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2、功能模块

GAMMA软件能够完成将SAR原始数据处理成数字高程模型、地表形变图、土地利用分类图等数字产品的整个过程。该软件由五大模块组成,用户可根据实际需求自由组合:

2.1MSP(组件式SAR 处理器)

MSP是从机载或星载的原始SAR信号中得到单视复数数据和强度影像的一个程序包。主要模块包括:数据预处理、距离向压缩、聚焦、方位向压缩和多视后处理。处理后的影像在天线模式、雷达顺轨增益变化、方位及距离参考功能长度和斜距上都进行了辐射标准化。

在预处理步骤中,处理参数是从CEOS头文件中得到的。在距离向压缩过程中,为了生成快视图,数据可能在方位向上进行了采样。方位向处理使用的是距离-多普勒算法,在处理RADARSAT数据时,需要用到二次距离向迁移处理。用户可以选择输出图像的几何关系,方位向上是否进行去斜处理。自动聚焦算法可以调整沿轨方向平台的估计速度。被处理的图像经过了以下的辐射校正:天线方向图,雷达沿轨增益变化,距离向和方位向参考函数的长度,斜距向。ERS-1ERS-2JERS的绝对定标常数是由主动雷达发射接收器,和ESANASDA处理后的定标数据交叉定标后决定的。事实表明GAMMA处理器在干涉过程中保留相位。多视图像是通过单视复图像样本时域平均得到的。处理的相关参数和数据特征都存储在一个文本文件中,该文本文件可以用一些商业软件打开。对于ERS-1/2 ENVISAT ASAR数据,该软件支持精确轨道(“Delft”RPCDORIS),并且支持ASAR 交替极化(AP)原始数据的处理。对于某些机载SAR数据,该软件可提供高级运动补偿模块进行处理。

2.2ISP(干涉SAR处理器)

ISP(干涉SAR处理器)以ESA PAF提供的SLC产品或者由MSP处理得到的SLC产品为基础数据,进行干涉处理,包含了一系列生成干涉纹图、高程图、相干系数图的算法。处理步骤主要有:基于轨道数据的基线估算,干涉影像对精确配准,干涉图生成,相干系数估计,平地效应去除,对干涉图自适应滤波,相位解缠(GAMMA软件主要有两种解缠算法:枝切法、基于不规则三角网的最小费用流算法),基于地面控制点的精确基线估算,数字高程的生成,以及影像纠正和干涉高程和坡度图的插值。ISP支持ESA PAF处理的slcPRI数据的绝对辐射定标,同时也支持从slc图像对开始的偏移跟踪技术,是差分干涉软件的基础平台。

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Radarsat-2 高分辨率偏移量跟踪结果图

2.3DIFF&GEO(差分干涉和地理编码)

DIFF&GEO软件包提供一套完整的程序集用于精确的地理编码,支持从距离多普勒坐标系到地图坐标系,或者从地图坐标系到距离多普勒坐标系的地形和椭球体校正和地理编码。重采样步骤中可以使用不同的插值算法。DIFF&GEO软件包同时支持地距图像的地理编码。DIFF&GEO模块支持SLC数据在考虑地形效应情况下的配准及从检测图像开始的位移跟踪技术。DIFF&GEO在分离地形和位移的影响时非常灵活。如果从其他的渠道获得了DEM,可以使用该模块模拟一个干涉纹图,减去这个干涉纹图就可以消除地形相位的影响。模拟干涉纹图和真实干涉纹图之间的精确配准可以自动完成。

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Sentinel-1影像差分干涉相位图


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巴姆地区二轨差分干涉图

2.4IPTA(干涉点目标分析)

IPTA采用的相位模型和传统的干涉技术一样。解缠后的干涉相位是地形相位,形变相位,差分路径延迟相位(也称大气相位)和相位噪声部分(失相关)。干涉点目标分析中,干涉图只对选择的点作解释。采用矢量格式的数据结构代替传统干涉技术的栅格数据结构,提高效率及节省所需磁盘空间。对于干涉图、解缠相位、地形高程、形变速率和大气相关的残差相位以及其他的也采用类似点堆积的矢量格式,采用另外的数据格式储存点坐标系。

一个典型的IPTA处理步骤是这样的:首先,配准多幅重复轨道SLC图像。其次,点目标的确认,这是一个非常重要的步骤,进一步就是分析选中的点目标的干涉相位,描述干涉相位与系统和目标参数之间的依赖关系的物理模型,与传统的干涉分析中使用的模型是一致的。为了从多时相数据集中获取最佳的信息,引入了循环的概念,并且改进一些参数,如散射体的地形高度、形变、大气路径延迟和基线等。根据不同的空间、时间和基线依赖性将不同的相位分类,譬如,大气相位延迟在空间维上相对平滑,但在时间维上是不相关的。地形相位和垂直基线间显示出了一种线性关系。很多情况下,形变在空间维和时间维上都认为是相对平滑的。从IPTA得到的主要结果有地形高度、平均形变速率、形变历史和相对大气路径延迟。IPTA和其他的GAMMA软件模块完全兼容,它包含了IPTA中使用的矢量数据和普通的2维栅格数据格式之间的转换程序。为了更方便地使用IPTA,要求必须有GAMMA中的 ISP模块和DIFF&GEO模块。

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墨西哥城地面沉降监测

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SBAS技术处理                                  PSI技术处理

2.5LAT(土地利用工具)

    土地利用工具包支持滤波、参数提取、简单分类、镶嵌和附加的数据显示工具。滤波工具包括空间滤波(均值滤波、中值滤波、Frost滤波、Lee滤波、增强Lee滤波、Gamma 映射滤波)和多时相滤波(基于Quegan et al)。LAT能够提取和分析特定多边形和线性数据(均值、标准方差、直方图),包含了自适应相干、纹理和有效视数估计程序以及其他一些简单的图像数据运算程序。基于一个或几个配准好的输入数据集,使用分级阈值方法可以将单个或多个类分离出来。在地图几何空间中,LAT支持多个数据集的镶嵌。同时,LAT包含了生成RGBIHS组分的工具以及交换两幅图像强度图的工具。

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拉斯维加斯地区RGB影像合成例子

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双极化ALOS PALSAR影像大尺度、大范围镶嵌

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