镶嵌
聚焦处理
雷达SLC 图像 多视处理
图像分割
特征提取
ENVI
雷达强度图像
图像分类
应用专题：黑龙江水稻种植监测
基于SAR的水稻种植区提取技术流程
多时相水稻监测区域 强度数据
地理编码&辐射定标
• 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。 • 不同SAR传感器或不同接收模式，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）
地理编码
• 地理编码、几何配准、几何校正、正射校正，概念是相似的， 就是把SAR图像，无论是斜距几何还是地距几何，转换成地图 坐标系，区别在于是否用DEM
地理编码& 定标 图像分割
雷达SLC 图像 多视处理
特征提取
ENVI
雷达强度图像 图像分类
SAR图像的斑点噪声
• SAR是相干系统，斑点噪声是其 固有特性 • 均匀的区域，图像表现出明显的 亮度随机变化，与分辨率、极化、 入射角没有直接关系，属于乘机 噪声 • 多视和滤波可以抑制斑点噪声
噪声抑制——多视
• 方位向分辨率经过多视后保持与地距分辨率一致，方位向 视数为：13.295/4.8717≈3 • 注：SARscape在视数的自动计算上采取取整的方法。用户 可手动设置视数。
SAR的斑点噪声
多视处理
噪声抑制——滤波
• 单波段雷达图像滤波
– Mean、Median、Mode、EPS、 Frost、Lee、Anisotropic NonLinear Diffusion。
第四步：水稻种植区信息提取
• 选择4/7/10月份SAR图像进行RGB彩色合成，10月份稻田后向 散射系数大，在图上显示为蓝色。
R：4月24日 G：7月3日 B：10月16日
第四步：水稻种植区信息提取
• 用ENVI的信息提取工具 • /Classification/Classification Workflow
• 多时相雷达图像滤波
– De Grandi、Anisotropic NonLinear Diffusion。
原始振幅数据
斑点滤波后的振幅数据
滤波操作
• 工具：
– 基础模块：/SARscape/Basic/Intensity Processing/Filtering/…… – 滤波扩展模块：/SARscape/Gamma and Gaussian Filtering/……