Радиолокационные данные в географических исследованиях и картографировании |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Рассматриваемые вопросы:
Обработка радиолокационных снимков выполняется как для улучшения их изобразительных свойств для визуального восприятия, так и для повышения эффективности их последующей компьютерной обработки. Этапы и виды обработки могут различаться в зависимости от уровня начальной обработки данных, которая выполняется их поставщиком, от особенностей решаемой задачи. Некогерентное накопление (Multilooking) Различия в пространственном разрешении по азимуту и дальности проявляются в существенно различающихся масштабах радиолокационного снимка по двум направлениям: он вытянут в направлении более высокого разрешения. Приведение горизонтального и вертикального размеров пиксела к близким значениям выполняется процедурой некогерентного накопления при задании разных значений коэффициентов усреднения по азимуту и дальности. Размер пиксела преобразованного снимка приводится к большему значению, в результате чего пространственное разрешение оказывается ниже, но при этом также снижается уровень спекл-шума.
Автоматическая корегистрация разновременных радиолокационных снимков Автоматическая корегистрация подразумевает точное пространственное совмещение нескольких разновременных изображений, полученных одной съёмочной системой (или несколькими идентичными) при сходных параметрах съёмки, для их дальнейшей совместной обработки. 
Цветовой синтез разновременных изображений ALOS/PALSAR (R - 24.12.2006 г., G и B - 08.02.2007): до корегистрации - слева, после корегистрации - справа. В первом случае хорошо заметен сдвиг изображений (различие в положении идентичных объектов на разновременных снимках показано жёлтыми стрелками), во втором случае он отсутствует
При формировании и последующей обработке многовременных снимков применяется многовременная фильтрация - уменьшение спекл-шума на серии пространственно согласованных изображений, полученных при одинаковых параметрах съёмки.
Геокодирование и ортотрансформирование Порядок записи значений обратного сигнала при радиолокационном зондировании земной поверхности зависит от направления движения спутника и направления визирования, в результате чего оригинальные снимки не всегда получаются правильно ориентированными относительно сторон света.Геокодирование - координатная привязка исходного или преобразованного радиолокационного снимка без устранения искажений за рельеф. Ортотрансформирование включает не только координатную привязку, но и устранение искажений, связанных с рельефом местности, для чего используется цифровая модель рельефа. Как правило, геокодирование и ортотрансформирование радиолокационных снимков выполняется по орбитальным данным.
Радиометрическая калибровка и нормализация Мощность принимаемого радиолокатором обратного сигнала определяется величиной эффективной площади рассеяния (ЭПР) объекта σ: σ=4πPs/W [м2], где Ps, [Вт] – мощность сигнала, рассеянного объектом в направлении радиолокатора, W [Вт/м2] – плотность потока мощности сигнала, облучающего объект. ЭПР соответствует площади некоторой идеальной поверхности, расположенной по нормали к распространяющейся радиоволне и дающей эквивалентное реальному объекту местности отражение. При радиолокационной съёмке отражающую способность зондируемой поверхности характеризуют безразмерным коэффициентом обратного рассеяния, или удельной эффективной площадью рассеяния (УЭПР) σ0: σ0=σ/[ρxρy], где ρx и ρy – разрешение элемента изображения по азимуту и дальности. Обычно УЭПР выражают в децибелах (дБ): σ0dB=10lgσ0.Для обеспечения возможности количественного сравнения значений обратного рассеяния от разных участков поверхности или его временных изменений необходимо проведение радиометрической калибровки, позволяющей перейти от «сырых» значений пикселов (DN, digital number) к значениям УЭПР. Современные программы для обработки радиолокационных данных, как правило, включают возможность калибровки данных большинства космических радиолокаторов, считывая всю необходимую информацию из сопроводительных файлов. Под радиометрической нормализацией подразумевается выравнивание величины коэффициента обратного рассеяния в ближней и дальней зонах снимка (устранение градиента яркости).  
ENVISAT/ASAR, Малави. Слева - исходный снимок, на котором видны различия яркости в ближней (яркость выше) и дальней (ниже) съёмочных зонах. Для снимка справа проведена радиометрическая нормализация, в результате которой градиент яркости был устранён. Когерентность принимает значения от 0 до 1. Близкие к нулю значения соответствуют слабому сходству пары изображений, что может быть связано с изменением свойств зондируемой поверхности, с появлением или исчезновением объектов за период между съёмками. Такие участки изображения имеют низкую яркость. Близкие к единице значения, напротив, характеризуют сильное сходство двух изображений, обусловленное стабильностью зондируемой поверхности за период между съёмками. Участки, характеризующиеся высокой когерентностью, имеют высокую яркость на изображении.  
ALOS/PALSAR: слева - амплитудный снимок, 21.06.2009 г., в центре - амплитудный снимок, 06.08.2009 г., справа - изображение когерентности, полученное на основе пары этих снимков. Высокие значения когерентности характерны для населённого пункта, полей под паром, а низкие - угодьям, на которых происходили различные изменения, например, рост селькохозяйственных культур Поляриметрическая декомпозиция При работе с набором (2-4 изображения) комплексных поляризованных данных распространенным методом является поляриметрическая декомпозиция, то есть выделение на основе суммарных сигналов, представленных на изображениях в разных поляризациях, участков, где преобладает определенный известный механизм рассеяния сигнала: основные - однократное, двукратное и объемное. Известно много алгоритмов осуществления декомпозиции, получивших названия преимущественно по своим авторам, их выполнение обеспечивается программными комплексами обработки радиолокационных данных. В результате декомпозиции получают 3-4 новых изображения, где большим или меньшим значением яркости закодированы физические свойства объектов местности. Эти свойства проявляются в различных цветах изображения при цветовом синтезе отдельных компонент.
Примеры цветных синтезированных изображений, полученных из компонент поляриметрических декомпозиций (Qi, Yeh, Zhang, 2010) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| © 2017 г. Балдина Е.А., Трошко К.А., лаборатория аэрокосмических методов, Географический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
