SAR數據常識


一、Sar數據的組織
遙感圖像,特別是Sar圖像常用的數據組織方式是數據+頭文件。即數據文件只存儲二進制數據,比如一幅圖像有m行,n列,每個像元用一個浮點數表示,那么這個數據文件就只存m*n個浮點數。因此,光有數據文件有時候很難顯示一幅圖像,因為你不知道數據是如何組織的,你甚至不知道圖像有多少行,多少列。當然,有時候也是可以猜出來的。另外一個文件是頭文件,里面存儲是文本信息,又可稱之為元數據。里面包含可能有圖像大小,數據組織方式,軌道信息,坐標信息等等。

二,五種常用數據格式
COMPLEX_DATA:復數數據,比如一個復數占用8Byte,則實部和虛部各占4Byte,即一個復數由兩個浮點數組成。存儲的時候,將復數挨個存,即
REAL,IMG,REAL,IMG...
ALT_LINE_DATA:各波段按行存儲,alternating lines,又稱BIL(band interleaved by line)。按順序存完每個波段的同一行,再接下來存下一行,以3波段為例,假設圖像大小為3*3:
ALT_SAMPLE_DATA:各波波按像元存儲,alternation sample,又稱BIP(band interleaved by pixel)。按順序存完每個波段的某個像元,再接下來存儲下一像元,仍以3波段為例,假設圖像大小為3*3:
ALT_BAND_DATA:即各波段按次序存儲,又稱BSQ(band sequental)。存完第一波段,存第二波段,再存第三波段。以3波段為例,假設圖像大小 為3*3:
FLOAT_DATA:浮點數據。事實上,圖像要么是整數數據,要么是浮點數據。這里的FLOAT_DATA主要指只有一個波段。

三,常用的文件格式
*.raw:二進制原始數據。像元的值可能是整數。
*.int:干涉圖像。像元一般是復數,也就是8Byte的復數,由兩個4Byte的浮點數組成。
*.amp:幅度圖像,即形成干涉圖像的兩幅復數圖像的幅度值,因此,一幅干涉圖對應兩幅幅度圖像。這兩個圖像有時候放在一個文件中,分波段存儲(一般是BIP),有時候放在兩個文件中。
*.slc:即single-look complex,一幅單視復數圖像。兩幅 這樣的圖像就可以生成干涉圖了。
*.cor:相干性數據。可能是FLOAT_DATA,存儲一個波段,也可能是ALT_LINE_DATA(即BIL),存儲多個波段。
隨着以ALOS-PALSAR,TerraSAR-X,RadarSat-2為代表的第二代SAR衛星系統的相繼發射成功,其數據也陸續開始向用戶分發,星載SAR數據日益豐富的同時,其格式也呈現多樣化的勢態,不過個人認為以數據使用,共享的方便為目的,在目前眾多的數據格式必然會相互借鑒各自的優勢,最終形成一套如CEOS一樣的數據格式規范。對過去數據格式的總結,分析如今數據格式的特點,借鑒國外SAR數據產品發布的規范,將有利於制定出我國自己的SAR衛星數據產品規范等級,使其能為全球用戶服務,從而提升我國遙感產品的競爭。本數據格式的總結分兩部分,這一部分着重介紹前一代星載SAR所產用的CEOS數據格式,下次將介紹新一代SAR的數據格式。
第一代星載SAR系統主要是以ERS-1/2,RadarSat-1,JERS-1為代表,他們特點主要是單極化,成像模式比較單一,主要以strip的方式(RadarSat-1具有ScanSAR的工作模式),每次成像獲得的數據集一般只有一個,在這種情況下,它們均采用了CEOS的SAR數據存儲標准格式,拿到的數據產品一般包括4個文件:DAT_01.001(數據文件),LEA_01.001(頭文件),NUL_01.001(空文件)和VDF_01.001的卷文件,其中主要的信息存在DAT_01.001和LEA_01.001兩個文件中,一個存儲了實際獲得的圖像數據,一個保存圖像獲取時的衛星姿態參數以及圖像本身的一些基本信息。對於一般的用戶而言,該屬性文件雖然采用了ASCII碼的方式存儲,但是其內容依然晦澀———采用”記錄(Record)——字段“的方式,在文件固定位置存放固定的信息,但是由於沒有字段名稱只有“值”,因此在沒有用戶手冊的情況下很難明白其含義,都得借助專門的程序才能使普通用戶閱讀。其次對於數據文件。所記錄的圖像也是按其特有的方式存儲,不方便用戶的預覽,即使是非SLC的幅度圖象,也還得經過程序的轉換。
隨着SAR遙感應用的越來越廣泛,用戶越來越多,能更方便地供用戶使用的數據產品格式越來越迫切,另一方面隨着第二代星載SAR系統開始運行,它們較之第一代SAR而言最大的區別是具有了多極化,多模式的工作方式,是其能夠同時獲得幾個數據集(極化方式)的采集,因此定義新的數據產品格式也是適應新一代SAR系統的要求。
2002年ENVISAT衛星系統的成功發射,ASAR數據的成功獲取分發,標志着星載SAR系統進入了一個新的發展階段,隨后2006年日本ALOS-PALSAR,2007年德國的TerraSAR-X,加拿大的RadarSAT-2,意大利的CosmoSkymMed成功入軌運行,則意味着新一代SAR系統的數據開始正式取代原星載SAR數據,成為以后一段時間對地觀測主要SAR數據源。這一階段星載SAR數據的主要特點是多極化的數據獲取能力,從ASAR的交替極化(兩種極化數據的獲取)到后來的全極化數據獲取,使得衛星能在一個時刻同時獲得一個區域的至少兩組的數據集,因此新一代的SAR數據產品對於多數據集的存儲給予了較多的關注,其次為了便於SAR數據的應用,在新一代SAR數據產品格式中強調了格式的通用性,下面對幾種新星載SAR數據格式產品作簡要介紹。
1)ENVISAT-ASAR:作為ERS-1/2的后繼星,采用了一種以.N1為后綴的文件格式,它將文件的屬性新信息與數據合為一體,主要包括了MPH(一般頭文件——對於所有產品文件),SPH(特殊信息頭——針對各個產品文件)和數據集(data set以及對各個data set的描述)。這種文件格式能很好簡便地包含兩個極化通道的數據,但是對於頭文件中所描述的信息依然晦澀,一般需要將.N1文件進行轉換后才能方便用戶的使用;
2)ALOS-PALSAR:依然采用了CEOS的文件格式,但是對於多(全)極化的情況,采用將各極化數據分別存為一個數據文件的策略;
3)TerraSAR-X:其頭文件采用了網絡上普遍使用的xml格式,使得用戶能夠不在其他特殊軟件的支持下,既可以用ie就可以閱讀獲取衛星成像的參數等信息。而對於圖像數據的存儲,依據不同的數據等級而有所不同。對於SLC數據,它采用了cos的文件方式存儲,需要編寫程序進行轉換,而對於其他等級的圖像,則采用了Tiff這一通用的圖像格式;
4)RadarSat-2:目前尚未拿到實際數據,根據已發文檔介紹,頭文件將也采用xml的格式,而對於數據文件也將考慮tiff的方式,等拿到實際數據后將再對其作專門說明;
5)CosmoSkyMed:采用了專門針對遙感科學的hdf5存儲方式,它已group和data set為單元,其中group中記錄元數據,而將可能的多極化數據存儲在data set中,其中data set中還考慮了對縮略圖的存儲,目前GDAL已經提供了對於該格式的讀取支持,用戶可以在GDAL庫的支持下方便獲得各個數據集以及元數據信息。
從目前這些新一代SAR數據產品格式來看,認為xml,tiff這些通用格式將會逐步成為SAR遙感數據的標准之一,而針對遙感科學研究的hdf5也將在SAR數據產品中占有一席之地,而隨着歐洲Sen-1計划,將會出現更多的SAR數據產品,其格式也將走向成熟規范。

 

轉自:http://blog.sina.com.cn/s/blog_4b9aefc2010115fw.html


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