下载轨道文件并应用轨道校正

首先,您将在 ArcGIS Pro 中下载并打开工程。 然后,您将通过更新其轨道信息来开始 SAR 影像的准备处理。

下载并打开工程

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。

  1. 下载 Process_Sentinel_1_SAR_Data.zip 文件并在您的计算机中找到已下载的该文件。
    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。

  2. 右键单击 Process_Sentinel_1_SAR_Data.zip 文件并将其解压缩到计算机上的某个位置,例如 C 盘。
  3. 打开解压缩的 Process_Sentinel_1_SAR_Data 文件夹,然后双击 Process_Sentinel_1_SAR_Data.aprx 以在 ArcGIS Pro 中打开该工程。

    Process_Sentinel_1_SAR_Data.aprx 文件

  4. 如果出现提示,请使用授权用户帐户登录到您的 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。

    初始工程视图

    目前,该地图仅包含以德克萨斯州加尔维斯顿湾为中心的默认地形底图。 您将在本教程中处理的 SAR 图像包含在工程中;您需要将其添加至地图。

  5. 单击功能区上的视图选项卡。 在窗口组中,单击目录窗格

    “目录窗格”按钮

    随即显示目录窗格

  6. 目录窗格中,单击文件夹旁的箭头将其展开。 类似地,展开 Process_Sentinel_1_SAR_DataData

    Folders、Process_Sentinel_1_SAR_Data 和 Data 文件夹已展开

    Data 文件夹包含您将在本教程中使用的所有数据。 SAR 图像包含在 S1B_S6_GRDH_1SDH_20170823T002549_20170823T002612_007060_00C6FB_C69E.SAFE 文件夹中。

    注:

    该图像是欧洲航天局哥白尼 Sentinel-1 任务的地面范围探测 (GRD) SAR 数据产品,源自 Copernicus Open Access Hub。 有关常用于提供 SAR 影像的 SAR GRD 和其他 SAR 产品的详细信息,请参阅 SAR 卫星数据。 产品文件夹的长名称对应于场景的粒度名称。 有关 Level-1 产品格式中的命名约定和产品文件夹文件结构的详细信息,请参阅 ESA Sentinel 帮助。

  7. 展开 S1B_S6_GRDH_1SDH_20170823T002549_20170823T002612_007060_00C6FB_C69E.SAFE 文件夹,右键单击 manifest.safe 并选择添加至当前地图

    “添加至当前地图”选项

    在图像显示在地图上之前,将出现一个窗口,提示您构建金字塔并计算统计数据。

    金字塔指不同比例下分辨率降低的数据概视图,用于提高绘制速度。 对影像执行某些任务需要统计数据,例如使用拉伸渲染图像。

    注:

    了解有关构建金字塔和计算统计数据的详细信息。

  8. 构建金字塔和计算统计数据窗口中,对于金字塔,确认构建选项处于选中状态。 对于统计数据,确认计算选项处于选中状态。

    “构建金字塔和计算统计数据”窗口

    提示:

    根据您的 ArcGIS Pro 设置,默认情况下,可能会执行其中一个或两个选项,并且不会将其列出。 通过单击功能区上的工程,然后选择选项栅格和影像以及栅格数据集,可以更改这些设置。

  9. 单击确定

    几分钟后,图像将显示在地图上。

    地图上的初始 SAR 图像

    您需要为该图层指定一个更加有意义的名称。

  10. 内容窗格中,单击一次 S6_manifest 图层以将其选中,然后再次单击该图层以切换至编辑模式。 键入 Galveston_Bay_S1_GRD 并按 Enter 键。

    已重命名 Galveston_Bay_S1_GRD

    提示:

    要查看有关 SAR 图像的详细信息,请右键单击 Galveston_Bay_S1_GRD,选择属性,然后单击选项卡。

下载轨道文件

当准备 SAR 图像以进行分析时,一个重要的步骤是应用轨道校正。 无论卫星的轨道如何微调,卫星的位置都会发生漂移。 这可能是由于大气阻力和太阳风、由于引力场不均匀而导致的地球球体不完美或者太阳系中其他通过其引力扰乱卫星轨道的大质量物体造成的。 由于存在此类漂移,因此需要进行定期调整以使卫星保持在正确的轨道上。 因此,必须拥有最新的轨道文件,才能获得捕获图像时卫星的精确位置。

您需要下载已更新的轨道状态矢量 (.osv) 文件,其中包含精确的轨道信息,例如 Sentinel-1 卫星的速度和位置。 您将使用 Image Analyst 工具箱中的下载轨道文件工具来完成此操作。 读取图像元数据后,该工具可标识相应 Sentinel-1 .osv 文件并将其下载到本地图像文件夹。

  1. 单击功能区上的视图选项卡。 在窗口组中,单击地理处理按钮。

    “地理处理”按钮

    将出现地理处理窗格。

  2. 地理处理窗格中单击工具箱选项卡。

    “工具箱”选项卡

  3. 展开 Image Analyst 工具合成孔径雷达工具集。

    “合成孔径雷达”工具集

    此工具集包含您将在整个教程中使用的 SAR 地理处理工具。

  4. 单击下载轨道文件工具以将其打开。

    “下载轨道文件”工具

  5. 设置以下工具参数:
    • 对于输入雷达数据,选择 Galveston_Bay_S1_GRD
    • 对于轨道类型,确认已选择 Sentinel Precise
    • 展开登录凭据。 对于用户名密码,每次都键入 gnssguest

    “下载轨道文件”参数

  6. 单击运行

    随即将轨道文件下载到输入 SAR 图像的位置。

    提示:

    对于轨道类型参数,系统提供两个 OSV 选项:Sentinel PreciseSentinel Restituted。 Restituted .osv 文件可在影像采集后三小时内通过欧洲航天局 (ESA) 获得。 Precise .osv 文件可在影像采集后三周内通过 ESA 获得。 如果可用,最好使用 Sentinel Precise,其精度是 Sentinel Restituted 的 20 倍。 有关这些选项的详细信息,请参阅精密轨道产品和要求。 Sentinel-1 .osv 文件通过 Copernicus Sentinels POD Data Hub 下载。

应用轨道校正

接下来,您将使用应用轨道校正工具更新包含 .osv 文件的 SAR 图像中的轨道信息。

  1. 地理处理窗格中,单击后退按钮。

    “返回”按钮

  2. 合成孔径雷达下,单击应用轨道校正工具。

    “应用轨道校正”工具

  3. 设置以下工具参数:
    • 对于输入雷达数据,选择 Galveston_Bay_S1_GRD
    • 确认使用已下载的轨道文件填充输入轨道文件参数。

    “应用轨道校正”参数

    提示:

    或者,可以通过单击输入轨道文件参数旁的浏览按钮以浏览至驱动器上的轨道文件。

    “浏览”按钮

    浏览至 ProjectFoldersDataS1B_S6_GRDH_1SDH_20170823T002549_20170823T002612_007060_00C6FB_C69E.SAFE。 轨道文件名为 S1B_OPER_AUX_POEORB_OPOD_20210309T091152_V20170821T225942_20170823T005942.EOF

  4. 单击运行

    该工具运行后,将显示消息应用轨道校正已完成。 将不会创建任何新图层,但会更新原始图像。 虽然肉眼可能看不到变化,但是此步骤对于后续处理和分析的精度非常重要。

    注:

    图像渲染的颜色可能看起来略有改变,但对像素值或工作流的其余部分没有影响。

    提示:

    或者,可以查看驱动器上发生的变化。 打开 Microsoft File Explorer 窗口并浏览至 S1B_S6_GRDH_1SDH_20170823T002549_20170823T002612_007060_00C6FB_C69E.SAFE 文件夹。 您将看到新创建的 manifest.safe.aux.xml 文件。 该文件可以使用任何文本编辑器打开,并将显示已使用新的轨道状态矢量信息更新了元数据。

    XML 元数据显示已应用轨道校正

  5. 快速访问工具栏上,单击保存工程

    “保存工程”按钮

在工作流的第一部分中,您下载并打开了 ArcGIS Pro 工程。 然后,您下载了包含精确轨道信息的 .osv 文件,并使用了该文件对 SAR 图像应用轨道校正。


完成 SAR 处理

接下来,您将对 SAR 图像应用多种工具,以将其转换为可供分析的图层。 这些工具将移除热噪声、应用辐射校正、应用辐射地形扁率、去除图像的斑点、应用几何地形校正并转换 SAR 单位。

移除热噪声

首先,您需要校正输入 SAR 数据中由热噪声引起的反向散射干扰,以获得更加流畅的图像。 可以使用移除热噪声工具来完成此操作。 热噪声或仪器噪声是由电子的微观运动引起的,主要是由于卫星内部电路的温度。 热噪声在低反向散射区域(例如海洋等永久性水体)和交叉极化场景中最为明显。

  1. 地理处理窗格中,单击后退按钮。
  2. 单击移除热噪声工具。

    “移除热噪声”工具

  3. 设置以下工具参数:
    • 对于输入雷达数据,选择 Galveston_Bay_S1_GRD
    • 确认输出雷达数据已自动填充。
    • 对于极化波段,选中 HHHV 框。

    “移除热噪声”参数

    Sentinel-1 卫星以两种极化传输信号,在本例中为 HHHV,它们在 SAR 图像中存储为两个独立的栅格波段。 您将移除两个极化波段中的热噪声。

  4. 单击运行

    几分钟后,随即出现新的 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR.crf 栅格图层。

    地图上的 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR.crf 图层

    您将检查两个 SAR 图层之间的差异。 首先,您将向两个图层应用类似的符号系统。

  5. 内容窗格中,验证是否已选择 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR.crf 图层。

    Galveston_Bay_S1_GRD_TNR.crf 图层

  6. 在功能区上,单击栅格图层选项卡。 在渲染组中,单击符号系统按钮。

    符号系统按钮

    随即出现 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR.crf 图层的符号系统窗格。

  7. 符号系统窗格中,设置以下参数:
    • 对于主符号系统,选择拉伸
    • 对于波段,选择 HV 极化。
    • 对于 Gamma,键入 2.0

    Galveston_Bay_S1_GRD_TNR.crf 图层的“符号系统”窗格

    此渲染仅显示 HV 极化波段,出于本教程的目的,可以对图层之间进行清晰的比较。 您还需要增大 gamma(对比度)以使图像变亮。 在地图上,Galveston_Bay_S1_GRD_TNR.crf 图层将更新为其新显示。

    使用拉伸符号化的 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR.crf 图层

    接下来,您需要符号化另一个图层。

  8. 内容窗格中,取消选中 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR.crf 图层旁的复选框以将其关闭。 单击 Galveston_Bay_S1_GRD.crf 图层以将其选中。

    Galveston_Bay_S1_GRD 图层

    现在,您可以在地图上看到 Galveston_Bay_S1_GRD.crf 图层,其当前符号系统设置显示在符号系统窗格中。

  9. 符号系统窗格中,设置以下参数:
    • 对于主符号系统,选择拉伸
    • 对于波段,选择 HV 极化。
    • 对于标准差数量,键入 2
    • 对于 Gamma,键入 2.0

    Galveston_Bay_S1_GRD.crf 图层的“符号系统”窗格

    在地图上,该图层将更新为其新显示。 您将比较两个图像,查看热噪声移除明显的位置示例。

  10. 在功能区地图选项卡的导航组中,单击书签,然后选择书签 1

    “书签 1”按钮

    地图随即更新至书签指定的位置,显示了北侧的加尔维斯顿湾和南侧的墨西哥湾。

  11. 内容窗格中,选中 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR.crf 图层旁的复选框以将其重新打开。 单击图层以将其选中。

    Galveston_Bay_S1_GRD_TNR.crf 图层

  12. 在功能区上,单击栅格图层选项卡。 在比较组中,单击卷帘按钮。

    卷帘按钮

  13. 在地图上,从一侧到另一侧重复拖动卷帘控点以剥离顶部图层并显示下方图层。

    滑动控点

    水体上方的热噪声已减少(以黑色和深色色调表示)。

  14. 完成检查图像后,请在内容窗格中右键单击 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR.crf 并选择缩放至图层

    “缩放至图层”选项

应用辐射校正

接下来,您将使用应用辐射校正工具。 需要校准 SAR 数据来获取有意义的反向散射,该反向散射可以与图像中要素的物理属性相关。

  1. 符号系统窗格底部,单击地理处理选项卡以返回到地理处理窗格。

    “地理处理”选项卡

  2. 地理处理窗格中,单击后退按钮。
  3. 单击应用辐射校正工具以将其打开。

    “应用辐射校正”工具

  4. 设置以下工具参数:
    • 对于输入雷达数据,选择 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR.crf
    • 确认输出雷达数据已自动填充。
    • 对于极化波段,选中 HHHV 框。
    • 对于校正类型,确认选择 Beta nought

    您正在使用默认 Beta nought 校正,稍后执行辐射地形扁率时将需要该此校正。

    注:

    有关校正选项的详细信息,请参阅应用辐射校正工具文档。

    “应用辐射校正”工具参数

  5. 单击运行

    几分钟后,随即出现新的 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR_CalB0.crf 栅格图层。 您需要使用拉伸来渲染此图层。

  6. 内容窗格的 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR1_CalB0.crf 下,单击其中一个图层符号以打开符号系统窗格。

    图层符号

    提示:

    这是另一种打开符号系统窗格的方法。

  7. 符号系统窗格中,设置以下参数:
    • 对于主符号系统,选择拉伸
    • 对于波段,选择 HV 极化。
    • 对于 Gamma,键入 2.0

    您需要使用卷帘工具比较最后两个图像。

  8. 内容窗格中,单击 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR_CalB0.crf 图层以将其选中。
  9. 如有必要,请在功能区栅格图层选项卡的比较组中,单击卷帘按钮。
    注:

    自您上次使用以来,卷帘功能应该保持打开状态。 如果是这样,则无需再次单击卷帘按钮。

  10. 在地图上,从一侧到另一侧重复拖动卷帘控点以剥离顶部图层并显示下方图层。

    校正后的“卷帘”工具

    影像中没有视觉差异。

  11. 内容窗格中,比较 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR_CalB0.crfGalveston_Bay_S1_GRD_TNR.crf 的值。

    “内容”窗格中的值

    辐射校正进程显著改变了值范围,因为其对反向散射值进行了归一化处理。 但是,并未改变图像像素之间的相对值,这就是卷帘工具未显示与预校正图像有任何差异的原因。

应用辐射地形扁率

接下来,您需要使用应用辐射地形扁率工具校正输入 SAR 数据中由于地形导致的辐射变形。 由于 SAR 传感器的侧视性质,面向传感器的地面要素将人工调整为更亮,而背对传感器的地面要素将人工调整为更暗。 辐射地形扁率将对反向散射值进行归一化以消除这些变形

要执行辐射地形扁率,您将需要 DEM 图层,该图层可提供有关 SAR 图像覆盖范围的高程数据。 已下载的工程包含要添加至地图的 DEM 图层。

  1. 符号系统窗格底部,单击目录选项卡以返回到目录窗格。

    “目录”选项卡

  2. 目录窗格中,展开 FoldersProcess_Sentinel_1_SAR_DataData
  3. 右键单击 Texas_DEM_90m.tif 并选择添加至当前地图

    “添加到当前地图”选项

    DEM 图层随即出现在地图上。

  4. 内容窗格的 Texas_DEM_90m.tif 下,单击符号。

    DEM 符号

  5. 符号系统窗格中,对于配色方案,单击下拉箭头并选中显示名称旁的复选框。 选择高程 #10 配色方案。

    Texas_DEM_90m.tif 的“符号系统”窗格

    在地图上,图层将使用新的符号系统进行更新。

    已符号化 Texas_DEM_90m.tif 图层

    注:

    DEM 是地球裸露地面地形表面的制图表达,不包括树木、建筑物和任何其他表面对象。 Texas_DEM_90m.tif 图层是分辨率为 90 米的 Copernicus Global DEM。 每个像素表示该位置处的海拔高度(以米为单位)。

    目前,DEM 图层将隐藏 SAR 影像图层。

  6. 内容窗格中,将 Texas_DEM_90m.tif 图层拖动到所有 SAR 图层下方。

    内容窗格已重新排序

    地图随即进行更新,以显示 DEM 上方的顶部 SAR 图像。

    地图显示了 DEM 上方的顶部 SAR 图像

    接下来,您将运行应用辐射地形扁率工具。

  7. 符号系统窗格底部,单击地理处理选项卡。 在地理处理窗格中,单击后退按钮。
  8. 单击应用辐射地形扁率工具以将其打开。

    “应用辐射地形扁率”工具

  9. 设置以下工具参数:
    • 对于输入雷达数据,选择 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR_CalB0.crf
    • 确认输出雷达数据已自动填充。
    • 对于 DEM 栅格,选择 Texas_DEM_90m.tif
    • 确认选中应用大地水准面校正框。
    • 对于极化波段,选中 HHHV 框。
    • 对于校正类型,确认选择 Gamma nought
    注:

    此 DEM 图层的分辨率为每像素 90 米,对于此工作流来说已足够。 为了进一步提高精度,您可以使用更高分辨率的 DEM 数据。

    “应用辐射地形扁率”工具参数

  10. 单击运行

    此工具可能需要几分钟的处理时间。 处理完成后,新的 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR_CalB0_RTFG0.crf 栅格图层将显示在地图上。 您需要采用类似于之前图层的方式来渲染此图层。

  11. 内容窗格的 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR_CalB0_RTFG0.crf 下,单击其中一个图层符号以打开符号系统窗格。

    Galveston_Bay_S1_GRD_TNR_CalB0_RTFG0.crf 图层符号

  12. 符号系统窗格中,设置以下参数:
    • 对于主符号系统,选择拉伸
    • 对于波段,选择 HV 极化。
    • 对于 Gamma,键入 2.0

    您需要将此图像与上一个图像进行比较,查看辐射地形扁率明显的位置示例。

  13. 在功能区的地图选项卡中,单击书签并选择书签 2

    “书签 2”按钮

    地图随即更新至书签指定的位置,显示了麦卡蒂路垃圾填埋场山及其周围环境。

  14. 内容窗格中,选择 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR_CalB0_RTFG0.crf 图层。

    Galveston_Bay_S1_GRD_TNR_CalB0_RTFG0.crf 图层

  15. 如有必要,请在功能区的栅格图层选项卡中,单击卷帘按钮。
  16. 在地图上,从一侧到另一侧重复拖动卷帘控点以剥离顶部图层并显示下方图层。

    扁率后的“卷帘”工具

    位于该范围中心的麦卡蒂路垃圾填埋场山的某些区域的亮度发生了变化。 这是因为在受透视收缩和停留影响的区域中,对辐射测量值进行了校正。

    注:

    有关不同变形类型的信息,请参阅合成孔径雷达基础知识 (SAR) 指南。

  17. 完成检查图像后,请在内容窗格中右键单击 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR_CalB0_RTFG0.crf 并选择缩放至图层

去除影像的斑点

接下来,您将使用去斑工具来校正输入 SAR 数据的斑点。 斑点是指整个 SAR 图像中可见的颗粒状或椒盐效应。 为单个像素记录的反向散射是雷达波与地面场景该像素内的多个要素或对象相互作用的结果。 当这些相互作用产生建设性干扰时,将会形成较亮的像素。 当它们产生破坏性干扰时,将会形成较暗的像素。 灰色阴影对应于既不完全具有建设性也不完全具有破坏性的干扰。

  1. 符号系统窗格底部,单击地理处理选项卡。 在地理处理窗格中,单击后退按钮。
  2. 单击去斑工具以将其打开。

    “去斑”工具

  3. 设置以下工具参数:
    • 对于输入雷达数据,选择 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR_CalB0_RTFG0.crf
    • 确认输出雷达数据已自动填充。
    • 对于极化波段,选中 HHHV 框。

    “去斑”工具参数

  4. 单击运行

    几分钟后,地图上随即出现新的 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR_CalB0_RTFG0_Dspk.crf 栅格图层。 您需要采用类似于之前图层的方式来渲染此图层。

  5. 内容窗格的 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR_CalB0_RTFG0_Dspk.crf 下,单击其中一个图层符号以打开符号系统窗格。

    Galveston_Bay_S1_GRD_TNR_CalB0_RTFG0_Dspk.crf 符号

  6. 符号系统窗格中,设置以下参数:
    • 对于主符号系统,选择拉伸
    • 对于拉伸类型,选择标准差
    • 对于波段,选择 HV 极化。
    • 对于 Gamma,键入 2.0

    您需要将此图像与上一个图像进行比较,查看去斑明显的位置示例。

  7. 在功能区的地图选项卡中,单击书签并选择书签 3

    “书签 3”按钮

    地图随即更新至书签指定的位置,位于三一河国家野生动物保护区内。

  8. 内容窗格中,选择 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR_CalB0_RTFG0_Dspk.crf 图层。

    Galveston_Bay_S1_GRD_TNR_CalB0_RTFG0_Dspk.crf 图层

  9. 如有必要,请在功能区的栅格图层选项卡中,单击卷帘按钮。
  10. 在地图上,从一侧到另一侧重复拖动卷帘控点以剥离顶部图层并显示下方图层。

    “书签 3”处的“卷帘”工具

    已过滤掉三一河国家野生动物保护区土地上方的颗粒或斑点。

  11. 完成检查图像后,请在内容窗格中右键单击 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR_CalB0_RTFG0_Dspk.crf 并选择缩放至图层

应用几何地形校正

在工作流的早期,您使用了 DEM 图层来校正辐射变形。 您将再次使用 DEM 图层,这次是为了校正几何变形并对输入 SAR 数据进行正射校正。 正射校正是校正由于传感器视角和地面地形视角差异而引起的地面对象位置显著变化的过程。 可以使用应用几何地形校正工具执行正射校正。

  1. 符号系统窗格底部,单击地理处理选项卡。 在地理处理窗格中,单击后退按钮。
  2. 单击应用几何地形校正工具以将其打开。

    “应用几何地形校正”工具

  3. 设置以下工具参数:
    • 对于输入雷达数据,选择 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR_CalB0_RTFG0_Dspk.crf
    • 确认输出雷达数据已自动填充。
    • 对于极化波段,选中 HHHV 框。
    • 对于 DEM 栅格,选择 Texas_DEM_90m.tif
    提示:

    只要雷达场景中包含地貌,您就应该使用 DEM。 如果未指定 DEM 或者位于指定 DEM 未覆盖的区域,则将创建从元数据连接点插值的近似 DEM。 您应该仅针对完整的海洋雷达场景使用连接点方法。

    “应用几何地形校正”工具参数

  4. 单击运行

    几分钟后,地图上随即出现新的 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR_CalB0_RTFG0_Dspk_GTC.crf 栅格图层。 您需要采用类似于之前图层的方式来渲染此图层。

  5. 内容窗格的 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR_CalB0_RTFG0_Dspk_GTC.crf 下,单击其中一个图层符号以打开符号系统窗格。
  6. 符号系统窗格中,设置以下参数:
    • 对于主符号系统,选择拉伸
    • 对于拉伸类型,选择标准差
    • 对于波段,选择 HV 极化。
    • 对于 Gamma,键入 2.0

    您需要将此图像与上一个图像进行比较,查看几何地形校正明显的位置示例。

  7. 在功能区的地图选项卡中,单击书签并选择书签 4

    “书签 4”按钮

    地图随即更新至书签指定的位置,显示了联合太平洋铁路桥。 为了获得清晰的参考点,您需要更改底图。

  8. 单击功能区上的地图选项卡。 在图层组中,单击底图并选择影像混合

    “影像混合”按钮

    地图随即更新。 新底图包含混合参考图层,其中显示了重要的要素和标注。 联合太平洋铁路桥斜向穿过湖面。

    联合太平洋铁路桥穿过湖面

  9. 内容窗格中,选择 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR_CalB0_RTFG0_Dspk_GTC.crf 图层。

    Galveston_Bay_S1_GRD_TNR_CalB0_RTFG0_Dspk_GTC.crf 图层

  10. 如有必要,请在功能区的栅格图层选项卡中,单击卷帘按钮。
  11. 在地图上,从一侧到另一侧重复拖动卷帘控点以剥离顶部图层并显示下方图层。

    联合太平洋铁路桥现在已与混合参考图层对齐

    影像中的联合太平洋铁路桥现在已进行更加精确的地理定位并与混合参考图层对齐。 此外,在迈克尔·蒙克利夫公园旁边的西岸,变形已经得到校正。

  12. 完成检查图像后,请在内容窗格中右键单击 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR_CalB0_RTFG0_Dspk_GTC.crf 并选择缩放至图层

    SAR 图像将显示在影像底图上方,其中混合参考图层显示在顶部。

    地图上的 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR_CalB0_RTFG0_Dspk_GTC.crf 图层

  13. 在功能区地图选项卡的导航组中,单击浏览按钮以退出卷帘模式。

    “浏览”按钮

转换 SAR 单位

接下来,您将使用转换 SAR 单位工具在线性和分贝 (dB) 之间转换 SAR 数据的比例。 由于 dB 是对数单位,因此它是一种操作和可视化大数字和大动态范围的便捷方法。 因此,将单位转换为 dB 将简化 SAR 图像解译并改善其显示,因为它将缩小幅度或强度值的范围。 转换后,正值将代表朝向传感器的反向散射,负值将代表远离传感器的反向散射。

您不再需要 DEM 图层,因此需将其关闭。

  1. 内容窗格中,选中 Texas_DEM_90m.tif 图层旁的复选框以将其关闭。

    Texas_DEM_90m.tif 图层已关闭

  2. 符号系统窗格底部,单击地理处理选项卡。 在地理处理窗格中,单击后退按钮。
  3. 单击转换 SAR 单位工具以将其打开。

    “转换 SAR 单位”工具

  4. 设置以下工具参数:
    • 对于输入雷达数据,选择 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR_CalB0_RTFG0_Dspk_GTC.crf
    • 确认输出雷达数据已自动填充。
    • 对于转换类型,确认已选择线性至 dB

    “转换 SAR 单位”工具参数

  5. 单击运行

    几分钟后,地图上随即出现新的 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR_CalB0_RTFG0_Dspk_GTC_dB.crf 栅格图层。

    地图上的 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR_CalB0_RTFG0_Dspk_GTC_dB.crf 栅格图层

    您现在已执行整个准备处理工作流,并且 SAR 图像已准备好进行可视化和分析。 可以在图像属性中查看这些准备步骤的历史记录。

  6. 内容窗格中,右键单击 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR_CalB0_RTFG0_Dspk_GTC_dB.crf 并选择属性

    属性选项

  7. 图层属性窗口中,单击。 展开处理历史记录

    “处理历史记录”已展开

  8. 或者,展开一些处理历史记录项目以查看更多详细信息。
  9. Ctrl+S 以保存工程。

您已完成 SAR 图像的处理。


探索可供分析的 SAR 影像

对 SAR 图像进行处理后,需要将其可视化为彩色合成并解释其包含的一些要素。

创建彩色合成

您将使用创建彩色合成工具来创建彩色合成图像。 如前所述,SAR 图像由两个极化波段 HH 和 HV 组成。 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 (RGB) 显示通道。 创建彩色合成将生成可根据颜色标识地面要素的图像。

  1. 地理处理窗格中,单击后退按钮。
  2. 单击创建彩色合成工具以将其打开。

    “创建彩色合成”工具

  3. 设置以下工具参数:
    • 对于输入雷达数据,选择 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR_CalB0_RTFG0_Dspk_GTC_dB.crf
    • 确认输出雷达数据已自动填充。
    • 对于方法,选择波段名称
    • 对于红色表达式,键入 HH
    • 对于绿色表达式,键入 HV
    • 对于蓝色表达式,键入 HH-HV

    “创建彩色合成”工具的参数

    由于原始影像具有两个波段(HH 和 HV),因此没有第三个波段可分配给蓝色表达式参数。 但是,您可以在其中填充数学公式 HH-HV。 这意味着对于影像中的每个像素,将从 HV 波段值中减去 HH 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:

    所用的波段运算取决于 SAR 输入数据的单位。 如果输入 SAR 数据以分贝为单位,则波段组合必须为 HH(红色)、HV(绿色)和 HH-HV(蓝色)。 如果输入 SAR 数据采用线性单位,则将使用 HH 表示红色,使用 HV 表示绿色,使用 HH/HV 表示蓝色。

  4. 单击运行

    新的 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR_CalB0_RTFG0_Dspk_GTC_RGB.crf 栅格图层随即显示在地图上。

    地图上的彩色合成

    彩色合成将以蓝色显示水体,以浅绿色显示植被区域。 城市建筑和其他类型的人造建筑将为黄色、白色或粉色。 您还可以沿场景边缘看到一些深绿色色调的残留噪点。

  5. Ctrl+S 以保存工程。

解释 SAR 影像

接下来,您将探索其余书签以可视化图像合成表示不同类型要素的方式。 首先,您将关闭不需要的图层。

  1. 内容窗格中,关闭除了 Galveston_Bay_S1_GRD_TNR_CalB0_RTFG0_Dspk_GTC_RGB.crfWorld Imagery混合参考图层之外的所有图层。
  2. 在功能区的地图选项卡上,单击书签。 探索以下书签:ShipsCitySurface HydrologyAirportShipping Containers

    其余书签

    书签演示了图像中某些元素的显示方式。

    • Ships 书签中,船只显示为粉色和白色,主要由于船只侧面的双次散射。
    • City 书签中,贝敦市内的城市结构显示为粉色、黄色和白色。 粉色和白色主要由于垂直于卫星视线的建筑物侧面的双次散射,黄色主要由于不垂直于卫星视线的建筑物侧面的双次散射。
    • Surface Hydrology 书签中,由于单次散射,水体(湖泊和河流)主要呈蓝色,并且由于残余噪点而呈现一些绿色。 在水体周围,植被覆盖土地,由于体积散射,粗糙的表面呈浅绿色。
    • Airport 书签中,由于单次散射,威廉霍比机场停机坪的硬表面呈蓝色。
    • Shipping Containers 书签中,运输集装箱呈粉色和白色,主要由于集装箱侧面的双次散射。
    注:

    有关不同类型散射的信息。

在本教程中,您处理了 Sentinel-1 1 级 SAR 影像以生成可供分析的图像。 工作流包括更新轨道数据、去除热噪声、校准数据、减少斑点、消除辐射和几何失真,以及将图像缩放转换为不同的单位。 然后,您创建了一个彩色合成,以更加有意义的方式可视化数据,并检查了生成的图像。 作为一名在德克萨斯州加尔维斯顿湾保护项目中工作的环保人士,您现在准备好进一步检查 SAR 影像,以更好地了解海湾和附近郊区的各种趋势和活动。

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