微波遥感实验报告.docx
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微波遥感实验报告.docx
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微波遥感实验报告
实验一:
SAR图像下载与认识
一:
实验目的
1掌握SAR图像的下载方法;
2了解不同地物在图像上的特性;
二、实验要求
1掌握雷达图像的成像原理与地物特性
2数据说明
3本实验采用Sentinel-1卫星拍摄于2014年12月5日的天山山脉的遥感影像
三、实验步骤
打开地理空间数据云网站;
图1
找到Sentinel-1卫星下载有效数据;
图2
在ERDAS中打开影像;
图3
分析地物在影像上的特性;
1雷达图像的成像机理
雷达图像的获取系统不同于光学影像获取系统,它是采用有源主动式工作方法,其本质是一个距离测量系统雷达图像.上的信息是地物目标对雷达波束的反应,而且主要是目标后向散射形成的图像信息,以及朝向雷达天线那部分被散射的电磁波所形成的图像信息由于地物目标所处的位置地物结构表面形态和介电性能等不同,对雷达波束的反应是不一样的同时不同雷达波段极化方式入射角也会使地物产生不同的反应,使其图像具有近距离压缩透视收缩叠掩阴影和地面起伏引起的影像移位等现象,因此,在图像.上形成不同的色调纹理和图案,与中心投影的光学影像有很大的差别。
2雷达图像的信息特点
地物目标对雷达波束的反应是散射(或反射)穿透和吸收r种情况并存,波长不同,对地物的穿透性是不一样的;地物目标的类型本身的结构表面的粗糙度和介电性能不同,则会对电磁波的穿透反射(或散射)和吸收带来不同程度的效应同时,入射雷达波束和地物的相对方向也有关系,在一定方向的条件下,地物目标可以产生强回波,在另一方向,回波则可能很弱或无回波例如平行于飞行方向的铁丝网(电力线),会产生强回波,垂直于飞行方向回波则很弱或消失因此,在雷达图像解译时,尽可能采用多侧视方向的图像
3目视解译
就本实验的雷达图像而言,主要有以下几种地物;
雷达波束的穿透性对冰雪覆盖区地物的判读有着独特的优势例如雪上被覆盖区域,在光学影像上很难辨清究竟是雪,还是湖泊,在雷达图像上则表现极为清晰对于雪山区域冰斗湖碛尾湖的判断,应采用多侧视方向,避免将阴影误判为湖泊。
植被在雷达图像.上的显示比较多样,含水量宓度结构位置种类以及雷达波束的方向等都会对植被的显示产生影响通常来说树林灌木林等高大植物主要以体散射为主,在图像.上表现为粗颗粒状,较矮的植物,表面较平滑。
陡坎在图像.上的表现与雷达波束的方向有关,当陡坎面对雷达波时,表现为亮带,背向雷达波时,比较暗,高大的陡坎背向雷达波时会出现阴影,如图r所示对于宽大河流的直立式陡岸,在迎向雷达波方向,有可能产生多重回波,形成虚假现象。
实验二SAR影像预处理
2.1斑点噪声压缩
第1步:
打开雷达图像
在窗口Viewer#I中单击FileOpenRasterLayer命令,打开SelectLayertoAdd对话框,选择Loplakebed,img,单击OK按钮(打开雷达图像)。
在ERDAS主菜单中单击SessionTileViewers命令,将两个窗口平铺排列。
图4打开雷达图像
第2步:
启动斑点压缩
在ERDAS图标面板菜单条中单击Main-Radar-RadarInterpreter-SpeckleSuppression,打开RadarSpeckleSuppression对话框,设置参数如下
图5参数设置
第3步:
查阅变异系数
在ERDAS图标面板菜单条中单击SessionSessionLog命令,打开SessionLog窗口。
查阅并读取变异系数:
0.274552。
单击Clos按钮(关闭SessionLog窗口)。
图6查阅变异系数
第4步:
执行斑点压缩
在ERDAS图标面板中单击菜单Main–Radar-RadarInterpreter-speckleSuppression命令,打开RadarSpeckleSuppression对话框,设置参数如下
图7参数设置
第5步:
对比处理效果
在窗口Viewer#2中打开经过斑点压缩处的雷达图像despecklelimg,并与窗口Viewer#I
中的原始图像对比,观察斑点压缩效果。
图8对比处理效果
2.2边缘增强处理
第1步:
执行边缘增强
在ERDAS图标面板菜单条中单击MainIRadarIRadarInterpreterEdgeEnhancement命令,打开EdgeEnhancement对话框,设置参数如下
图9参数设置
第2步:
对比增强结果
同时打开两个窗口Vicwer#1和Viewer#2,并应用TileViewers功能使两个窗口平铺排列,然后,在Viewer#l中打开未进行斑点压缩的边缘增强图像edgeufimg,在Viewerw2窗口中打开经过斑点压缩的边缘增强图像edgess.img.对比结果表明:
后者含有更多的有用信息。
图10对比增强结果
2.3雷达图像增强
1.Wallis自适应滤波的具体操作过程如下。
第1步:
班点噪声压缩
在ERDAS图标面板菜单条中单击Main-Radar-RadarInterpreter-SpeskleSuppression命令,打开RadarSpeckleSuppression对话框,设置参数如下
图11参数设置
第2步:
执行Wallis滤波
在ERDAS图标面板菜单条中单击Main-Radar-RadarInterpreter-ImageEnhancement-WallisAdapterFilter命令,打开WallisAdaptiveFilter对话框,在WallisAdaptiveFilter对话框中,需要设置参数如下
图12参数设置
第3步:
对比增强结果
在Viewer#1窗口中打开需要处理的雷达图像radarglacicrimg,在Viewer#2窗口中打开经过所点压缩和滤波处理处理后的雷达图像enhanced.img,两窗口平铺排列,对比处理前后差异。
图13
2.亮度修正处理
亮度修正处理(L.uminanceModification)功能是通过增强滤波器对雷达图像进行局部的亮度和对比度调整。
系统首先将输入图像分解成亮度和对比度两个组分,分别对亮度组分和对比
度组分进行处理,然后再将两个组分合成,得到处理后的图像,达到增强整个图像的目的。
操作过程比较简单,关键是用户必须根据自己处理图像的特点和原始数据类型确定对话框中的各种参数。
3.图像融合处理
图像融合处理(SensorMerge)功能提供了一种将不同传感器的图像融合起来的算法,可以是雷达图像与TM图像的融合,也可以是多谱雷达图像与航磁数据的融合。
有3种不同的基础技术用于完成图像融合:
即主成分变换(PC)、色彩变换(IHS)和乘积变换(Multiplilative).其中Multiplicative方法类似于Wallis自适应滤波方法,关于主成分变换(PC)、色彩变换(IHS)、乘积变换的原理。
第1步:
执行图像融合
在ERDAS图标面板菜单条中单击Main-Radar-RadarInterprete-ImageEnhance-ment-SensorMerge命令,打开SensorMerge对话框,设置参数如下
图14参数设置
第2步:
查看融合结果
在Viewer#1窗口中单击FilelOpenIRasterLayer命令,打开SelectLayerToAdd对话框。
在SelectLayerToAdd对话框中进行如下操作。
①选择Filename为Flood_tml47_radar.img.
②选择RastorOptions为Layercolor:
R1/G2/B3.
③单击OK按钮(打开原始图像)。
在Viewer2窗口中单击FilelOpenIRasterLayer命令,打开SelectLayerToAdd对话框。
在SelectLayerToAdd对话框中进行如下操作。
①选择Filename为merge.img.
②选择RastorOptions为Layercolor:
R1/G2/B3.
③单击OK按钮(打开融合图像)。
④对比融合前后图像特征的变化,然后关闭Viewer#l和Viewer#2。
图15查看融合结果
2.4图像纹理分析
第1步:
执行纹理分析
在ERDAS图标面板菜单条中单击Main-Radar-RadarInterpreter-TextureAnalysis命令,打开TextureAnalysis对话框,设置参数如下
图16参数设置
第2步:
查看分析结果
在窗口Viewer#1中单击File-Open-RasterLayer命令,打开SelectLayerToAdd对话框,在SelectLayerToAdd对话框进行如下操作。
1选择Filename为flevolandradar.img.
2单击OK按钮(打开原始图像)。
在Viewer/2窗口中单击File1OpenlRasterLayer命令,打开SelectLayerToAdd对话框在SelectLayerToAdd对话框进行如下操作。
1选择Filename为texture.img.
2单击OK按钮(打开融合图像)。
对比纹理分析前后图像特征的变化,然后关闭Viewer#l和Viewer#2。
图17查看分析结果
2.5图像亮度调整
执行亮度调整操作
在ERDAS图标面板菜单条中单击Main-Radar-RadarInterpreter-AdjustBrightness命令,打开BrightnessAdhistment对话框,需要设置下列参数。
图18参数设置
图19结果对比
实验三SAR干涉测量与分析
一、实验目的
1、理解基于合成孔径击达像对的相位信息进行干涉三维重建的基本原照与方法。
2、了解ERDASIMAGINE的基本功能,熟练字提IFSARDEM模块的使用方法。
3、通过真实SAR像对的数据处理,草据沙DEM生成的具体流程。
二、实验步骤
1新建项目
在Radar面板中点击IFSAR按照,打开IFSARProjectSelector.选择新建项目如下图所示:
图20
2影像输入
新建项目后,弹出IFSAR工作面板,输入实验所需影像,如图所示。
图21
3影像配准
a)像素配准
在配准面板中单击图标,则弹出4个Viewer窗口和一个像素配准面板,如图所示.
图22
在像素配准面板中单击绿色,可在右影像相应位置选择目标点。
单击系统进行精确匹配点搜索。
如果相关系散达到最大,则找到同名点。
匹配结果信息也显示出来,出现yes则满足要求,单击顶定生成的参数。
图23
在像素配准面板中单击Intertere进行干沙计算,生成干涉相关系数图和干涉相位图,局部相关性越高,相关图中相应的亮度就越高,如图所示。
图24
c)轨道调节
在主面板中GCPToolReferenceSetup对话框,选择GCPFile单选按钮。
将文件载入其中,弹出1个轨道测节对话框、1个GCPTool窗口、3个影像Viever窗口,如图所示。
图25
设置如下参数。
图26
话框中单击计算控制点的残差,处理结果立即显示出来。
图27
在轨道调节对话框中单击Apply,并关闭对话框,回到上一步可以看到轨道状态为已调节。
图28
4子区域的选择
实验不要求。
5干涉图的生成
将主、从影像精确配准之后,可计算干涉图和相关图.Interfere面板,单击按钮,弹出窗口如图所示。
图29
滤波窗口调节,如图所示:
图30滤波窗口调节
生成干涉图,如图所示:
图31
实验四SAR立体三维重建
一、实验目的
1、理解基于合成孔径雷达立体像对的灰度信息进行三维重建的基本原理与方法。
2、了解ERDASIMAGINE的基本功能,熟练掌握StereoSARDEM模块的使用方法。
3、理解SAR传感器几何模型及基于地面控制点(GroundControlPoints.GCPs)几何模型精化原理和方法。
4、通过真实SAR像对的数据处理,掌握SAR立体三维重建的具体流程。
二、实验步骤
1、数据准备
点击ERDASIMAGINE面板中的三图标打开两个Viewer模块窗口,分别在其中打开立体送像对,词览并检查影像是否正确,设置相应参数。
2、项目建立
在Radar面板中点击StereoSAR按钮打开StereoSARProjectSelector.在此可以选择新建项目。
3、影像输入
新建项目之后,在StereoSAR面械中间部分点击两个图标分别打开参考影像(ReferenceImags
和匹配影像(MatchImage).选择了影像之后,在影像名下方将显示该影像的基本信息,如图所示
图32
在参出的对话框(如下图)中选中GCPFile(gcc)选项,点击OK之后打开Filename选择对话瓶,选中StereoSAR_USGS_Refgcc文件(地面控制点信息)并打开。
如图所示:
图33
在File菜单中选择Loadnput,打开StereaSARref_Control,gcc文件。
开始平差处理计算并显示残差结果。
图34
4提取子影像块
首先选中Subset选项,再点击右上作的子集创建按钮弹出两个Viewer窗口和一个StereoSARSubsettool面板.在StereoSARSubsettool面板中,点击红色按阳绿色按钮分别在参考影像和匹配影像中选择子影像块。
图35
5滤波处理
在完成子影像块提取之后,StereoSAR面版中点由Next按钮,进入Despeckle工作模板,选中Despeckle选项,选择滤波器,确定波窗口的大小,如下图所示:
图36
6第一次降级处理
在完成滤波处理之后,在StereoSAR面板中点击Next按钮,进入Degrade工作模板,首先选中Degrade.在ScalingFactor区城确定XScale和YScale值,本实验不作降级处理
7影像配准
首先选中Regster.点击配准按钮。
回弹出六个Viewer、1个StereoSARRegistrationTool面板和一个GCPTool面板。
在GCPTool中的File菜单,选择LoadReference选项,弹制Filename选择对话据,选择StereoSARReTiegcc文件打开,再选择LoadInput选填打开SlereoSAR_MatchTie.gcc文件.
图37
计算视差值
图38
点击Apply.并记录下最小和最大的XShift和YShift值,点击Close关闭模板,其他的相关窗日也随之关因。
此时Register中的内容也发生了变化,再在Register模板中点击执行Registration
图39
Registration执行完之后,可以查看能准结果。
在Register模板底部点击按钮、打开配准影像.打开SelectLayerToAdd对话框,选择StereoSAR_TourRefrescale.img文件.
图40
在Register模板中点击按钮,进入StereoSARStereoSolutionTool面板检查高程情况,
图41
计算点高程,最后点击按钮计算同名像点像素坐标偏差,点击相关器按钮.
图42
8约束影像
在Register处理完成之后,在StereoSAR中点击Next按钮进入Constrain面板,在Constrain
面板中可以创建约束影像,也可以打开已有的约束影像,如下图所示.
图43
9影像匹配
在StereoSAR中点击Next按钮进入Match面板,如下图。
图44
在Match面板的右上角点击按钮进入StereoSARRegionsTool模板,选择STD_HP_LD_2.ssc打开。
确定Regions列表中的Regionl处于非选择状态,再点击Close关闭StereoSARRegionsTool模板。
如下图所示:
图45
在Match面板中选中CorelationImage,点击引执行完之前的所有步骤。
处理完之后点点
Stereo_Tour_correlation.img后的按钮打开相关影像,如下图:
图46
10第二次降级处理
在Match处理完成之后,在StereoSAR面板中点击Next进入Degradei板,选中Degrade.在ScalingFactor中设定适当的XScale和YScale值,均可设置为4。
图47
11高程计算
在完成第二次降级处理完成后,在StercoSAR面板中点击Next进入Height面板。
首先定义输出DEM的文件名和DEM的分辨率,同时选中GenerateRMSImage,如下图
图48
在Height面板中点击8et按钮弹出StereoSAROutputMapInformation对话框,并设定投影方式为UTMWGS84.在StereoSAR面板中,点击执行完所有步骤,此时StereoSAR面板如下图
图49
所有处理完成之后,在当前而教中点击StereSAR.TourMapRMS.img后面的按钮和StereoSAR_DEM.img后面的按钮浏览,如下图。
图50
最后在DEM浏览窗口中的Utility菜单下打开InquireCursor对话框,即可浏览DEM结果。
图51
12项目结束
三维立体重建的所有处理步骤光成,保存相关文件和项目,关闭StereoSAR_Tour并退出。
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