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      2、功能模塊

      GAMMA軟件能夠完成將SAR原始數據處理成數字高程模型、地表形變圖、土地利用分類圖等數字產品的整個過程。該軟件由五大模塊組成,用戶可根據實際需求自由組合:

      2.1、MSP(組件式SAR 處理器)

      MSP是從機載或星載的原始SAR信號中得到單視復數數據和強度影像的一個程序包。主要模塊包括:數據預處理、距離向壓縮、聚焦、方位向壓縮和多視后處理。處理后的影像在天線模式、雷達順軌增益變化、方位及距離參考功能長度和斜距上都進行了輻射標準化。

      在預處理步驟中,處理參數是從CEOS頭文件中得到的。在距離向壓縮過程中,為了生成快視圖,數據可能在方位向上進行了采樣。方位向處理使用的是距離-多普勒算法,在處理RADARSAT數據時,需要用到二次距離向遷移處理。用戶可以選擇輸出圖像的幾何關系,方位向上是否進行去斜處理。自動聚焦算法可以調整沿軌方向平臺的估計速度。被處理的圖像經過了以下的輻射校正:天線方向圖,雷達沿軌增益變化,距離向和方位向參考函數的長度,斜距向。ERS-1、ERS-2JERS的絕對定標常數是由主動雷達發射接收器,和ESA、NASDA處理后的定標數據交叉定標后決定的。事實表明GAMMA處理器在干涉過程中保留相位。多視圖像是通過單視復圖像樣本時域平均得到的。處理的相關參數和數據特征都存儲在一個文本文件中,該文本文件可以用一些商業軟件打開。對于ERS-1/2 ENVISAT ASAR數據,該軟件支持精確軌道(“Delft”,RPC,DORIS),并且支持ASAR 交替極化(AP)原始數據的處理。對于某些機載SAR數據,該軟件可提供高級運動補償模塊進行處理。

      2.2、ISP(干涉SAR處理器)

      ISP(干涉SAR處理器)以ESA PAF提供的SLC產品或者由MSP處理得到的SLC產品為基礎數據,進行干涉處理,包含了一系列生成干涉紋圖、高程圖、相干系數圖的算法。處理步驟主要有:基于軌道數據的基線估算,干涉影像對精確配準,干涉圖生成,相干系數估計,平地效應去除,對干涉圖自適應濾波,相位解纏(GAMMA軟件主要有兩種解纏算法:枝切法、基于不規則三角網的最小費用流算法),基于地面控制點的精確基線估算,數字高程的生成,以及影像糾正和干涉高程和坡度圖的插值。ISP支持ESA PAF處理的slcPRI數據的絕對輻射定標,同時也支持從slc圖像對開始的偏移跟蹤技術,是差分干涉軟件的基礎平臺。

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      Radarsat-2 高分辨率偏移量跟蹤結果圖

      2.3、DIFF&GEO(差分干涉和地理編碼)

      DIFF&GEO軟件包提供一套完整的程序集用于精確的地理編碼,支持從距離多普勒坐標系到地圖坐標系,或者從地圖坐標系到距離多普勒坐標系的地形和橢球體校正和地理編碼。重采樣步驟中可以使用不同的插值算法。DIFF&GEO軟件包同時支持地距圖像的地理編碼。DIFF&GEO模塊支持SLC數據在考慮地形效應情況下的配準及從檢測圖像開始的位移跟蹤技術。DIFF&GEO在分離地形和位移的影響時非常靈活。如果從其他的渠道獲得了DEM,可以使用該模塊模擬一個干涉紋圖,減去這個干涉紋圖就可以消除地形相位的影響。模擬干涉紋圖和真實干涉紋圖之間的精確配準可以自動完成。

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      Sentinel-1影像差分干涉相位圖


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      巴姆地區二軌差分干涉圖

      2.4、IPTA(干涉點目標分析)

      IPTA采用的相位模型和傳統的干涉技術一樣。解纏后的干涉相位是地形相位,形變相位,差分路徑延遲相位(也稱大氣相位)和相位噪聲部分(失相關)。干涉點目標分析中,干涉圖只對選擇的點作解釋。采用矢量格式的數據結構代替傳統干涉技術的柵格數據結構,提高效率及節省所需磁盤空間。對于干涉圖、解纏相位、地形高程、形變速率和大氣相關的殘差相位以及其他的也采用類似點堆積的矢量格式,采用另外的數據格式儲存點坐標系。

      一個典型的IPTA處理步驟是這樣的:首先,配準多幅重復軌道SLC圖像。其次,點目標的確認,這是一個非常重要的步驟,進一步就是分析選中的點目標的干涉相位,描述干涉相位與系統和目標參數之間的依賴關系的物理模型,與傳統的干涉分析中使用的模型是一致的。為了從多時相數據集中獲取最佳的信息,引入了循環的概念,并且改進一些參數,如散射體的地形高度、形變、大氣路徑延遲和基線等。根據不同的空間、時間和基線依賴性將不同的相位分類,譬如,大氣相位延遲在空間維上相對平滑,但在時間維上是不相關的。地形相位和垂直基線間顯示出了一種線性關系。很多情況下,形變在空間維和時間維上都認為是相對平滑的。從IPTA得到的主要結果有地形高度、平均形變速率、形變歷史和相對大氣路徑延遲。IPTA和其他的GAMMA軟件模塊完全兼容,它包含了IPTA中使用的矢量數據和普通的2維柵格數據格式之間的轉換程序。為了更方便地使用IPTA,要求必須有GAMMA中的 ISP模塊和DIFF&GEO模塊。

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      墨西哥城地面沉降監測

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      SBAS技術處理                                  PSI技術處理

      2.5、LAT(土地利用工具)

          土地利用工具包支持濾波、參數提取、簡單分類、鑲嵌和附加的數據顯示工具。濾波工具包括空間濾波(均值濾波、中值濾波、Frost濾波、Lee濾波、增強Lee濾波、Gamma 映射濾波)和多時相濾波(基于Quegan et al)。LAT能夠提取和分析特定多邊形和線性數據(均值、標準方差、直方圖),包含了自適應相干、紋理和有效視數估計程序以及其他一些簡單的圖像數據運算程序?;谝粋€或幾個配準好的輸入數據集,使用分級閾值方法可以將單個或多個類分離出來。在地圖幾何空間中,LAT支持多個數據集的鑲嵌。同時,LAT包含了生成RGBIHS組分的工具以及交換兩幅圖像強度圖的工具。

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      拉斯維加斯地區RGB影像合成例子

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      雙極化ALOS PALSAR影像大尺度、大范圍鑲嵌

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