绘制森林砍伐地图
在此第一个场景中，巴西林业局的影像分析师需要检查可随时分析的 SAR 影像，以识别巴西阿克里州的森林砍伐活动。
下载并打开工程
首先，您将下载一个包含本教程所有数据的工程，并在 ArcGIS Pro 中将其打开。
- 下载 Explore_SAR_Satellite_Imagery.zip 文件，然后在计算机上找到下载的文件。
注：
大多数 Web 浏览器默认将文件下载到计算机的 Downloads 文件夹中。
- 右键单击 Explore_SAR_Satellite_Imagery.zip 文件并将其解压到计算机上的某个位置，例如 Documents 文件夹。
- 打开解压缩的 Explore_SAR_Satellite_Imagery 文件夹，双击 Explore_SAR_Satellite_Imagery.aprx 以在 ArcGIS Pro 中打开该工程。
- 如果提示，使用授权用户帐户登录 ArcGIS 组织帐户或 ArcGIS Enterprise。
注：
如果您没有 ArcGIS Pro 的访问权限或者 ArcGIS 组织帐户，请参阅软件访问权限选项。
工程随即打开。
在地图窗格中，共有三个地图选项卡：森林砍伐地图、海事监测地图和洪泛地图。 对于第一个场景，您需要查看森林砍伐地图选项卡。
浏览地图并了解符号系统
现在，您将浏览森林砍伐地图选项卡并了解如何符号化其包含的 SAR 影像。
- 如有必要，单击森林砍伐地图选项卡将其选中。
在内容窗格中，可以看到该地图包含两张影像：AcreBrazil_20210722.crf 和 AcreBrazil_20210802.crf，在世界影像底图上显示。
注：
这些可随时分析的 SAR 图层是通过来自 ICEYE 的 SAR 地面范围检测 (GRD) 数据产品获取的。
有关常用于提供 SAR 影像的 SAR GRD 和其他产品类型的详细信息，请参阅 SAR 卫星数据。
有关这些影像（或本教程中使用的任何其他影像）的详细信息，请在内容窗格中，右键单击影像名称，然后选择查看元数据。 或者，可通过双击影像名称显示图层属性窗口，以检查元数据和源信息。 在源信息的处理历史记录部分下，还可以查找有关为获取这些可随时分析的 SAR 影像而应用的准备处理操作的信息。
两张影像均表示巴西阿克里州的相同范围，即位于亚马逊雨林的中心地带。 这两张影像的采集时间分别为 2021 年 7 月 22 日和 2021 年 8 月 2 日。 在地图中，当前可以看到顶部影像 AcreBrazil_20210722.crf。
- 在地图中，查看 SAR 影像。
景观的表示方式可能看起来不正常，因为这是通过 SAR 传感器采集的，不是通过光学照相机：看起来不像是照片。 SAR 卫星定向雷达会向地表发送光波并对反射回的波进行制图。 SAR 传感器收到的波称为测量的散射回波。 SAR 影像是测量的反向散射的 2D 渲染。 雷达波在不同类型的地表上反射方式不同，从而生成不同的散射回波值。
注：
有关散射回波概念的详细信息，请参阅合成孔径雷达基础知识 (SAR) 指南。
- 在内容窗格中，检查 AcreBrazil_20210722.crf 影像的图例。
测量的散射回波值大约介于 -33 至 -4 dB 之间（测量值的单位为分贝）。 较低的值以黑色和深灰色显示，较高的值以浅灰色和白色显示。
- 在地图中，检查影像中显示的不同类型要素。
- 林区采用中灰调（中间散射回波值），并显示为粗糙表面。
- 裸露地表区域采用黑色或深灰色调（低散射回波值），并显示为平滑表面。 这些区域的森林在过去的某一时间遭到砍伐，很可能是为了退林还耕。
- 最近砍伐的区域采用浅色调（高散射回波值），显示为粗糙表面，因为可能仍存在原木和树桩。
影像显示 (A) 林区、(B) 裸露地表 和(C) 最近砍伐的区域。 在森林中的树冠上，雷达波以称为体积散射的特定方式反射：光波在树木的 3D 要素上经过多次反射并在反射过程中随即变换方向。 这将生成可在影像中看到的粗糙纹理效果。
注：
有关不同类型散射的信息，请参阅合成孔径雷达基础知识 (SAR) 指南。
- 在地图上，观测影像中间部分中最近砍伐的区域。
最近砍伐的区域在森林中形成了明显的刻痕。 林中空地的西侧为黑色线性要素（散射回波值最低），东侧为白色线性要素（散射回波值最高）。 黑线对应因存在树木而阻挡雷达波导致的阴影，白线对应雷达波到达底部之前先到达高要素顶部导致的中转效应。
提示：
一些用户可能在视觉上将砍伐区域看作凸显而不是刻痕。 从左向右查看影像，尤其注意表示树影的深色线，有助于正确解读影像。
阴影和中转等效应是典型的 SAR 畸变，之所以会出现是因为 SAR 卫星采集到侧视影像。 在此情况下，卫星从北向南下降并绕轨道运行，然后采集场景左视图（朝东）。 类似于站在飞机左侧看向窗户外面。
注：
有关不同畸变的信息，请参阅合成孔径雷达基础知识 (SAR) 指南。
- 观测其他一些相关要素。
- 河流沿岸的一片森林似乎逃过了被砍伐的命运，可能是因为河岸过于陡峭，不适合农耕。
- 作为河流支流的小溪流沿岸同样保留下小片的森林。
河流 (A) 和溪流（B 和 C）沿岸的林带。 您将检查用于更详细地符号化此影像的设置。
- 在内容窗格中，如有必要，单击 AcreBrazil_20210722.crf 图层将其选中。
- 在功能区栅格图层选项卡的渲染组中，单击符号系统按钮。
随即显示符号系统窗格。
- 在符号系统窗格中，检查影像当前是否显示为拉伸，配色方案为黑到白。
正如您之前在图例中看到的那样，这意味着影像中的所有要素均以黑到白色调显示，测得的较低散射回波值以黑色显示，较高值以白色显示，二者之间的中间值采用灰色梯度。
- 检查拉伸类型和标准差数参数。
这些设置遵循一般建议显示 SAR 影像，标准差设置为拉伸类型，标准差数值设置为 1。
- 在内容窗格中，单击 AcreBrazil_20210802.crf 将其选中。
符号系统窗格将更新为显示该第二张影像的设置。 您可以观察到该影像所用的符号系统与第一张影像类似。
接下来，您将比较两张影像并可视化感兴趣区域在 2021 年 7 月 22 日到 8 月 2 日（两张影像的采集时间）之间的变化情况。
比较 SAR 影像
现在，您需要使用卷帘工具比较这两张影像。
- 在内容窗格中，确认选中 AcreBrazil_20210722.crf 图层。
- 在功能区栅格图层选项卡的比较组中，单击卷帘。
- 在地图中，抓住卷帘控点并自上而下或从一侧到另一侧重复拖动，以剥离 7 月 22 影像并显示 8 月 2 日影像。
提示：
要使用卷帘工具，必须选中要剥离的图层。
进行卷帘时，可以观察到两张影像之间的差异。 在研究区域的中心，森林砍伐活动明显朝西扩展。
值得注意的是，这一变化是仅在 12 天时间内发生的。
- 在浏览完影像后，在功能区的地图选项卡中的导航组中，单击浏览按钮以退出卷帘模式。
在此第一个场景中，您浏览了可随时分析的 SAR 影像以可视化森林砍伐活动区。 巴西林业局的影像分析师会定期检查此类影像，以精确跟踪森林砍伐和其他林业活动，并向政策制定者提供高度准确的报告。 诸多 SAR 卫星具有较短的重复间隔，可以几乎实时地采集森林砍伐等活动的影像。 例如，ICEYE 每隔 1 至 22 天就会对地球上的所有位置采集一次影像，Sentinel-1 是每隔 6 至 12 天。 在上空尝尝覆盖厚厚的云层的亚马逊雨林等类似区域中，SAR 影像特别有价值，因为它可以穿透云层。
监测海事活动
在第二个场景中，您将以巴拿马运河管理局影像分析师的身份定位和监测正在等待通过巴拿马运河的船舶。 您将更改可随时分析的 SAR 影像的符号系统并评估其中是否存在船舶。
符号化影像
首先，对于此第二个场景，您将切换至地图并更改可随时分析的 SAR 影像的默认符号系统配色方案，以更好地可视化测得的回波散射。
- 单击海事监测地图选项卡。
随即显示该地图。 其中包含单一 SAR 影像 PanamaCanal_20220207.crf，它在影像底图上显示。
注：
与在上一场景中使用的影像类似，此可随时分析的 SAR 影像派生自基于 ICEYE 卫星任务的 SAR GRD 数据产品。
- 在内容窗格中，单击 PanamaCanal_20220207.crf 图层的符号。
提示：
这是另一种打开符号系统窗格的方法。
随即显示符号系统窗格。
- 在符号系统窗格中，对于配色方案，展开下拉列表并确认选中显示名称选项。 选择 Viridis 配色方案。
地图上的 PanamaCanal_20220207.crf 图层即会更新。
解释数据
现在，您需要检查影像以识别船舶。
- 在地图中，观察更新后的影像。
回波散射值最高的区域以亮黄色显示，回波散射值最低的区域采用深蓝色调。 海洋采用深蓝和绿色调显示。 陆地采用黄色和浅绿色调相识。 在海洋中，船舶以亮黄色显示。 在这里值同样以分贝为单位表示。
在此图像中，最高回波散射值对应名为双次散射的散射类型。 在此类散射中，雷达信号第一次从垂直目标反射到光滑表面上，第二次从光滑表面反射回传感器。 此散射类型可以在人造结构（例如船舶或建筑物）上发生。
注：
有关双次散射的详细信息，请参阅“合成孔径雷达基础知识 (SAR)”指南中的散射类型一节。
- 在地图中，使用鼠标滚轮键进行放大和缩小，并在整个影像上平移以观察恰好位于巴拿马运河入口处的船舶。
大多数船舶显示为又小又细的黄色形状。 但是，由于双次散射效应，一些船舶可能显示为亮色加号或星形，如以下示例图像所示。
注：
一些船舶会发出双次散射，回波散射包含高值，这些值有时可能解释为亮色加号或星形。 这表示 SAR 成像固有的常见图像伪影。
您将保存工程。
- 在快速访问工具栏上单击保存按钮。
在此第二个场景中，您符号化并探索了可随时分析的 SAR 影像，以查找并定位正在等待通过巴拿马运河的船舶。 这一 SAR 影像应用可提供物流信息，以供各个公司跟踪商品和货物的运输情况。 还可用于监测进行非法、未经报告或不受监管的捕鱼活动的潜在船舶。
识别洪泛区
在上一场景中，您以联邦应急管理机构 (FEMA) 影像分析师的身份识别了飓风哈维在德克萨斯州弗里波特市造成的洪泛区。 您将利用在飓风前后采集的可随时分析的 SAR 影像，了解极化波段并派生两个彩色合成影像。 然后，您将使用卷帘工具可视化洪泛区。
创建彩色合成影像
首先，您将切换到该第三个场景对应的地图，了解极化波段并根据飓风前后影像创建彩色合成影像。
- 单击洪泛地图选项卡。
随即显示该地图。 其中包含两张可随时分析的 SAR 影像：飓风前影像 Texas_20170805.crf 和飓风后影像 Texas_20170829.crf。 这两张影像是分别于 2017 年 8 月 5 日和 29 日采集的。
注：
这两张可随时分析的 SAR 影像是基于欧洲航空局 Copernicus Sentinel-1 任务的 SAR GRD 数据产品获取的。
目前，地图中打开并显示了飓风后影像 Texas_20170829.crf。 为了更好地了解该影像的结构，您需要查看符号系统窗格。
- 在内容窗格中，单击 Texas_20170829.crf 图层的符号。
随即显示符号系统窗格。
- 在符号系统窗格中，检查设置。
该影像当前使用拉伸符号系统显示，配色方案为黑色到白色。
- 对于波段，展开下拉列表。
该影像由两个波段组成：VV 和 VH。
单一 SAR 影像可以包含多个波段，每个波段表示雷达波的不同极化。 在此情况下，一个波段为共面极化 (VV)，另一个波段为交叉极化 (VH)。 每个波段可以高亮显示地表上的不同要素，因此全部包含有用信息。
注：
有关极化的详细信息，请参阅合成孔径雷达基础知识 (SAR) 指南。
可以单独可视化每个波段。 目前，地图上正在显示的是 VV。 您将切换至 VH。
- 对于波段，选择 VH。
地图随即更新。 可以看到，VV 和 VH 极化均高亮显示了不同的景观元素。
第一张图显示 VV 波段，第二张图显示飓风后 Texas_20170829.crf 影像的 VH 波段。 注：
某些 SAR 影像仅包含一个波段，某些影像包含两个或多个波段。 具体取决于所用主动传感类型。 主动传感可用于控制发射的电磁波的极化。
- （可选）使用类似步骤可视化飓风前 Texas_20170805.crf 影像的 VV 和 VH 波段。
尽管可以单独查看每个波段，但是组合后可创建更为丰富的景观视图，可用于更清晰地分辨表面特征，例如水、陆地和城市结构。 要实现该目的，可创建彩色合成影像，其中每个波段会分配有红色、绿色或蓝色显示通道。 首先，您将为飓风后影像创建彩色合成影像。
- 在功能区分析选项卡的地理处理组中，单击工具。
将出现地理处理窗格。
- 在地理处理窗格的搜索框中，输入创建彩色合成影像。 在结果列表中，单击创建彩色合成影像 (Image Analyst) 工具将其打开。
- 在参数选项卡中，对于输入栅格，选择 Texas_20170829.crf。
该工具将自动填充剩余参数。 您将更改其中一些值。
- 设置以下参数值：
- 对于输出栅格，确认值为 Texas_20170829_RGB.crf。
- 对于方法，选择波段名称。
- 对于红色表达式，确认值为 VV。
- 对于绿色表达式，确认值为 VH。
- 对于蓝色表达式，键入 VV-VH。
对于方法参数，选择波段名称时意味着您将按名称指定波段，例如 VV 和 VH。
由于原始影像具有两个波段（VV 和 VH），没有第三个波段可指派给蓝色表达式。 但是，您可以在其中填充数学公式 VV-VH。 这意味着对于影像中的每个像素，将从 VV 波段值中减去 VH 波段值。 结果将用作第三个波段，以通过蓝色通道显示，并进一步高亮显示景观的相关要素。
注：
所用的波段公式取决于 SAR 输入数据的单位。 如果您的输入 SAR 数据以分贝为单位，则波段组合应为 VV（表示红色）、VH（表示绿色）和 VV-VH（表示蓝色）。 如果您的输入 SAR 数据使用线性单位，则使用 VV（表示红色）、VH（表示绿色）和 VV/VH（表示蓝色）。
- 单击运行。
地图中将显示新栅格图层 Texas_20170829_RGB.crf。
彩色合成影像以蓝紫显示水体（海洋、河流和洪泛区），以绿色显示植被和森林区域，以黄色显示城市结构。 粉色可以为经过定向优化的城市结构（根据雷达视向正交定向），水中的残骸或被淹没的植被。
现在，您将为飓风前 Texas_20170805.crf 影像创建彩色合成影像。
- 在地理处理窗格的参数选项卡上，对于输入栅格，选择 Texas_20170805.crf。 保留其他参数的当前值，然后单击运行。
地图中将显示新栅格图层 Texas_20170805_RGB.crf。
接下来，您将微调彩色合成图层的符号系统，使其变得更加有意义。
微调符号系统
要比较飓风前后的彩色合成影像，您必须确保它们使用相同的符号系统。 已知其包含相同的波段，但是仍旧必须调整符号系统，保证两张影像之间的值范围相同。
- 打开和关闭 Texas_20170829_RGB.crf 以与 Texas_20170805_RGB.crf 进行比较。
目前，值范围不同。 例如，您可以看到植被覆盖土地在一张影像中以深绿色显示，在另一张影像中以浅绿色显示。
- 在内容窗格中，单击 Texas_20170829_RGB.crf 的符号之一。
随即显示符号系统窗格。
- 在符号系统窗格中，单击选项按钮，然后选择从图层导入。
- 在地理处理窗格中，对于从图层应用符号系统工具，选择以下参数值：
- 对于输入图层，确认选中 Texas_20170829_RGB.crf。
- 对于符号系统图层，选择 Texas_20170805_RGB.crf。
- 对于按数据更新符号系统范围，确认选择维护范围。
- 单击运行。
两张彩色合成影像现在使用相同的符号系统和相同的范围值。 例如，植被覆盖的土地以大致相同的浅绿色调显示。
接下来，您将检查影像并解读数据。
比较彩色合成影像
您将使用卷帘工具可视化飓风前后彩色合成影像之间的差异。
- 在内容窗格中，单击 Texas_20170805_RGB.crf 图层将其选中。
- 在功能区栅格图层选项卡的比较组中，单击卷帘。
- 在地图中，抓住卷帘控点并自上而下或从一侧到另一侧重复拖动，以剥离飓风前影像并显示飓风后影像。
观察差异并识别洪泛区。 尝试区分可用作参考点的要素。 先前为旱地的许多区域已经变为蓝色，表示它们在飓风过后浸没在水中，或变为紫色，表示洪泛区内存在植被或残骸。
- 在浏览完影像后，在功能区的地图选项卡中的导航组中，单击浏览按钮以退出卷帘模式。
您将保存工程。
- 在快速访问工具栏上单击保存按钮。
注：
有关使用 SAR 影像进行洪水制图的详细信息，请参阅解读用于洪水制图的 SAR 数据文档页面。
在该第三个场景中，您基于共面极化波段和交叉极化波段可随时分析的 SAR 回波散射创建了两张彩色合成影像，并确保了两张影像之间的值范围保持相同。 然后，您使用了卷帘工具比较飓风前后影像并识别洪泛区。 用于生成洪水地图的一些先进分析技术均基于此类解读。 洪水地图用途广泛，例如支持灾难管理、搜索和救援作业，或帮助抵押贷款机构确定保险要求。
在本教程中，您探索了可随时分析的 SAR 影像的三种应用：绘制森林砍伐地图、监测海事活动以及识别洪泛区。 您学会了几种方法来更改影像的符号系统以及高亮显示相关要素。 您随后使用工具与地图进行交互探索并解读了数据。
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