Mit der Image Analyst-Lizenz verfügbar.
Ein erkanntes Level 1 Synthetic Aperture Radar (SAR)-Produkt muss verarbeitet werden, bevor es zur Visualisierung oder Analyse verwendet werden kann. Dabei zu behebende Probleme sind z. B. das Aktualisieren von Orbitdaten, das Beseitigen von thermalem Rauschen, das Kalibrieren für einen sinnvollen Rückstreuungswert, das Verringern von Speckle, das Entfernen von radiometrischen und geometrischen Verzerrungen und das Rendern von Bildern mit einem großen Wertebereich. Die durchzuführende Verarbeitung ist sensor- und verarbeitungsgradspezifisch.
Das Toolset Synthetic Aperture Radar in der Toolbox Image Analyst enthält acht Werkzeuge, die Sie zum Generieren kalibrierter, geländekorrigierter, analysebereiter Bildverarbeitungsdaten aus unterstützten SAR-Sensoren verwenden können.
| Werkzeug | Beschreibung |
|---|---|
Lädt die aktualisierten Orbitdateien für die SAR-Eingabedaten (Synthetic Aperture Radar) herunter. | |
Aktualisiert die Orbitinformationen im SAR-Dataset (Synthetic Aperture Radar) mithilfe einer genaueren Datei mit Orbitzustandsvektoren (OSV). | |
Korrigiert Störungen durch Rückstreuung, die durch thermales Rauschen verursacht werden, in den SAR-Eingabedaten (Synthetic Aperture Radar), sodass ein nahtloseres Bild entsteht. | |
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Konvertiert die Reflektivität von SAR-Eingabedaten (Synthetic Aperture Radar) in physikalische Einheiten für die normalisierte Rückstreuung. Dazu wird die Reflektivität unter Verwendung einer Bezugsebene normalisiert. | |
Korrigiert radiometrische Verzerrungen aufgrund der Topografie in den SAR-Eingabedaten (Synthetic Aperture Radar). | |
Korrigiert Speckle in den SAR-Eingabedaten (Synthetic Aperture Radar). Speckle entsteht bei kohärenter Beleuchtung als körniger bzw. "Salz und Pfeffer"-Effekt. | |
Orthorektifiziert die SAR-Eingabedaten (Synthetic Aperture Radar) mithilfe eines Range-Doppler-Algorithmus für die Rückwärtsgeokodierung. | |
Konvertiert die Skalierung von SAR-Eingabedaten (Synthetic Aperture Radar) zwischen Amplitude und Intensität sowie zwischen linear und Dezibel (dB). |
Herunterladen und Anwenden von Orbitzustandsvektoren
Die Genauigkeit radiometrischer und geometrischer Terrainkorrekturen hängt von den bereitgestellten Orbitzustandsvektoren (Orbit State Vectors, OSVs) ab. Die meisten SAR-Sensoren stellen OSVs in ihren Produkt-Metadaten bereit. Je nach Sensor müssen die OSVs möglicherweise auf eine genauere Version aktualisiert werden, die in der Regel innerhalb eines Zeitraums zwischen einigen Stunden und einigen Wochen nach der Bildaufnahme verfügbar ist.
Das Werkzeug Orbitdatei herunterladen identifiziert und lädt die entsprechende OSV-Datei für unterstützte Sensoren herunter. Das Werkzeug Orbitkorrektur anwenden verwendet diese heruntergeladene OSV-Datei, um die Metadaten des SAR-Produkts zu aktualisieren.
Thermales Rauschen entfernen
SAR-Bilder werden durch additives thermales Rauschen verzerrt. Thermales Rauschen ist am deutlichsten in Bildern mit geringer Rückstreuung, wie z. B. im kreuzpolarisierten Kanal (VH, HV), der durch eine schmalere Rückstreuungsverteilung gekennzeichnet ist.
Sensoren, die Daten im Modus "Terrain Observation with Progressive Scans (TOPS)" erfassen, wie z. B. Sentinel-1 und ICEYE, können ein variierendes thermales Rauschen bei einzelnen Teilstreifen-Scans aufweisen. Diese Art des thermalen Rauschens zeigt sich üblicherweise als scharfer Kontrast zwischen den Teilstreifen-Scans.
Das Werkzeug Thermales Rauschen entfernen verwendet SAR-Produktmetadaten für unterstützte Sensoren, um thermales Rauschen zu korrigieren.
Radiometrische Kalibrierung
Das Werkzeug Radiometrische Kalibrierung anwenden verwendet die SAR-Produktmetadaten, um sinnvolle Rückstreuungswerte abzurufen. Die radiometrische Kalibrierung ist der Prozess der Umwandlung von SAR-Produkten aus Digitalnummernwerten (DN) der Bildpixel in die physikalische Größe der SAR-Rückstreuungsintensität pro Flächeneinheit. Die drei Kalibrierungstypen sind Beta-Nought (
), Sigma-Nought (
) und Gamma-Nought (
). Die für die Kalibrierung verwendete Flächeneinheit bestimmt den Kalibrierungstyp.
Beta-Nought stellt die Radarreflexion pro Flächeneinheit in einer Schrägentfernung dar und ist allgemein als Radar-Helligkeitskoeffizient bekannt.
Sigma-Nought stellt die Radarreflexion pro Flächeneinheit in einer Ebenenentfernung dar. Sigma-Nought ist zwar eine beliebte Option zur Beschreibung von Reflexion, aber Sie sollten sie mit Bedacht verwenden. Die Sigma-Nought-Werte variieren mit dem Einfallswinkel, sodass ein Feature im Nahbereich einen anderen Sigma-Nought-Wert im Fernbereich haben kann. Wenn Sie eine multitemporale Analyse oder Änderungserkennung mit Sigma-Nought durchführen möchten, sollten Sie immer Bilder von einem Sensor und einer Anzeigegeometrie verwenden, um sicherzustellen, dass die Änderungen bei Sigma-Nought auf physikalische Prozesse und nicht auf Artefakte zurückzuführen sind, die aus Unterschieden in der Anzeigegeometrie resultieren.
Gamma-Nought gibt die Radarreflexion pro Flächeneinheit in der im rechten Winkel zur Schrägentfernung stehenden Ebene zurück. Gamma-Nought wird mithilfe des Einfallswinkels bezogen auf das Ellipsoid normalisiert und liefert somit einen entfernungsunabhängigen Messwert. Wenn Sie einzelne Features in einem Bild anhand von Rückstreuungswerten unterscheiden möchten, müssen Sie Gamma-Nought statt Sigma-Nought verwenden. Verwenden Sie Gamma-Nought außerdem, wenn Sie eine multitemporale Analyse oder Änderungserkennung mit SAR-Bildern von verschiedenen Sensoren oder verschiedenen Anzeigegeometrien (aufsteigend oder absteigend) durchführen möchten. Gamma-Nought sollte für diese Art von Anwendungen nur verwendet werden, wenn das Terrain flach ist.
Radiometric Terrain Flattening
Aufgrund der seitlichen Ausrichtung der SAR-Sensoren erscheinen dem Sensor zugewandte Features künstlich heller als vom Sensor abgewandte Features. Das Werkzeug Radiometric Terrain Flattening anwenden korrigiert künstliche radiometrische Werte, die aus der komplexen Topografie und der Anzeigegeometrie des Sensors stammen.
Bei einem digitalen Eingabe-Höhenmodell (DEM) und einem erkannten Eingabe-SAR-Produkt, das auf Beta-Nought kalibriert ist, verwendet das Werkzeug Radiometric Terrain Flattening anwenden den Range-Doppler-Ansatz, um den beleuchteten Bereich zu berechnen und eine Gamma-Nought-Ausgabe mit Terrain Flattening zu erzeugen. Alternativ dazu können Sie eine Sigma-Nought-Ausgabe mit Terrain Flattening angeben, die mit dem DEM-basierten lokalen Einfallswinkel normalisiert wird.
Eine optionale Ausgabe ist die simulierte Streuungsfläche. Diese Ausgabe kann verwendet werden, um Erkenntnisse darüber zu gewinnen, wie sich das Gelände künstlich auf die kalibrierten Daten von Gelände ohne Terrain Flattening auswirkt.
Eine weitere optionale Ausgabe ist eine geometrische Verzerrungsmaske zum Identifizieren von Pixeln, die von Schatten, Verkürzung, Verlängerung oder Überlagerung betroffen sind. Mit der geometrischen Verzerrungsmaske können Sie die Gamma-Nought- oder Sigma-Nought-Ausgabe mit Terrain Flattening basierend auf dem geometrischen Verzerrungstyp maskieren.
Die letzte optionale Ausgabe ist ein geometrisches Verzerrungsraster, das einen Proxy für die Geländeneigung, den Blickwinkel, das Verkürzungsverhältnis und den lokalen Einfallswinkel enthält. Die geometrische Verzerrung stellt Daten bereit, die verwendet werden, um Terrain Flattening durchzuführen und Pixel zu identifizieren, die von geometrischen Verzerrungen betroffen sind.
Radiometric Terrain Flattening muss für Anwendungen durchgeführt werden, die ein einzelnes Bild für ein beliebiges Terrain interpretieren, oder für Anwendungen, die mehrere Bilder von verschiedenen Sensoren oder demselben Sensor mit verschiedenen Anzeigegeometrien für ein beliebiges Terrain vergleichen.
Despeckle
SAR-Bilder sind durch verrauschte Anomalien gekennzeichnet, die als Speckle bezeichnet werden. Dieser inhärente Zustand resultiert aus der konstruktiven und destruktiven Interferenz des rückgestreuten Signals. Das Werkzeug Despeckle bietet mehrere Speckle-Filter, um das Signal-Rausch-Verhältnis des SAR-Bildes zu verbessern. Die verfügbaren Speckle-Filter sind Lee-Filter, Erweiterter Lee-Filter, Optimierter Lee-Filter, Frost-Filter, Kuan-Filter und Gamma MAP. Diese Filter verwenden lokale Pixelstatistiken, um die Speckle-Unterdrückung unter Beibehaltung von Feature-Details zu optimieren. Um die für diese Filter erforderlichen statistischen Eigenschaften beizubehalten, wird empfohlen, vor der geometrischen Terrainkorrektur das Werkzeug Despeckle anzuwenden, wodurch ein Resampling und eine Neuprojizierung der Daten durchgeführt wird.
Geometrische Terrainkorrektur
Da SAR-Sensoren zur Seite ausgerichtet sind, erscheinen dem Sensor zugewandte Features komprimiert, während vom Sensor abgewandte Features gedehnt erscheinen. Das Werkzeug Geometrische Terrainkorrektur anwenden korrigiert geometrische Verzerrungen, indem es die Pixel an ihre korrekte Geolokalisierung verschiebt.
Das Werkzeug Geometrische Terrainkorrektur anwenden verwendet den Range-Doppler-Ansatz und das Eingabe-DEM, um das Eingabe-SAR-Bild zu orthorektifizieren. Für die meisten Anwendungen wird ein DEM mit einer Auflösung entsprechend den oder höher als die Eingabe-SAR-Daten empfohlen. Für Anwendungen, bei denen kein Terrain vorhanden ist, können Sie das Eingabe-DEM weglassen. Das Werkzeug Geometrische Terrainkorrektur anwenden kann den Range-Doppler-Ansatz und das Geolokalisierungsraster aus den Produktmetadaten verwenden, um das Eingabe-SAR-Bild zu orthorektifizieren.
Konvertierung in Dezibel
Der letzte Schritt zur Vorbereitung analysebereiter Daten ist die Konvertierung der (linearen) Rückstreuungsintensität ohne Einheiten in Dezibel (dB). Das Werkzeug SAR-Einheiten umwandeln wandelt die Intensität der linearen Rückstreuung mithilfe einer einfachen logarithmischen Konvertierung in Dezibel um. Durch die logarithmische Konvertierung wird der Bereich der Rückstreuungsintensitätswerte reduziert und die Bildvisualisierung und -interpretation verbessert.