合成孔徑雷達（SAR）數據擁有獨特的技術魅力和優勢，逐漸成為國際上的研究熱點之一，其套用領域越來越廣泛。SAR數據可以全天候對研究區域進行量測、分析以及獲取目標信息。高級雷達圖像處理工具ENVI SARscape，能讓您輕鬆將原始SAR數據進行處理和分析，輸出SAR圖像產品、數字高程模型（DEM）和地表形變圖等信息，並可以將提取的信息與光學遙感數據、地理信息集成在一起，全面提升SAR數據套用價值。
ENVI SARscape由sarmap公司研發，是國際知名的雷達圖像處理軟體。該軟體架構於專業的ENVI遙感圖像處理軟體之上，提供圖形化操作界面，具有專業雷達圖像處理和分析功能。ENVI SARscape由核心模組及5個擴展模組組成，用戶可根據自己的套用要求、資金情況合理地選擇不同功能模組及其不同組合，對系統進行剪裁，充分利用軟硬體資源，並最大限度地滿足用戶的專業套用要求。
基本介紹
- 中文名：ENVI SARscape
- 外文名：ENVI SARscape
- 優勢：數據擁有獨特的技術魅力
- 熱點：漸成為國際上的研究
- 全稱：高級雷達圖像處理工具
- 研發公司：sarmap公司
1.1體系結構,1.2支持雷達系統,1.3產品特性,1.4產品套用,核心模組功能介紹,2.1 基本雷達處理,2.2 (D)InSAR處理,2.3 實用工具,其他模組功能介紹,3.1聚焦擴展模組,3.2Gamma/Gaussian濾波擴展模組,3.3掃描式干涉雷達處理擴展模組,3.4極化雷達處理擴展模組,3.5干涉疊加擴展模組,
1.1體系結構
SARscape提供全方位的SAR數據處理能力，包括：
- 雷達強度圖像處理（SAR Intensity Image）
- 雷達干涉測量（InSAR/DInSAR）
- 極化雷達處理（PolSAR）
- 極化雷達干涉測量（PoIInSAR）
由以下模組組成：
l SARscape核心模組（BASIC & InSAR Bundle）——提供完整的雷達處理功能，包括基本SAR數據的數據導入、多視、幾何校正、輻射校正、去噪、地理編碼、RAW數據鑲嵌、線狀地物探測、特徵提取等一系列基本處理功能；支持InSAR和多個通道DInSAR圖像，生成干涉圖像、相干圖像、地面斷層圖、DEM等。包括基線估算、干涉圖生成、干涉圖去平、相干生成、相位解纏、軌道精煉、大氣校正、形變模型等。
l 聚焦擴展模組（FocusingModule）——採用經過最佳化的聚焦算法，能夠充分利用處理器的性能實現數據快速聚焦處理，支持聚焦前對RAW數據的鑲嵌，直接輸出SLC數據。
l 濾波擴展模組（FilterModule）——提供基於Gamma/Gaussian分散式模型的濾波核，能夠最大程度地去除斑點噪聲，同時保留雷達圖像的紋理屬性和空間解析度信息。
l 掃描式干涉雷達處理擴展模組（ScanSAR Interferometry Module）——支持ASAR掃描模式數據的干涉處理。
l 極化雷達處理擴展模組（Polarimetery& PollnSAR Module）——完整的極化SAR和極化干涉SAR數據的處理，包括測定偏振矩陣、偏振信號、偏振合成、偏振特徵、Pauli分解、SLC數據的幾何校正、極化相位差和干涉圖生成、極化/干涉相干性、相干性最佳化等。
l 干涉疊加擴展模組（InterferometryStacking Module）——可用永久散射體（PS）方法和短基線集（SBAS）的方法進行多時相雷達數據的干涉分析，可以獲取mm級的形變信息。
1.2支持雷達系統
SARsacpe是設計用於對各種雷達數據進行處理的專業化軟體工具，提供了專業級雷達數據處理和分析功能，支持多種雷達數據產品和原始數據，包括一系列機載和星載雷達系統的數據，包括：ERS-1/2、JERS-1、RADARSAT-1、RADARSAT-2、ENVISAT ASAR、ALOS PALSAR、TerraSAR-X-1、COSMO-SkyMed、OrbiSAR-1 (X、P-band)、E-SAR、RISAT-1、STANAG 7023、RAMSES、TELAER、GLAS/IceSat DEM。
1.3產品特性
提供SAR數據的數據導入、多視、幾何校正、輻射校正、去噪、特徵提取等基本功能；
l 利用多時相數據進行斑噪濾波，有效去除斑點噪聲；
l 提供基於都卜勒距離方程的嚴格SAR數據幾何校正，在DEM支持下能夠實現對SAR數據的輻射校正和正射糾正功能，消除地形對SAR數據的影響；
l 對於提供衛星軌道信息的SAR數據（如ERS和ASAR等），無需控制點即可進行高精度的正射糾正；
l 使用交叉相關技術實現多時相SAR數據的配準，無需手工選擇控制點；
l 提供基於相位保真的SAR原始數據調焦處理，能夠獲取高精度的SLC數據；
l 提供基於Gamma/Gaussian分散式模型的濾波核，能夠最大程度地去除斑點噪聲，同時保留雷達圖像的紋理屬性和空間解析度；
l 可用於InSAR和多個通道DInSAR圖像，生成干涉圖像、相干圖像、地面斷層圖、DEM等。
l 支持中解析度（如ASAR寬模式）和高解析度的InSAR和DInSAR數據；
l 支持極化SAR和極化干涉SAR數據的處理，可以確定特徵地物在地面上產生的mm級的位移；
l 專業化軟體，功能強大；圖形化界面，操作簡易；流程化處理，高效簡便；
l 批處理能力：繁雜的處理步驟只通過一個批處理命令來完成，簡化操作；
l 支持功能擴展。
1.4產品套用
ENVI SARscape主要套用於高精度地形數據（DEM）提取, 地表沉降監測（如地震/火山前後地表形變、城市地面沉降、鐵路/捷運沿線地表沉降、採礦區塌陷、地裂縫等），滑坡/冰川移動監測，目標識別與跟蹤，原油泄漏跟蹤，作物生長跟蹤與產量評估，洪水/火災和地震的災害評估等，土地覆蓋與土地利用變化。
核心模組功能介紹
2.1 基本雷達處理
l 數據導入
支持SAR數據，光學數據，高程數據（DEM），矢量數據的輸入，這些數據可以是標準格式的，也可以是一般二進制格式的。
l 多視
支持多種雷達系統的多視處理，包括： ENVISAT ASAR、ERS/JERS-1、ALOS PALSAR等，能抑制SAR圖像的斑點噪聲。
l 配準
使用交叉相關技術實現多時相SAR數據的自動配準，以達到亞像素配準精度，整個過程採用全自動的方式。
l 濾波
提供一系列基於典型最小均方根誤差原理的常規濾波算法，支持多尺度的雷達濾波方法，算法包含相同區域不同場景的統計計算。
l 特徵提取
基於統計學的理論，能夠從SAR和InSAR數據中提取不同特徵的特徵參數，用於圖像分類或定量分析，雷達圖像幾何糾正和輻射定標。
l 地理編碼
該功能能夠對SAR數據進行幾何校正與正射校正，可以對SAR數據進行橢球或地形的地理編碼，可使用標準軌道參數或地面控制點，基於都卜勒距離方程將雷達坐標系統轉換為給定的地理參考坐標系，即完成一般幾何校正或正射糾正過程。無論是地面陣列（ERS PRI, RADARSAT SGF）還是傾斜陣列（ERS and RADARSAT SLC）產品。
l 輻射定標
校正了三種影響因素：散射區域、雷達天線增益和方位向傳輸損失。可選擇三種定標輸出結果：後向散射係數（Sigma），歸一化後向散射係數（Gamma），雷達亮度或者反射值（Beta）。還包括輻射歸一化、局部入射角校正和疊掩/陰影處理。
l 定標後處理
可以對後向散射係數進行後處理，減少水分、表面特徵等干擾介電常數而產生對後向散射係數的影響，提供距離校正、介電常數影響校正、絕對校正三種校正方法。
l 鑲嵌
可以將覆蓋相同區域的多幅雷達影像拼接成一幅，提供基於邊緣檢測技術自動生成切割線。
l 分割
支持雷達或者光學的分割，分為三步：地物邊緣檢測、分割斑塊合併、多時相數據分割。
2.2 (D)InSAR處理
提供完整的干涉雷達（InSAR）及差分干涉（D-InSAR）處理功能，包括以下干涉雷達處理功能：
l 基線估算
用來評價干涉像對的質量，計算基線、軌道偏移（距離向和方位向）和其他系統參數。
l 干涉圖生成
支持兩種模式：基於DEM和無DEM。
l 干涉圖去平
從原來的SAR幾何中減去相關的地形（或橢球）和常位相成分。
l 自適應濾波和相干生成
對去平後的干涉圖進行濾波，去掉由平地干涉引起的位相噪聲。同時生成干涉的相干圖（描述位相質量）和濾波後的主影像強度圖。
l 相位解纏
通過區域生長方法進行相位解纏，獲取地面上每一點相位差的整數部分，為計算準確DEM高程奠定基礎。
l 相位編輯 (可選)
通過半自動或全手動的方法糾正解纏中出現的錯誤
l 軌道修正
對衛星軌道和位相偏移進行糾正，進行軌道精煉和位相偏移的計算，消除可能的斜坡位相。
l DEM生成
生成DEM,將絕對定標和解纏後的相位和綜合相位進行合成，將其轉換為高度並投影到一定坐標系統上。
l 位移生成
將絕對定標並解纏後的相位值轉換為位移，並投影到指定坐標系統下。同時也生成定位後的相干性圖像。
SARscape支持雙過差分和三過差分兩種方式，從DInSAR數據中生成微分干涉圖以評估厘米級的地形變化。
兩種D-InSAR處理方法
2.3 實用工具
提供眾多的實用工具，包括製圖轉換、數據統計、彩色合成、生成地面控制點檔案、生成TIFF檔案、圖像修改、PRF校正、質量分析等。
SARscape還為InSAR處理提供眾多實用工具，包括：
- 振幅軌道
- 大氣位相延遲修正
- 複數據多視
- 干涉數據配準
- 多基線計算
- 位相編輯
- 去除殘差位相
- 樣本選擇
- 合成位相去平
- 合成位相生成
- 小波合成DEM
- 形變模型
其他模組功能介紹
3.1聚焦擴展模組
SARsacpe的聚焦模組，可以對RAW數據中每個點的反射率利用經過最佳化的調焦算法實現數據快速聚焦處理，直接輸出SLC數據，並支持聚焦前對RAW數據的鑲嵌。
聚焦模組支持的感測器數據類型：
ERS-1/2 SAR
JERS-1 SAR
ENVISAT ASAR Image Mode
ENVISAT ASAR Alternating Polarizatio
ENVISAT ASAR Wide Swath
ALOS PALSAR-1 Single Polarization
ALOS PALSAR-1 Dual Polarization
ALOS PALSAR-1 Full Polarization
此外，可以根據規範的元數據格式，對其他RAW格式的雷達數據進行聚焦。
3.2Gamma/Gaussian濾波擴展模組
斑點噪聲是SAR成像系統的一大特色，源自基本分辨單元內地物的隨機散射，在圖像上表現為信號相關（如在空間上相關）的小斑點，它既降低了圖像畫面質量，又嚴重影響圖像的自動分割、分類、目標檢測以及其它定量專題信息的提取 。 SARscape提供基於Gamma/Gaussian 分散式模型的濾波核，能夠最大程度地去除噪聲，同時保留雷達圖像的紋理屬性和空間解析度信息。 由PRIVAEERS N.V.研發的Gamma分散式模型算法是迄今最合適的方法，包括處理SLC數據的獨立複雜高斯斑點模型和處理多視強度數據的伽馬斑點模型。
3.3掃描式干涉雷達處理擴展模組
ScanSAR是一種具有天線掃描功能的SAR工作模式，在該模式下，系統利用突發模式(Burst mode )技術來獲得寬的距離向測繪帶，但同時也帶來了其方位向幾何解析度的損失，具有數據量巨大和回波信號不連續的特點。
SARsacpe提供ScanSAR模式處理支持，同時與干涉處理模組結合，可用於處理生成大範圍的干涉圖像、相干圖像、地面斷層圖。該模組支持：
l 二過干涉處理生成DEM和相關產品
l N過差分干涉生成地表形變製圖和相關產品
目前，SARscape的ScanSAR處理模組只支持ENVISATASAR的數據對。
3.4極化雷達處理擴展模組
對極化SAR和極化SAR干涉處理。對極化SAR處理功能包括：測定偏振矩陣、偏振信號、偏振合成、偏振特徵、Pauli分解、Entropy-Anisotropy-Alfa分解、Entropy-Anisotropy-Alfa分類；極化SAR干涉處理包括：SLC數據的幾何校正、極化相位差和干涉圖生成、極化/干涉相干性、相干性最佳化。
l 極化功能：
極化定標矩陣：用默認或自定義的極化定標參數精確估計目標散射矩陣
極化信號：從線性極化數據集，創建任意極化正交基準的散射矩陣
極化分解：提供相干（Pauli分解）和非相干（熵-α-各向異性特徵分解）的方法來做散射矩陣的分解，前者用於一致的目標特徵，後者用於分散式的目標特徵
極化分類：在熵-α-各向異性特徵分解之後的基礎上，利用非監督分類法來對不同的散射特性進行分類
極化特徵：提供了對交叉極化強度數據進行組合的方法，可用於進一步解譯或分類
l 極化干涉功能：
SLC數據配準：主從影像的配準及在距離向的重採樣
相位合成：相組分生成，包含幾何（常相位）和平地或已知地形（有DEM的情況）
相干性最佳化：代表主要散射機制的干涉圖和相干數據的生成
極化相位差/干涉圖生成：可生成1）兩個相同獲得方式的不同極化數據的極化相位差；2）兩個不同獲得方式的相同極化方式的“經典”干涉
合成平地相位：用相同相對的不同極化合成相位進行干涉去平
極化相干性：相干數據的極化相位差或單極化干涉的生成
3.5干涉疊加擴展模組
干涉疊加技術是挖掘時間序列SAR圖像可以識別區域（像素）範圍內，一定時間內地面位移表現在信號相關和一致性，獲取mm級的形變信息。SARscape提供兩個套用工具：
l PS (Persistent Scatterers，永久散射體)
進行點目標的分析，得到表現為高的相干性的局部散射體的形變信息和精確的高程信息，輸入圖像的數量對最後要進行PS鑑定的像元相干性的估算非常重要，如果輸入圖像的數量不足的話，在整個處理過程中，整個區域會有大量的高相干性目標和很多“假形變”信息，一般來說，輸入影像的數量應該大於20幅，為保證正確的相干性和PS鑑定結果。包括以下4個步驟：
(1) 選擇樣本：輸入的坐標作為參考檔案，輸出檔案列表中的其他數據是用相同的樣本選擇方法在樣本選擇功能下實現的。如果樣本坐標具有投影信息，那么為了估計在主圖像幾何中提取的區域角點的位置，會自動進行反向的地理編碼。
(2) 配準：所有圖像都要配準和重採樣到參考檔案，這涉及到4因素（至少2個）的過採樣，避免在大基線的情況下干涉條紋過密而混淆。
(3) Mu/Sigma計算：這是計算所有配準圖像的每個像素的幅度。用於執行下一步POTACOS之前PS點的選擇。
(4) OPTACOS：這是最後一步，計算出每個PS點視線向的速率和高度向的形變。
l SBAS (Small Baselines，短基線)
進行離散點目標分析，得到的結果和干涉模組類似，不同的是它是針對大區域的多景SAR做的，而不是雙過（最多四過）干涉。和PS比起來，SBAS技術對輸入圖像的個數不是非常敏感，因為用的是離散分布的相干目標而不是一個像元，而且在SBAS中，會進行一些空間位移相關性的假設。不過，圖像個數越多，得到的結果越好（甚至大氣組分的干涉位相都能被很好的估算和去除）。輸入的數據數量至少是5幅。包括以下4個步驟：
(1) 連線圖：對所有圖像建立對應關係，看每對主從影像的基線是否在閾值內，將所有的數據都配準到一個主圖像，這個主圖像可自動分配也可用戶自己選擇。
(2) 定義研究區：這步可選，如果要選擇小於輸入圖像範圍的研究區的時候要進行這一步。
(3) 干涉生成：生成去平、過濾後的干涉圖和相應的位相解纏結果
(4) SBAS反算：在相關的產品選擇和輸入模式的基礎上生成形變（日期、速度、加速度和加速度變化）和高程（校正值和新的DEM）相關的產品。大氣校正，有關時間空間的變化，也體現在這一步。
l 其他工具
(1) 連線圖編輯工具：此功能允許修改圖片連線的組合，生成連線圖
(2) PS分析工具：圖形表示每個永久散射體位移記錄
(3) 時間序列分析：圖形表示用SBAS方法提取的形變信息
