运行相干变化检测 (CCD)

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第 1 课 / 共 1 课

运行相干变化检测 (CCD)

在本快速指南中，您将：

了解 CCD 如何用于监测地球表面特征的细微变化。
打开并显示不同日期的两幅重叠的 Umbra 单视复型 (SLC) 图像。
创建一幅 CCD 分类图像，以揭示该区域可能的施工活动。

示例数据

本快速指南中的练习使用两幅 Umbra SLC 图像进行演示。请下载下方的 ZIP 文件并将其内容解压到您计算机上的一个目录中。

[SAREssentials_CCD.zip

884.9 MB

下载箭头下带横线](assets/SAREssentials_CCD.zip)

文件名: Umbra_SaghandIran_2023-08-17_slc 和 Umbra_SaghandIran_2023-08-25_slc。同时包含 ENVI 头文件 (.hdr) 和 ENVI SARscape 文件 (.sml)。
获取日期: 2023 年 8 月 17 日和 8 月 25 日
处理说明: 源数据是国家传输图像格式 (NITF) 中的传感器无关复数数据 (SICD) 文件，需要 ENVI NITF/NSIF 模块才能读取。由于并非所有用户都拥有 ENVI NITF/NSIF 模块，我们使用了 SAR 基础数据处理 工具中的 "导入数据" 选项来创建 SARscape 格式（而非 SICD）的 SLC 图像。
来源: Umbra 开放数据计划(在新标签页中打开)，遵循知识共享署名 4.0 国际许可协议(在新标签页中打开)。源 ID 为 2023-08-17-05-53-58_UMBRA-05_SICD 和 2023-08-25-18-47-23_UMBRA-06_SICD。

背景知识

CCD 利用后向散射 SAR 信号中的相位信息来检测地球表面特征的细微变化。雷达波长范围约为 3 到 70 厘米，具体取决于任务。CCD 过程计算一个称为 相干性 的变量。它表征了对分辨率单元内反射物体相对位置变化的敏感性，这些物体的尺寸与发射波长（厘米级）处于同一量级。换句话说，相干性可以检测到 SAR 信号幅度分量中无法检测到的小变化。

CCD 可以检测和识别细微的变化，例如：

布设的地雷和简易爆炸装置 (IED)
车辆或人员交通带来的近期移动
近期的爆炸引爆
自然变化，如植被生长
雨水和风对地表的影响，这些影响常常会掩盖人为活动

CCD 的应用包括监测非法建筑、边境安全、威胁评估等。CCD 在岩石和干旱地区特别有用，因为干燥的土壤能提供更精确的相干性测量。相干性指示了不同日期获取的两幅 SAR 图像之间相位信号的相关程度。

数据要求

用于 CCD 的图像必须满足严格的要求。它们必须是具有相同参数的 SLC 图像：

频率
极化方式: HH、VV、VH 或 HV
轨道方向: 升轨或降轨
获取模式: 例如聚束式、条带式等
入射角: 差异小于一度

此外，基线间隔必须小于临界基线的 60%。这是一个高级概念，超出了本快速指南的范围。

提示: 要检查您的图像是否适合进行 CCD，请运行 工具箱 中 SAR 要点 文件夹内的 SAR 兼容性检查 工具。更多信息请参见 SAR 要点：检查数据兼容性 快速指南。

打开并显示 Umbra SLC 图像

1

启动 ENVI。 - 2

从 ENVI 菜单栏 中选择 文件 > 打开。将出现一个打开对话框。 - 3

转到您保存本快速指南示例数据的位置。 - 4

使用 Ctrl 键多选以下文件，然后单击打开:
Umbra_SaghandIran_2023-08-17_slc
Umbra_SaghandIran_2023-08-25_slc - 5

等待 状态栏 中构建栅格金字塔，然后在 工具栏 中单击 缩放到全图范围 按钮。两幅图像均以其完整范围显示。

萨汉德村位于每幅图像的中心附近。附近的萨汉德矿开采铀矿石，因此该地区的任何新开发活动都受到密切监视。有报告称，2023 年 8 月 17 日至 25 日期间该区域有施工活动。在本练习中，您将创建一幅 CCD 图像来寻找相关证据。

Umbra 图像的入射角差异仅为 0.12 度，方位角差异为 0.15 度，因此适合进行 CCD 分析。

运行 SAR 相干变化检测工具

1

转到 工具箱 并展开 SAR 要点 > 变化检测 文件夹。 - 2

双击 SAR 相干变化检测。SAR 相干变化检测 工具出现。输入选项卡处于活动状态。

选择输入文件

1

单击 前期图像 旁边的浏览按钮。将出现一个文件选择对话框。 - 2

选择文件 Umbra_SaghandIran_2023-08-17_slc.sml 并单击打开。 - 3

单击 后期图像 旁边的浏览按钮。 - 4

选择文件 Umbra_SaghandIran_2023_08-25_slc.sml 并单击打开。 - 5

将 空间子集 字段留空。此字段用于选择预定义的感兴趣区域 shapefile。您将处理整个图像。

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单击可选选项卡。 - 7

单击 DEM 选项 下拉列表并选择 使用输入 DEM 选项。 - 8

单击 输入 DEM 旁边的浏览按钮，选择文件 SRTM DEM Iran.dat。 - 9

单击打开。这是一个分辨率为 1 角秒的航天飞机雷达地形测量任务 (SRTM) DEM。DEM 是配准输入图像和对变化检测图像进行地理配准所必需的。 - 10

为 减去大地水准面 选择是选项。CCD 工作流要求 DEM 中使用椭球高。由于 SRTM DEM 包含大地水准面高，您必须从中减去 EGM2008 大地水准面。 - 11

单击 大地水准面类型 下拉列表并选择 EGM2008。 - 12

从 DEM 的数据忽略值 字段中移除默认值 -32768。 - 13

对于 输出坐标系，保持默认值 WGS 1984。

设置导出选项

1

单击导出选项卡。 - 2

在 网格大小 字段中，输入值 3 米。虽然 Umbra 图像的分辨率为 0.372 米，但增加 网格大小 值将加快处理速度并产生更平滑的 CCD 图像。 - 3

在输出选项字段中：选择 滤波后分类，按住 Ctrl 键，并选择 相干性。 - 4

滤波后的分类图像和相干性图像将写入 ENVI 输出目录 首选项中指定的目录。要指定其他输出文件夹，请单击 输出文件夹 旁边的浏览按钮并选择其他文件夹。

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单击 下一步 按钮。处理需要几秒钟完成。完成后，相干性图像被添加到 图层管理器 并显示在 图像窗口 中。CCD 工具进入 变化检测阈值 步骤。 CCD 过程尚未完成；接下来您需要检查相干性图像并确定合适的阈值设置。 - 6

在 图层管理器 中，取消勾选两个 Umbra 图像以隐藏它们。只显示相干性图像。

检查相干性图像和阈值设置

相干性值范围从 0（低相干性，或不稳定或非反射区域）到 1（高相干性，或稳定区域）。因此，相干性图像中较亮的像素表示稳定区域，或在八天期间内未发生变化的区域。黑色和深灰色像素表示在此期间发生的景观变化。下图展示了一些可能由挖掘、土壤扰动和车辆移动引起的示例。黑色线状特征可能是一条沟渠。相干性图像明确揭示了村庄内外的施工活动。