RADARSAT-2雷达卫星影像产品及其应用

北京揽宇方圆信息技术有限公司RADARSAT雷达卫星影像产品体系及其应用优化提纲一、雷达卫星遥感的优势及发展二、雷达影像的成像原理及典型地物特征三、MDA及RADARSAT系列卫星情况介绍四、RADARSAT-2产品体系及产品级别五、RADARSAT-2产品应用优化六、常用SAR处理软件七、总结3一、雷达卫星遥感的优势及发展1、大数据时代下多源遥感蓬勃发展、数据源选择多样化搭载平台：机载、星载、车载传感器：光学摄影机、CCD传感器、微波类传感器（合成孔径雷达）4熟悉光学的用户普遍对雷达遥感影像如何认知？1、不受天气影响，获取快；2、图像光谱信息单一，斑点噪声太多；3、地物变形较大，很难识别；4、处理效果不尽人意；…….5波段波长（cm）频率（GHz）Ka0.75~1.1840~26.5K1.18~1.6726.5~18.0Ku1.67~2.4018.0~12.5X2.40~3.7512.5~8.0C3.75~7.58.0~4.0S7.5~154.0~2.0L15~302.0~1.0P77~1360.39~0.22雷达波段波长和频率6不分昼夜均可成像无论云雨均可成像7无云覆盖8铁路铁路在雷达图像上一般表现为亮线，隧道路段断开。9立交桥机场10雷达光学11建筑群平顶建筑物呈“L”型建筑物城市建筑物群相对密集，排列多且整齐,这些目标一般具有较强的后向散射信号。平顶建筑屋顶大多数形成镜面反射，屋顶呈暗色调，在雷达图像上呈现“L”形122、雷达卫星相比光学的优势：雷达卫星搭载主动传感器，具有全天候、全天时探测能力波长较长，穿透力强、无云覆盖采用侧视方式，一次成像面积大、成本低SAR能够获取地面物体纹理特性13主流雷达卫星常用波段波段卫星波长（cm）频率（GHz）XTerraSAR、TanDEM3.19.65Cosmosky-Med3.19.65CERS-1/25.65.33ENVISATASAR5.65.33RADARSAT-25.65.40Sentinel-1A5.65.40LALOSPALSAR23.61.27ALOS-2PALSAR-2251.2014波长越长，穿透性越强15过去现在SIR-CNASA/JPL(USA)/1994L,C-BandTerraSAR/DLR/Airbus/2007X-BandENVISAT/ASR/ESA(EU)/2002C-BandCOSMOSky-Med/Italy/2007X-BandALOS/PALSAR/NASDA/JADOS/2006L-BandRADARSAT-2/CSA/MDA/2007C-BandSentinel-1-ESA/2014.4C-BandALOS2-JAXA/2014.5L-Band国产高分三号RADARSAT卫星星座等雷达遥感卫星的发展阶段16雷达卫星产品发展特点：1、完成了从低分辨率到高分辨率的过渡（从最高30米到目前最高0.25米）2、波长覆盖广（X-C-S-L）3、完成了从单极化到全极化的突破性改善4、模式、幅宽选择越来越多样化5、ALOS-2及RADARSATConstellation新增加紧致极化17R：HH极化；G：HV极化；B：VV极化路灯等信息清晰可见高分辨率全极化SAR数据RGB合成18二、雷达影像的成像原理及典型地物特征1、主动传感器2、侧视成像3、叠掩4、阴影5、顶底位移（透视收缩）1920SAR图像几何成像特征斜距显示近距离压缩：斜距影像上，相同长度的目标，近距端比远距端影像短，近距被压缩，比较亮，这导致近距端影像分辨率低，远距端影像分辨率高21近距离亮，远距离暗22透视收缩（Foreshortening）：影像中斜面的长度被缩短，斜坡比较亮叠掩（顶底位移）（Layover）：由于坡度大，雷达波束先到坡顶，后到坡底显示顶底倒移阴影（Shadow）：背向雷达的斜坡，信号达不到该区域23入射角的影响24关于极化（同极化:HH和VV；交叉极化：HV和VH）HHHV不同极化的差异26HHHV不同极化对于地物的识别效果各异地物后向散射强度取决于雷达波极化状态，一般情况下：对于表面散射VVHH对于体散射VV~HH一般来说，交叉极化（HV、VH）后向散射低于同极化（HH、VV），但是对比度比较大极化方式29RADARSAT-2UltraFine30RADARSAT-2SpotLightBsubscene(HH)31311米分辨率3米分辨率不同分辨率的成像细节能力差异32水体RADARSAT-2多视精细HH极化33入射角和分辨率的影响•Duetoalargerincidenceangle(andbetterresolution),theriverchannelismorediscernableintheFQ19(~8mresolution)imageversustheFQ7(~12mresolution)image.•Thearrowsindicatethelocationoftheriverchannels.TheriverchannelinArea1isabout20mwide,andtheriverchannelinArea2isabout17mwide.34三、MDA及RADARSAT系列卫星情况介绍35RADARSAT-1RADARSAT-2RADARSAT卫星星座发射时间1995年2013年进入安全模式2007年2017年及2018年重量2750kg2280kg1300kg设计寿命5年7年7年频率C波段，5.3GHzC波段，5.405GHzC波段，5.405GHz空间分辨率10to100米0.7to100米0.7to100米极化方式HH单极化、双极化全极化单极化、双极化全极化、紧致极化视向右视左视和右视右视轨道高度800公里800公里600公里重访周期24天24天12天36RADARSAT-11995年发射，于2013年4月进入安全模式。在海洋、国土等领域持续发挥着重要作用。RADARSAT-22007年发射，凭借其精准的轨道定位、优质的图像质量及多种成像模式，在国土、农业、林业、海洋、地质及水文等领域得到较为广泛的应用。RADARSAT卫星星座在RADARSAR-1和RADARSAT-2发展基础上开展由三颗卫星组成，提供昼夜覆盖，大大缩短了重访周期，极大地提高监测频率。RADARSAT-2雷达卫星相关37特点优点高分辨率模式（最高为1米）对于小面积，更精细的目标检测、识别，可以获取最大信息量。四极化模式（HH+HV+VV+VH）改进地物识别、变化监测及分类的能力，在农作物监测、林业等方面应用更为有效。新增宽模式新增五种宽模式影像模式，单次成像面积增大，对于大面积的监测更为有效。左右视功能提高了对目标区域的重访频率，提高了监测效率。近实时编程服务（4-12小时）在应急响应事件中，尽可能快速的提供影像获取，以满足处理紧急情况的需要。近实时交付能力（2-4小时）数据接收后2-4小时可以交付产品，对于灾害监测等突发事态处理有较好的帮助。RADARSAT-2雷达卫星的优势及改进38RADARSAT-2卫星地面站（GroundStation）全球共计24个RADARSAT-2地面接收站，覆盖全球大部分区域，可快速接收卫星数据，并及时提供给用户39德清卫星地面接收站建设拟接收半径2000km将覆盖中国渤海、东海、南海等重要海域及中东部经济发达区域同时兼顾海洋常规业务监测及沉降农业应用监测需求40四、RADARSAT-2产品体系及产品级别波束模式ScanSARWideScanSARNarrowWideStandardFine/MLQPSLA•扫描宽模式–500kmx500km–100mres•扫描窄模式–300kmx300km–50mres•宽–150kmx150km–30mres•标准–100kmx100km–25mres•精细/多视精细–50kmx50km–10mres•标准全极化–25kmx25km–25mres•精细全极化–25kmx25km–10m•聚束模式–18kmx8km–.8mx2.2mres波束模式范围示意42RADARSAT-2产品级别产品级别基本说明SLC（SingleLookComplex）单视复型产品。它采用单视处理，保留了SAR相应信息，以32bit复数形式记录图像数据。只有单波束模式的数据可以生成SLC产品，该产品面向于具有相当处理水平和处理条件的用户。SGF（SARGeoreferencedFineResolution）SAR地理参考精细分辨率产品。只有单波束模式的数据可以生成SGF产品。对标准模式、宽模式、超低和超高模式均采用12.5m×12.5m的象元尺寸和4视处理；对于精细模式，采用6.25m×6.25m的象元尺寸和单视处理。SGX（SARGeoreferencedExtraFineResolution）SAR地理参考超精细分辨率产品。该产品与SGF产品相仿，唯一的区别是SGX采用更小的象元尺寸，因而产品的数据量较大。SCN（ScanSARNarrowBeam）窄幅ScanSAR产品。图像为25m×25m的象元尺寸。SCW（ScanSARWideBeam）宽幅ScanSAR产品。图像为50m×50m的象元尺寸。SSG（SARSystematicallyGeocoded）SAR地理编码系统校正产品。该产品在SGF产品的基础上进行了地图投影校正。只有单波速模式数据可以生成SSG产品。SPG（SARPrecisionGeocoded）SAR地理编码精校正产品。该产品与SSG产品相仿，不同之处在于采用地面控制点对几何校正模型进行修正，从而大大提高了产品的几何精度。43SlantRangeSQ11SLC(HV)GroundRangeSQ11SGF(HV)GroundRangeSQ11SSG(HV)SSG和SGF相仿，但是SSG有地图投影，每个象元有精确的地理坐标SGF、SSG、SLC产品对比44SpotLightmode聚束模式成像原理波束模式产品像元大小（距离*方位）（m）分辨率（距离*方位）（m）幅宽（km*km）定标精度定位精度SpotLightSLC1.3*0.41.6*0.818*81dB15mSGX1*1/34.6-2.0*0.8SGF0.5*0.5SSG,SPG0.5*0.5对某一特定兴趣区域进行方位向的多次拍摄，以达到高的方位向分辨率。45单波束条带模式成像原理波束模式产品像元大小（距离*方位）（m）分辨率（距离*方位）（m）幅宽（km*km）定标精度定位精度Ultra-FineSLC1.3*2.11.6*2.820*201dB15mSGX1.0*1.04.6-2.0*2.8SGF1.56*1.56SSG,SPG1.56*1.56WideUltra-FineSLC1.3*2.11.6*2.850*501dB15mSGX1.0*1.03.3-2.0*2.8SGF1.56*1.56SSG,SPG1.56*1.56条带模式—3米分辨率超精细模式46波束模式产品像元大小（距离*方位）（m）分辨率（距离*方位）（m）幅宽（km*km）定标精度定位精度MultiLookFineSLC2.7*2.93.1*4.650*501dB15mSGX3.13*3.1310.4-6.8*7.6SGF6.25*6.25SSG,SPG6.25*6.25WideMultiLookFineSLC2.7*2.93.1*4.690*501dB15mSGX3.13*3.1310.8-6.8*7.6SGF6.25*6.25SSG,SPG6.25*6.25条带模式—5米分辨率多视精细模式47波束模式产品像元大小（距离*方位）（m）分辨率（距离*方位）（m）幅宽（km*km）定标精度定位精度FineSLC4.7*5.15.2*7.750*501dB15mSGX3.13*3.1310.4-6.8*7.7SGF6.25*6.25SSG,SPG6.25*6.25WideFi