Новые возможности программного продукта SARscape для обработки радиолокационных данных

Рис. 2. Пример интерферограммы, построенной в программном модуле SARscape по интерферометрической паре снимков

О.Н. Колесникова

Радиолокационные данные позволяют получать информацию о земной поверхности при любых погодных условиях, а также освещенности, что особенно актуально для большей части территории России. Они имеют целый ряд особенностей: сложность обработки из-за геометрических искажений, а также не простая интерпретация изображений.

Швейцарская компания Sarmap s.a. совместно с Privateers и Aresys разработала программный пакет SARscape, который предназначен для обработки материалов радиолокационных съемок, выполненных радарами с синтезированной апертурой (SAR): ERS1-2, Radarsat-1, Envisat, Alos (PALSAR) , TerraSAR-X, Cosmo-Skymed 1-2, а также оптических мультиспектральных данных. Пакет SARscape разработан как дополнительный модуль к программному комплексу ENVI. Отличительной особенностью SARscape является возможность обработки и совмещения радиолокационных данных, полученных из любых предшествующих, существующих и будущих космических систем, что позволяет создавать специализированные продукты с самой полной информацией. Благодаря современным алгоритмам работы с оптическими данными, реализованным в ENVI, обеспечивается полная совместимость между продуктами на основе радиолокационных и оптических данных, что позволяет говорить о данном программном средстве как о полноценном и мощном инструменте для обработки данных  ДЗЗ.

Кроме передовых функциональных возможностей обработки данных, SARscape также включает в себя модуль InSAR/DInSAR, который может создавать цифровые модели рельефа (ЦМР) и вычислять земной поверхности.

Системы с радаром с синтезированной апертурой могут выполнять съемку различными способами. Очевидно, различные режимы съемки предполагают различные способы последующей обработки. Для их поддержки в пакете SARscape предусмотрено несколько модулей, два из которых определяют комплект поставки: SARscape Basic и SARscape Interferometry.

Рис. 1. Санкт-Петербург, просадка зданий (1991-2005 гг., данные ERS1-2)
Рис. 1. Санкт-Петербург, просадка зданий (1991-2005 гг., данные ERS1-2)

Модуль SARscape Basic включает следующие возможности обработки данных: фокусировка, корегистрация, удаление спекл-шумов, извлечение характеристик (включая когерентность), геокодирование, радиометрическую калибровку и нормализацию, составление мозаики и классификации. Этот набор функций дополнен набором инструментов, включающий широкий диапазон возможностей: визуализацию и импорт изображений, интерполяцию цифровоф модели рельефа (ЦМР), картографические и геодезические преобразования, а также возможности для обработки оптических мультиспектральных данных (ортотрансформирование, радиометрическая калибровка, искусственное увеличение пространственного разрешения и классификация).

Модуль SARscape Focusing — расширяет возможности фокусировки модуля SARscape для режимов Fine Beam и Standard Beam Radarsat-1 и данных Envisat ASAR режимы Image (изображение) и Wide Swath (широкая полоса захвата), а также для данных Alternating polarization (с переменной поляризацией), и данных Alos PALSAR режимы FBS, FBD и PLR. В данном модуле используется w-k процессор с оптимизированным сохранением фазы.

Рис. 2. Пример интерферограммы, построенной в программном модуле SARscape по интерферометрической паре снимков
Рис. 2. Пример интерферограммы, построенной в программном модуле SARscape по интерферометрической паре снимков

SARscape Gamma-Gaussian Filter — модуль фильтрации, расширяющий возможности SARscape Basic, включает различные радиолокационные фильтры. Алгоритмы фильтрации основаны на Гамма/Гауссовом распределении по сцене. Они особенно эффективны для уменьшения спекл-шумов, т. к. сохраняют отражающие характеристики радиосигнала, структурные свойства и пространственное разрешение, особенно в сильно текстурированных радиолокационных изображениях.

Модуль SARscape Interferometry (Рис. 2) предназначен для обработки интерференционных радиолокационных данных (интерферометрия с двух соседних витков, InSAR) и дифференциальных интерференционных радиолокационных данных (интерферометрия n-проходов, DInSAR) для создания ЦМР, получения последовательности изображений и построения карт смещения/деформаций земной поверхности. Основная идея метода заключается в формировании интерферограммы, которая представляет собой результат перемножения фазовой информации радарных изображений местности, полученных идентичными съемочными SAR-системами из близко расположенных точек орбиты, одной и той же территории.

Модуль SARscape ScanSAR Interferometry расширяет возможности модуля SARscape Interferometry с использованием режима ScanSAR (данные ENVISAT Wide Swath), обеспечивая возможность получения интерферограмм на большие территории (500 x 500 км), а также позволяющий получать комбинированные интерферограммы (один снимок – Wide Swath, второй – Image). Данный модуль содержит несколько функций для предварительной обработки таких данных, основная часть работы выполняется в модуле SARscape Interferometry.

Модуль Polarimetry/Polarimetric Interferometry позволяет проводить обработку поляриметрических SAR данных (таких как Alos PALSAR): калибровка данных, возможность синтезирования изображений, расчет различных параметров радарных данных (энтропия, анизотропия, альфа), расчет поляриметрических интерферограмм (PolInSAR). Поляриметрические данные являются ценным источником информации о подстилающей поверхности и используются при классификации объектов..

Модуль Persistant Scatterer Interferometry (PSI), в котором реализован метод исследования, обладающий уникальной способностью по измерению относительных изменений земной поверхности и объектов на миллиметровом уровне. В основе метода лежит совместная обработка большого массива снимков территории, полученных в течение нескольких лет. Все имеющиеся снимки трансформируются в геометрию основного снимка, а затем каждое изображение обрабатывается с целью локализации излучателей, таких как здания, мосты, скальные породы, отображающихся на радиолокационных изображениях в виде интенсивных вспышек, либо точек. Точное измерение миллиметровых подвижек определяется на фоне этих объектов. Результат представляет таблицу, в которой сравниваются измерения среднегодовых подвижек и временные серии подвижек для каждой точки измерений. Эти данные могут использоваться для различных строительных и инженерных проектов, так как определяют положение и масштабы оседаний и сдвигов на городских территориях с субмиллиметровой точностью. Данный модуль поддерживает работу с данными ERS и Envisat (ASAR), и является уникальным программным продуктом.

В связи с запуском в 2007 г. радарных спутников нового поколения TerraSAR-X и Cosmo-SkyMed-1,2, актуальность использования материалов радиолокационных съемок и их обработки с помощью программных решений SARscape значительно возросла. Данные, полученные с этих спутников, будут иметь разрешение не хуже 1 м с возможностью построения высокоточной ЦМР на основе интерферометрических изображений.

 

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ