SAR-Bilddaten für die Analyse vorbereiten

Laden Sie zunächst das Projekt herunter, und öffnen Sie es in ArcGIS Pro. Sie fügen der Karte ein SAR-Bild hinzu, das den Panamakanal und seine Umgebung zeigt. Dann bereiten Sie es vor, indem Sie es radiometrisch kalibrieren und seine Symbolisierung ändern.

Das Projekt herunterladen und öffnen

Sie laden das Projekt herunter, das alle Daten für dieses Lernprogramm enthält, und öffnen es in ArcGIS Pro.

  1. Laden Sie die Datei Detect_ships_with_SAR_imagery.zip herunter, und navigieren Sie zur heruntergeladenen Datei auf Ihrem Computer.
    Hinweis:

    In den meisten Webbrowsern werden heruntergeladene Dateien standardmäßig im Ordner "Downloads" gespeichert.

  2. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Datei Detect_ships_with_SAR_imagery.zip, und entpacken Sie sie an einen Speicherort auf dem Computer, z. B. Laufwerk C.
  3. Öffnen Sie den entpackten Ordner Detect_ships_with_SAR_imagery, und doppelklicken Sie auf Detect_ships_with_SAR_imagery.aprx, um das Projekt in ArcGIS Pro zu öffnen.

    Projektordner

  4. Wenn Sie dazu aufgefordert werden, melden Sie sich mit Ihrem ArcGIS-Organisationskonto an.
    Hinweis:

    Wenn Sie über keinen Zugriff auf ArcGIS Pro oder über kein ArcGIS-Organisationskonto verfügen, informieren Sie sich über die Optionen für den Zugriff auf die Software.

    Das Projekt wird geöffnet.

    Erster Projektüberblick

    Derzeit umfasst die Karte nur die standardmäßige Grundkarte "Topografisch", die auf den Panamakanal zentriert ist. Das SAR-Bild, das Sie im Rahmen dieses Lernprogramms verwenden, ist im Projekt enthalten. Sie fügen es der Karte hinzu.

  5. Klicken Sie auf dem Menüband auf die Registerkarte Ansicht. Klicken Sie in der Gruppe Fenster auf den Bereich "Katalog".

    Schaltfläche für den Bereich "Katalog"

    Der Bereich Katalog wird angezeigt.

  6. Klicken Sie im Bereich Katalog auf den Pfeil neben Ordner, um die Ordner einzublenden. Blenden Sie auf ähnliche Weise die Ordner Detect_ships_with_SAR_imagery und Input Data ein.

    Eingeblendete Ordner "Detect_ships_with_SAR_imagery" und "Input Data"

    Der Ordner Input Data enthält alle für dieses Lernprogramm benötigten Daten.

  7. Blenden Sie den Ordner SAR Image ein, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf ICEYE_GRD_SC_244270_20220207T192226.xml, und wählen Sie Zu aktueller Karte hinzufügen aus.

    Fügen Sie "ICEYE_GRD_SC_244270_20220207T192226.xml" zur Karte hinzu.

    Das Bild wird in der Karte angezeigt.

    "ICEYE_GRD_SC_244270_20220207T192226.xml" in der Karte

    Dieses SAR-Bild zeigt den Panamakanal und seine Umgebung und wurde im Februar 2022 aufgenommen.

    Hinweis:

    Das Bild stammt aus einem SAR Level-1 Ground Range Detected (GRD)-Datenprodukt des Satellitenbildanbieters ICEYE. Das 2014 gegründete Unternehmen ICEYE hat sich zum Ziel gesetzt, mit seiner Zusammenstellung kleiner SAR-Satelliten zuverlässige und zeitnahe Informationen über den Planeten Erde zu liefern. Diese Satelliten nehmen hochauflösende Bilder der Erdoberfläche auf und ermöglichen so die Überwachung und Analyse verschiedener Phänomene, darunter Naturkatastrophen, Umweltveränderungen, maritime Aktivitäten und die Überwachung der Infrastruktur. Weitere Informationen zu ICEYE-SAR-Daten. Weitere Informationen zu SAR-GRD-Produkten und anderen SAR-Produkten, mit denen üblicherweise SAR-Bilddaten bereitgestellt werden, finden Sie ebenfalls unter SAR Satellite Data.

    Sie geben dem Layer einen aussagekräftigeren Namen.

  8. Klicken Sie im Bereich Inhalt auf den Layer Scan_ICEYE_GRD_SC_244270_20220207T192226, um ihn auszuwählen, und klicken Sie erneut darauf, um in den Bearbeitungsmodus zu wechseln. Geben Sie Panama SAR ein und drücken Sie die Eingabetaste.

    SAR-Bild umbenannt in "Panama SAR"

    Tipp:

    Alternativ können Sie einen Layer auch umbenennen, indem Sie ihn auswählen und auf F2 oder Fn+F2 drücken.

Radiometrische Kalibrierung anwenden

Sie bereiten nun das SAR-Bild vor, indem Sie es radiometrisch kalibrieren. Die radiometrische Kalibrierung ist erforderlich, um sinnvolle Rückstreuungswerte zu erhalten, die mit den physischen Eigenschaften von Features im Bild in Beziehung gesetzt werden können. Weitere Informationen zum Konzept der Rückstreuung finden Sie im Leitfaden "Fundamentals of Synthetic Aperture Radar (SAR)". Sie führen die Kalibrierung mit dem Werkzeug Radiometrische Kalibrierung anwenden durch.

Hinweis:

Level-1-SAR-Daten enthalten nicht kalibrierte digitale Digitalnummernwerte (DN) als Pixelwerte. Bei der Kalibrierung werden die DN-Werte in Intensitätswerte der Rückstreuung des Radars umgerechnet. Die Intensität der Rückstreuung ist das Verhältnis zwischen dem ausgesendeten Signal, das auf die Oberfläche trifft, und dem empfangenen Signal (auch DN genannt), das von ihr reflektiert wird. Die Radiometrie oder Helligkeit der Rückstreuung kann variieren. Daher ist die radiometrische Kalibrierung wichtig, um diese Werte zu normalisieren und genaue qualitative Beobachtungen und quantitative Messwerte anhand des SAR-Bildes zu erhalten.

  1. Klicken Sie auf dem Menüband auf der Registerkarte Analyse in der Gruppe Geoverarbeitung auf die Schaltfläche Werkzeuge.

    Schaltfläche "Werkzeuge"

    Daraufhin wird der Bereich Geoverarbeitung angezeigt.

  2. Klicken Sie im Bereich Geoverarbeitung auf die Registerkarte Toolboxes.

    Registerkarte "Toolboxes"

  3. Blenden Sie die Toolbox Image Analyst Tools ein, um alle darin enthaltenen Werkzeuge anzuzeigen.

    Toolbox "Image Analyst Tools"

  4. Blenden Sie unter Image Analyst Tools das Toolset Synthetic Aperture Radar ein.

    Toolset "Synthetic Aperture Radar"

    Dieses Toolset enthält Werkzeuge für die SAR-Geoverarbeitung, darunter das Werkzeug Radiometrische Kalibrierung anwenden.

    Tipp:

    Alternativ können Sie auch nach dem Werkzeug Radiometrische Kalibrierung anwenden suchen, indem Sie seinen Namen in das Suchfeld des Bereichs Geoverarbeitung eingeben.

  5. Klicken Sie auf das Werkzeug Radiometrische Kalibrierung anwenden, um es zu öffnen.

    Werkzeug "Radiometrische Kalibrierung anwenden"

  6. Legen Sie die folgenden Werkzeugparameter fest:
    • Wählen Sie für Eingaberadardaten den Eintrag Panama SAR aus.
    • Geben Sie für Ausgaberadardaten den Namen Panama SAR - Radiometric Calibration.crf ein.
    • Vergewissern Sie sich, dass bei Polarisierungsbänder das Kontrollkästchen aktiviert ist.
    • Wählen Sie für Kalibrierungstyp die Option Gamma-Nought aus.

    Die Ausgabe erfolgt im Dateiformat "Cloud Raster Format (CRF)", das für das Schreiben und Lesen großer Rasterdateien in einer verteilten Verarbeitungs- und Speicherumgebung optimiert ist.

    Sie wählen die Option Gamma-Nought, weil das Werkzeug Helle Meeresobjekte erkennen, das Sie später im Workflow verwenden, eine SAR-Eingabe mit diesem Kalibrierungstyp erfordert.

    Parameter des Werkzeugs "Radiometrische Kalibrierung anwenden"

    Hinweis:

    Weitere Informationen zu den Kalibrierungsoptionen finden Sie in der Dokumentation des Werkzeugs Radiometrische Kalibrierung anwenden.

  7. Klicken Sie auf Ausführen.

    Kurz darauf wird der neue Layer Panama SAR - Radiometric Calibration.crf angezeigt.

    "Panama SAR - Radiometric Calibration.crf" in der Karte

Hinweis:

Um weitere Informationen über das Bild anzuzeigen, klicken Sie im Bereich Inhalt mit der rechten Maustaste auf den Layer Panama SAR - Radiometric Calibration.crf, wählen Sie Eigenschaften, und klicken Sie auf die Registerkarte Quelle.

Dies beinhaltet Informationen über die Verarbeitungsschritte, die auf das Quellbild angewendet wurden. Sie finden diese im Abschnitt Verarbeitungsverlauf.

Abschnitt "Verarbeitungsverlauf" in den Eigenschaften des SAR-Bildes

Kalibrierte Bilddaten symbolisieren und untersuchen

Sie ändern nun die Standardfarbgebung der Symbolisierung des kalibrierten SAR-Bildes, um die gemessene Rückstreuung besser zu visualisieren. Dann untersuchen Sie das Bild und sehen sich die Schiffe und andere enthaltene Features an.

  1. Stellen Sie im Bereich Inhalt sicher, dass der Layer Panama SAR - Radiometric Calibration.crf ausgewählt ist.

    "Panama SAR - Radiometric Calibration.crf" ist ausgewählt

  2. Klicken Sie im Menüband auf der Registerkarte Raster-Layer in der Gruppe Rendering auf die Schaltfläche Symbolisierung.

    Schaltfläche "Symbolisierung"

    Der Bereich Symbolisierung für den Layer Panama SAR - Radiometric Calibration.crf wird angezeigt.

  3. Wie Sie im Bereich Symbolisierung sehen, wird das Bild aktuell als Streckung mit einem Farbschema von Schwarz zu Weiß angezeigt.

    Bereich "Symbolisierung" für "Panama SAR - Radiometric Calibration.crf"

    Dies bedeutet, dass alle Pixel im Bild in Farbtönen von Schwarz bis Weiß angezeigt werden, das heißt, die niedrigeren gemessenen Rückstreuungswerte in Schwarz, die höheren Werte in Weiß und die mittleren Werte dazwischen in verschiedenen Grautönen.

  4. Legen Sie im Bereich Symbolisierung die folgenden Parameter fest:
    • Stellen Sie sicher, dass für Primäre Symbolisierung die Option Streckung ausgewählt ist.
    • Stellen Sie sicher, dass für Band die Polarisierung VV ausgewählt ist.
    • Geben Sie für Anzahl der Standardabweichungen den Wert 0,5 ein.
    • Geben Sie für Gamma den Wert 2,0 ein.

    Parameter für "Symbolisierung"

  5. Erweitern Sie die Dropdown-Liste für Farbschema, und aktivieren Sie das Kontrollkästchen Namen anzeigen. Wählen Sie das Farbschema Viridis aus.

    Farbschema "Viridis"

    Der Layer wird auf der Karte mit der neuen Symbolisierung dargestellt.

  6. Klicken Sie im Menüband auf der Registerkarte Karte in der Gruppe Navigieren auf Lesezeichen, und wählen Sie Northern Entrance aus.

    Lesezeichen "Northern Entrance"

    Die Karte wird auf die vom Lesezeichen angegebene Position aktualisiert und zeigt die nördliche Einfahrt des Panamakanals, wo Schiffe darauf warten, den Panamakanal zu passieren.

    Ansicht "Northern Entrance" auf der Karte

    Die Gebiete mit den höchsten Rückstreuungswerten werden in Gelb-, die mit den niedrigsten Rückstreuungswerten in Indigotönen dargestellt. Das Meer wird hauptsächlich in Indigotönen dargestellt. Das Land wird hauptsächlich in Blautönen dargestellt. Die Schiffe auf dem Meer werden gelb dargestellt.

    In diesem Bild entsprechen die höchsten Rückstreuungswerte der Streuung eines Typs, der als "Doppelsprung" bezeichnet wird. Bei einer Streuung dieses Typs wird das Radarsignal ein Mal von einem vertikalen Ziel (das Schiff) auf eine glatte Oberfläche (das Meer) und ein zweites Mal von der glatten Oberfläche zurück zum Sensor reflektiert. Eine Streuung dieses Typs kann bei künstlichen Strukturen auftreten, z. B. bei Schiffen, und führt zu sehr hohen Rückstreuungswerten. Das folgende Diagramm veranschaulicht die Doppelsprungstreuung:

    Abbildung der Doppelsprungstreuung
    Abbildung der Doppelsprungstreuung.

    Hinweis:

    Weitere Informationen zur Doppelsprungstreuung finden Sie im Abschnitt zu den Typen der Streuung im Leitfaden "Fundamentals of Synthetic Aperture Radar (SAR)".

  7. Klicken Sie im Menüband erneut auf Lesezeichen, und wählen Sie das Lesezeichen Southern Entrance, um die Schiffe zu sehen, die an der südlichen Einfahrt auf die Durchquerung des Panamakanals warten.

    Ansicht "Southern Entrance"

  8. Vergrößern und verkleinern Sie die Karte mit dem Mausrad und schwenken Sie, um das Bild zu erkunden.

    Die meisten Schiffe werden als kleine lang gestreckte Formen dargestellt. Da es an Schiffen zu einer Doppelsprungstreuung kommt, können hohe Rückstreuungswerte entstehen, die manchmal als helle Pluszeichen oder Sterne interpretiert werden können. Sie untersuchen zwei Beispiele.

  9. Klicken Sie im Menüband erneut auf Lesezeichen, und wählen Sie das Lesezeichen Ships aus.

    Schiffe, die als helle Pluszeichen oder Sterne angezeigt werden

    Beachten Sie, dass die sich kreuzenden Linien der Pluszeichen und Sterne nicht das Schiff darstellen, sondern einfach ein Artefakt der SAR-Bilddaten sind.

  10. Verkleinern Sie das Bild, und nehmen Sie sich mehr Zeit, um die verschiedenen Features auf dem Bild zu betrachten, z. B. die Küstenlinien, das Land und die Gewässer.
  11. Klicken Sie nach dem Betrachten des Bildes im Menüband erneut auf Lesezeichen, und wählen Sie das Lesezeichen Overview, um zur vollen Ausdehnung zurückzukehren.

    Überblick über das symbolisierte SAR-Bild

    Sie müssen das Projekt speichern.

  12. Klicken Sie auf der Symbolleiste für den Schnellzugriff auf Speichern, um das Projekt zu speichern.

    Schaltfläche "Speichern"

    Bisher haben Sie in diesem Workflow das Projekt eingerichtet, die radiometrische Kalibrierung auf ein SAR-GRD-Bild angewendet, das den Panamakanal und seine Umgebung zeigt, das Bild symbolisiert und die darauf enthaltenen Schiffe und anderen Features untersucht. Als nächstes beginnen Sie mit der Analyse.


SAR-Daten analysieren

Das SAR-Bild ist nun für die Analyse bereit. Zuerst müssen Sie die Schiffe auf dem Bild erkennen. Vergleichen Sie dann die erkannten Schiffe mit dem Originalbild, um die Bedeutung der geometrischen Terrainkorrektur zu verstehen.

Helle Meeresobjekte erkennen

Sie erkennen die Schiffe im SAR-Bild mit dem Werkzeug Helle Meeresobjekte erkennen. Das Werkzeug verwendet ein Gamma-Nought-kalibriertes SAR-Bild als Eingabe und sucht nach Clustern von Pixeln mit hohem Rückstreuungswert (d. h. helle Objekte). Anschließend werden sie gefiltert, um nur die hellen Objekte mit einer bestimmten minimalen und maximalen Breite und Länge zu behalten. Die Ausgabe ist eine Feature-Class, die rechteckige Felder um die erkannten Objekte anzeigt. Die hellen Objekte, die in diesem Bild erkannt werden, sind Schiffe. Bei anderen Ausdehnungen könnte es sich auch um verschiedene von Menschenhand geschaffene Features handeln, wie z. B. Plattformen auf Bohrinseln.

Das Werkzeug verwendet zwei zusätzliche Eingabe-Layer: eine Feature-Class, die Land-Polygone repräsentiert, und ein digitales Höhenmodell (DEM). Sie fügen nun diese Layer zu Ihrer Karte hinzu und lernen ihre Funktion kennen.

  1. Klicken Sie am unteren Rand des Bereichs Symbolisierung auf die Registerkarte Katalog.

    Registerkarte "Katalog"

  2. Blenden Sie im Bereich Katalog den Ordner Datenbanken und die Geodatabase Detect_ships_with_SAR_imagery.gdb ein, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Feature-Class Land_Polygons, und wählen Sie Zu aktueller Karte hinzufügen.

    Fügen Sie "Land_Polygons" zur Karte hinzu.

    Der Layer Land_Polygons wird auf der Karte angezeigt.

    "Land_Polygons" auf der Karte

    Hinweis:

    Die Farbe wird nach dem Zufallsprinzip zugewiesen und kann daher variieren.

    Dies ist ein Polygon-Layer, der die Landformen in der Region darstellt. Das Werkzeug Helle Meeresobjekte erkennen verwendet ihn als Maske, so dass es nur versucht, Schiffe im Meer und nicht an Land zu erkennen.

    Sie fügen nun den DEM-Layer hinzu.

  3. Wechseln Sie im Bereich Katalog zu Ordner > Detect_ships_with_SAR_imagery > Eingabedaten, und blenden Sie den Ordner DEM ein. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf Panama DEM 30m.tif, und wählen Sie Zu aktueller Karte hinzufügen aus.

    Fügen Sie "Panama DEM 30m.tif" auf der Karte hinzu.

    Der DEM-Layer wird auf der Karte angezeigt. Der Layer Land_Polygons wird über der Karte angezeigt und verdeckt sie teilweise. Deaktivieren Sie ihn daher.

  4. Deaktivieren Sie im Bereich Inhalt das Kontrollkästchen neben dem Layer Land_Polygons, um ihn zu deaktivieren.

    Deaktivierter Layer "Land_Polygons"

    Der DEM-Layer wird nun vollständig angezeigt.

    DEM-Layer auf der Karte

    Bei dem DEM-Layer handelt es sich um ein Raster, das Höhendaten zur Region liefert. Standardmäßig wird er mit einem Schwarz zu Weiß-Farbschema angezeigt, bei dem die niedrigsten Höhenwerte in Schwarz und die höchsten in Weiß angezeigt werden. Es wird vom Werkzeug Helle Meeresobjekte erkennen zur Orthorektifizierung der Ausgabe verwendet. Orthorektifizierung bezeichnet die Korrektur von sichtbaren Positionsverschiebungen von Bodenobjekten, die durch den Sensorsichtwinkel und das topografische Relief entstehen.

  5. Deaktivieren Sie im Bereich Inhalt den Layer Panama DEM 30m.tif, da Sie ihn nicht mehr visualisieren müssen.

    Deaktivierter Layer "Panama DEM 30m.tif"

    Sie führen nun das Werkzeug Helle Meeresobjekte erkennen aus.

  6. Klicken Sie im Bereich Geoverarbeitung auf die Schaltfläche Zurück.

    Schaltfläche "Zurück"

  7. Klicken Sie auf der Registerkarte Toolbox unter der Toolbox Image Analyst Tools im Toolset Synthetic Aperture Radar auf das Werkzeug Helle Meeresobjekte erkennen, um es zu öffnen.

    Werkzeuge "Helle Meeresobjekte erkennen"

  8. Legen Sie die folgenden Werkzeugparameter fest:
    • Wählen Sie für Eingaberadardaten die Datei Panama SAR - Radiometric Calibration.crf.
    • Geben Sie für Ausgabe-Feature-Class den Text Detected_Ships ein.
    • Stellen Sie sicher, dass unter Ausgabetyp die Option Umgebendes Rechteck ausgewählt ist.

    Parameter des Werkzeugs "Helle Meeresobjekte erkennen"

    Hinweis:

    Das Werkzeug Helle Meeresobjekte erkennen erfordert SAR-Eingaben, die mit der Methode Gamma-Nought kalibriert wurden (Informationen finden Sie im Abschnitt "Radiometrische Kalibrierung anwenden" weiter oben im Lernprogramm). Eine weitere Voraussetzung ist, dass die SAR-Eingabe keinen anderen Prozessen ausgesetzt wurde, wie z. B. Despeckle oder geometrische Terrainkorrektur, da dies die Pixelverteilung verändern würde, die für das Erkennen heller Objekte erforderlich ist.

  9. Legen Sie die folgenden Parameter für Breite und Länge fest:
    • Geben Sie für Minimale Objektbreite den Wert 5 ein.
    • Geben Sie für Maximale Objektbreite den Wert 500 ein.
    • Geben Sie für Minimale Objektlänge den Wert 10 ein.
    • Geben Sie für Maximale Objektlänge den Wert 700 ein.

    Parameter "Breite" und "Länge"

    Das Werkzeug behält nur die erkannten Objekte bei, die zwischen 5 und 500 Metern breit und zwischen 10 und 700 Metern lang sind.

  10. Geben Sie die Land-Polygon- und DEM-Layer an, die das Werkzeug verwenden soll.
    • Wählen Sie unter Features maskieren die Option Land_Polygons.
    • Wählen Sie unter Feature-Typ die Option Land-Polygon.
    • Wählen Sie unter DEM-Raster die Datei Panama DEM 30m.tif aus.
    • Vergewissern Sie sich, dass das Kontrollkästchen Geoid-Korrektur anwenden aktiviert ist.
    • Geben Sie für Maskentoleranz den Wert 300 ein.

    Land-Polygon- und DEM-Parameter

    Hinweis:

    Weitere Informationen zu den Parametern des Werkzeugs erhalten Sie, indem Sie auf den Parameter zeigen und auf die Informationsschaltfläche klicken.

    Schaltfläche "Information"

  11. Klicken Sie auf Ausführen.

    Nach einigen Minuten wird der Layer Detected_Ships auf der Karte angezeigt.

Den Layer mit den erkannten Schiffen symbolisieren und untersuchen

Sie ändern die Symbolisierung des Layers Detected_Ships und prüfen die Ergebnisse.

  1. Vergewissern Sie sich, dass im Bereich Inhalt der Layer Detected_Ships ausgewählt ist.

    Ausgewählter Layer "Detected_Ships"

  2. Klicken Sie auf dem Menüband auf der Registerkarte Feature-Layer in der Gruppe Darstellung auf die Schaltfläche Symbolisierung.

    Schaltfläche "Symbolisierung"

  3. Klicken Sie im Bereich Symbolisierung auf den Titel des Symbols.

    Titel des Symbols

  4. Blenden Sie auf der Registerkarte Eigenschaften unter Aussehen für Farbe die Farbpalette ein, und wählen Sie Keine Farbe aus.

    Option "Keine Farbe"

  5. Blenden Sie für Umrissfarbe die Farbpalette ein, und wählen Sie ein leuchtendes Orange, z. B. Elektron-Gold.

    Option "Elektron-Gold" der Farbpalette

  6. Wählen Sie für Umrissstärke die Einstellung 2 Pkt.

    Parameter "Umrissstärke"

  7. Klicken Sie auf Übernehmen.

    Auf der Karte werden die erkannten Schiffe als leuchtend orangefarbene Rechtecke angezeigt, die über dem Layer Panama SAR - Radiometric Calibration.crf zu sehen sind.

  8. Vergrößern Sie die Ansicht, und schwenken Sie, um die Ergebnisse zu untersuchen.

    Erkannte Schiffe auf der Karte

    Die meisten Schiffe wurden erfolgreich erkannt. Sie werden jedoch feststellen, dass es eine leichte Abweichung zwischen den orangefarbenen Feldern und der Position der Schiffe auf dem SAR-Bild gibt.

    Abweichung zwischen den orangefarbenen Feldern und der Position der Schiffe

    Diese Abweichung werden Sie im nächsten Abschnitt verstehen und beseitigen.

Geometrische Terrainkorrektur anwenden

Das Werkzeug Helle Meeresobjekte erkennen hat eine orthorektifizierte Ausgabe (mit Hilfe des DEM) mit dem noch nicht orthorektifizierten Bild Panama SAR - Radiometric Calibration.crf erstellt. Dies ist die Erklärung für die leichte Abweichung zwischen den orangefarbenen Feldern und der Position der Schiffe auf dem SAR-Bild. Für einen genaueren Vergleich werden Sie nun das SAR-Bild mit dem Werkzeug Geometrische Terrainkorrektur anwenden orthorektifizieren.

  1. Klicken Sie im Bereich Geoverarbeitung auf die Schaltfläche Zurück.
  2. Klicken Sie auf der Registerkarte Toolbox unter der Toolbox Image Analyst Tools im Toolset Synthetic Aperture Radar auf das Werkzeug Geometrische Terrainkorrektur anwenden, um es zu öffnen.

    Werkzeug "Geometrische Terrainkorrektur anwenden"

  3. Legen Sie die folgenden Werkzeugparameter fest:
    • Wählen Sie für Eingaberadardaten die Datei Panama SAR - Radiometric Calibration.crf.
    • Wählen Sie für Ausgaberadardaten die Datei Panama SAR - Geometric Terrain Correction.crf.
    • Vergewissern Sie sich, dass für Polarisierungsbänder das Kontrollkästchen VV aktiviert ist.
    • Wählen Sie für DEM-Raster das Bild Panama DEM 30m.tif aus.
    • Vergewissern Sie sich, dass das Kontrollkästchen Geoid-Korrektur anwenden aktiviert ist.

    Parameter des Werkzeugs "Geometrische Terrainkorrektur anwenden"

  4. Klicken Sie auf Ausführen.

    Nach einigen Minuten wird der neue Layer angezeigt. Sie ändern seine Symbolisierung.

  5. Stellen Sie im Bereich Inhalt sicher, dass der Layer Panama SAR - Geometric Terrain Correction.crf ausgewählt ist.
  6. Klicken Sie auf dem Menüband auf der Registerkarte Raster-Layer in der Gruppe Rendering auf Symbolisierung.
  7. Legen Sie im Bereich Symbolisierung die folgenden Parameter fest:
    • Erweitern Sie die Dropdown-Liste für Farbschema, aktivieren Sie das Kontrollkästchen Namen anzeigen, und wählen Sie das Farbschema Viridis aus.
    • Geben Sie für Anzahl der Standardabweichungen den Wert 0,5 ein.
    • Geben Sie für Gamma den Wert 2,0 ein.

    Parameter "Symbolisierung" für "Panama SAR - Geometric Terrain Correction.crf"

    Sie visualisieren die Schiffe, die sich am nördlichen Eingang befinden.

  8. Klicken Sie auf dem Menüband auf der Registerkarte Karte auf Lesezeichen, und wählen Sie das Lesezeichen Northern Entrance aus.
  9. Vergrößern und schwenken Sie die Karte, um die erkannten Schiffe zu beobachten.

    Feature-Class "Detected_Ships", ausgerichtet an den Schiffen auf dem SAR-Bild

    Die Feature-Class Detected_Ships stimmt jetzt mit den Schiffen im Raster-Layer Panama SAR - Geometric Terrain Correction.crf überein.

  10. Aktivieren und deaktivieren Sie im Bereich Inhalt den Layer Panama SAR - Geometric Terrain Correction.crf, um den Unterschied in der Position zu erkennen.

    Aktivieren und deaktivieren Sie den Layer "Panama SAR - Geometric Terrain Correction.crf".

    Der Unterschied bei der Ausrichtung ist deutlich sichtbar.

    Unterschied in der Ausrichtung ohne und mit geometrischer Terrainkorrektur
    SAR-Layer ohne geometrische Terrainkorrektur (links) und mit geometrischer Terrainkorrektur (rechts) mit Fokus auf den erkannten Schiffen.

    Hinweis:

    Einige der größeren Schiffe umfassen mehrere Polygone, da verschiedene Teile des Schiffes getrennt erkannt wurden. Um eine genauere Anzahl der Schiffe zu erhalten, können Sie optional das Werkzeug Paarweise zusammenführen verwenden. Stellen Sie sicher, dass Sie das Kontrollkästchen Multipart-Features erstellen deaktivieren.

    Um den Begriff der Orthorektifizierung besser zu verstehen, sehen Sie sich andere Bereiche des Bildes an.

  11. Verkleinern Sie die Karte und schwenken Sie an eine Stelle, an der Sie die Küstenlinie sehen können.

    Küstenlinien auf der Karte

  12. Aktivieren Sie im Bereich Inhalt den Layer Land_Polygons.

    Aktivierter Layer "Land_Polygons"

  13. Aktivieren und deaktivieren Sie den Layer Panama SAR - Geometric Terrain Correction.crf, um zu sehen, wie die Position der Küstenlinie ebenfalls korrigiert wurde.

    Unterschied in der Ausrichtung der Küstenlinie ohne und mit geometrischer Terrainkorrektur
    SAR-Layer ohne geometrische Terrainkorrektur (links) und mit geometrischer Terrainkorrektur (rechts) mit Fokus auf den Küstenlinien.

    Sie können sehen, dass die Orthorektifizierung auf das gesamte Bild angewendet wurde.

  14. Klicken Sie auf dem Menüband auf der Registerkarte Karte auf Lesezeichen, und wählen Sie das Lesezeichen Overview aus, um zur vollen Ausdehnung zurückzukehren.
  15. Deaktivieren Sie im Bereich Inhalt den Layer Land_Polygons, und stellen Sie sicher, dass der Layer Panama SAR - Geometric Terrain Correction.crf aktiviert ist.

    Überblick über "Land_Polygons" und "Panama SAR - Geometric Terrain Correction.crf"

  16. Drücken Sie Strg+S, um Ihr Projekt zu speichern.

In diesem Teil des Workflow haben Sie die Schiffe im SAR-Bild mit dem Werkzeug Helle Meeresobjekte erkennen erkannt. Nachdem Sie die geometrische Terrainkorrektur auf das SAR-Bild angewendet haben, haben Sie die erkannten Schiffe mit dem Bild verglichen.


Eine Karte zur Dichte von Wasserfahrzeugen generieren

Sie erstellen jetzt einen Layer für die Dichte der Wasserfahrzeuge, um anzuzeigen, wo sich die erkannten Schiffe konzentrieren. Anschließend symbolisieren Sie den Layer und interpretieren die Ergebnisse.

Zusammenfassen (innerhalb)

Sie erstellen den Layer für die Dichte von Wasserfahrzeugen mit dem Werkzeug Zusammenfassen (innerhalb) und einem Gitternetz von 5 mal 5 Kilometern. Zunächst fügen Sie der Karte den Gitternetz-Layer hinzu.

  1. Blenden Sie im Bereich Katalog den Ordner Datenbanken und die Geodatabase Detect_ships_with_SAR_imagery.gdb ein, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf Grid_5km, und wählen Sie Zu aktueller Karte hinzufügen.

    Fügen Sie "Grid_5km" zur Karte hinzu.

    Das Gitternetz wird auf der Karte angezeigt. Jede Zelle misst 5 mal 5 Kilometer.

    Gitternetz-Layer auf der Karte

    Im Augenblick enthält das Gitternetz noch keine Daten.

    Hinweis:

    Dieses leere Gitternetz wurde mit dem Werkzeug Netz erstellen erstellt.

    Verwenden Sie das Werkzeug Zusammenfassen (innerhalb), um die Anzahl der Schiffe in jeder Zelle des Gitternetzes zu bestimmen.

  2. Klicken Sie im Bereich Geoverarbeitung auf die Schaltfläche Zurück. Geben Sie Zusammenfassen (innerhalb) in das Suchfeld ein, und klicken Sie auf Zusammenfassen (innerhalb) (Analysewerkzeuge), um es zu öffnen.

    Suche nach "Zusammenfassen (innerhalb)"

    Hinweis:

    Zusammenfassen (innerhalb) (GeoAnalytics Desktop Tools) ist ein anderes Werkzeug und wird in diesem Workflow nicht verwendet.

  3. Legen Sie die folgenden Werkzeugparameter fest:
    • Wählen Sie für Eingabe-Polygone die Option Grid_5km.
    • Wählen Sie für Eingabe-Zusammenfassungs-Features die Option Detected_Ships.
    • Übernehmen Sie unter Ausgabe-Feature-Class den Standardnamen.
    • Deaktivieren Sie das Kontrollkästchen Alle Eingabe-Polygone beibehalten.
    • Wählen Sie für Shape-Einheit die Einheit Quadratmeter.

    Parameter des Werkzeugs "Zusammenfassen (innerhalb)"

  4. Klicken Sie auf Ausführen.

    Der neue Layer wird auf der Karte angezeigt, ist aber nicht vom ursprünglichen Gitternetz-Layer zu unterscheiden.

  5. Deaktivieren Sie im Bereich Inhalt den Layer Grid_5km.

    Deaktivierter Layer "Grid_5km"

    Sie können nun feststellen, dass in dem neuen Layer nur die Zellen beibehalten wurden, die ein oder mehrere Schiffe enthalten.

    Layer "Grid_5km_SummarizeWithin" auf der Karte

    Sie sehen sich die Attributtabelle für diesen Layer an.

  6. Klicken Sie im Bereich Inhalt mit der rechten Maustaste auf Grid_5km_SummarizeWithin, und wählen Sie Attributtabelle aus.

    Menüoption "Attributtabelle"

  7. Untersuchen Sie den Inhalt der Attributtabelle Grid_5km_SummarizeWithin.

    Das Attribut Anzahl der Polygone wurde durch das Werkzeug Zusammenfassen (innerhalb) hinzugefügt und enthält die Anzahl der Schiffe für jede Gitterzelle.

    Attribut "Anzahl der Polygone"

  8. Schließen Sie das Fenster mit der Attributtabelle Grid_5km_SummarizeWithin, wenn Sie mit der Prüfung der Attributtabelle fertig sind.

    Schaltfläche "Fenster schließen"

Den Layer für die Dichte von Wasserfahrzeugen symbolisieren und interpretieren

Sie symbolisieren den Layer für die Dichte von Wasserfahrzeugen und interpretieren die Ergebnisse. Zunächst geben Sie dem Layer einen aussagekräftigeren Namen.

  1. Klicken Sie im Bereich Inhalt auf den Layer Grid_5km_SummarizeWithin, um ihn auszuwählen, und klicken Sie erneut darauf, um ihn umzubenennen. Geben Sie Number of ships per grid cell ein, und drücken Sie die Eingabetaste.

    Layer umbenannt in "Number of ships per grid cell"

    Als Nächstes ändern Sie die Symbolisierung, um die Anzahl der Schiffe pro Gitterzelle darzustellen.

  2. Stellen Sie sicher, dass der Layer Number of ships per grid cell ausgewählt ist.
  3. Klicken Sie auf dem Menüband auf der Registerkarte Feature-Layer in der Gruppe Darstellung auf Symbolisierung.
  4. Wählen Sie im Bereich Symbolisierung für Primäre Symbolisierung den Eintrag Abgestufte Farben aus.

    Parameter "Primäre Symbolisierung" mit ausgewählter Option "Abgestufte Farben"

  5. Wählen Sie für Feld die Option Anzahl der Polygone.

    Parameter "Feld" mit ausgewählter Option "Anzahl der Polygone"

    Nachdem Sie nun die Karte mit der Dichte der Wasserfahrzeuge symbolisiert haben, suchen Sie nach den Stellen, an denen es das höchste Aufkommen an Schiffen gibt.

  6. Untersuchen Sie auf der Karte den Layer Number of ships per grid cell sowie die entsprechende Legende im Bereich Inhalt.

    Fertige Karte

    Die Bereiche mit der höchsten Dichte werden in Rot angezeigt, die mit der geringsten Dichte in Gelb. Sie sehen, dass sich die meisten Schiffe an den nördlichen und südlichen Einfahrten des Kanals befinden und an jeder Einfahrt ein etwa 75 Quadratkilometer großes Gebiet abdecken.

  7. Drücken Sie Strg+S, um Ihr Projekt zu speichern.

In diesem Lernprogramm haben Sie als Analyst für Panama Traffic Services SAR-Bilddaten verwendet, um die Überlastung des maritimen Verkehrs in der Panamakanalregion zu ermitteln. Sie haben eine radiometrische Kalibrierung auf ein SAR-Bild angewendet und dessen Symbolisierung geändert. Anschließend haben Sie die Schiffe im SAR-Bild mit dem Werkzeug Helle Meeresobjekte erkennen erkannt. Nachdem Sie die geometrische Terrainkorrektur auf das SAR-Bild angewendet haben, haben Sie die erkannten Schiffe mit dem Bild verglichen. Schließlich haben Sie einen Layer für die Dichte der Wasserfahrzeuge erstellt, um anzuzeigen, wo sich die erkannten Schiffe konzentrieren, den Layer symbolisiert und die Ergebnisse interpretiert.

Eine Organisation wie Panama Traffic Services hat es sich zum Ziel gesetzt, Schiffsstaus zu minimieren und einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten, indem sie verschiedene Faktoren überwacht und effiziente Managementstrategien umsetzt. Beachten Sie, dass eine Karte mit der Dichte von Wasserfahrzeugen in der Praxis nur eines der Werkzeuge ist, die zum Erreichen dieser Ziele eingesetzt werden. Beispiele für andere wichtige Faktoren sind die Wetterbedingungen, das Volumen der ein- und ausgehenden Fracht und die Umschlagskapazität der Häfen.

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