微波遥感集中编程实习报告二.doc
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1、微波遥感编程实习报告一、 实习目的本次实习希望通过编程实现基于R-D方程的SAR影像几何校正,比较校正前后SAR影像特征与区别,分析距离成像几何原理,掌握R-D校正步骤。希望通过这次实习了解SAR成像几何原理,熟悉距离式成像过程。掌握距离-多普勒方程进行校正的原理和难点,认识校正所需参数意义与读取方法。理解并掌握斜视SAR成像中距离式成像的机理与方法,了解SAR图像特殊几何特征成因与校正必要性;掌握基于R-D构像方程的SAR图像像素坐标与大地坐标间的定位关系;在此基础上编程实现SAR图像的几何校正过程。二、 实习内容1. 数据介绍SAR影像的头文件信息中包括该幅影像上5个成像点的XYZ坐标,第
2、一点的成像时间和5个点间的成像时间间隔,影像的第一行成像时间与成像间隔,影像距离向的成像时间与时间间隔,SAR影像4个角点的经纬度以及投影椭球的长短半轴。这些数据用于确定任意时刻下成像点的位置矢量、速度矢量和加速度矢量,确定对应的DEM范围以及确定DEM上各点对应SAR影像的ij坐标和灰度值。这些参数已经存储在parameter.txt里,可直接读取使用,但注意单位转换问题。DEM影像是ers2dem.img,可以利用DEM提供的H结合经纬度坐标BL,利用投影椭球信息,计算出成像点的大地坐标XYZ,但注意裁剪SAR对应到DEM的范围。SAR影像灰度信息则是存储在DAT_01.001内,注意SA
3、R影像的数据格式,这里存储的是复数形式,需要计算强度信息作为灰度值。满足公式:强度=实部+虚部。数据的预处理包括利用影像5个成像点的XYZ坐标和第一点成像时间、成像时间间隔,利用多项式拟合的方法,确定轨道系数ABC,从而可求出任意时刻的卫星位置矢量,位置矢量求导可得到速度矢量,再求导可得到加速度矢量,这些都是在之后的R-D方程中有所利用。注意为解求矩阵方便,可将第一点成像时间当作0。其余的数据预处理包括单位转换以及由于双程传输引起的时间转换。考虑到DEM的分辨率是90m,而SAR影像分辨率是30m,所以还要进行DEM加密,这里使用的方法是双线性内插方法实现DEM加密。2. R-D方程已知R-D
4、方程由3条方程组成,包括距离方程、多普勒频率方程和椭球方程,如下图。图1 R-D方程利用R-D方程进行几何校正时,使用的是间接校正法。即利用DEM中各点的经纬度坐标BL结合DEM影像上的高度信息H,加上投影椭球参数,计算出各点的大地坐标XYZ,再由该点的位置矢量结合当时卫星的位置矢量、速度矢量和加速度矢量代入距离-多普勒方程,确定成像时刻,从而找到SAR影像上对应的(i,j),取出此处的灰度值,赋给DEM对应的大地坐标处。最后再内插得到的灰度影像,即可得到纠正后的SAR影像。三、 实习步骤下面将根据上述实习内容一步步地编程实习SAR影像几何校正。几何过程可按概括为以下的流程图:图2 几何校正流
5、程图1. 数据读取和预处理需要利用的SAR影像头文件数据已经保存在parameter.txt中,编程实现数据读取及保存。图3 参数读取并存储结合5点的位置矢量和第一点的成像时间和成像时间间隔,利用多项式拟合求解拟合参数,由拟合参数可以求解任意时刻的卫星位置矢量、速度矢量和加速度矢量,这里对拟合参数的求解是利用矩阵最小二乘法求解的。在矩阵计算时,由于时间t较大,高次方运算可能会超过数据范围,所以把初始成像时间设为0。注意一些数据需要进行转换,如投影椭球的长短半轴长单位是千米,需要转换到米为单位;经纬度是以度为单位的,在由经纬度坐标BLH计算到大地坐标XYZ时需要把经纬度转为弧度为单位;考虑到双程
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