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SNAP对Sentinel-1地理编码时影像畸变问题

小夏的遥感笔记 2020-05-13
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哈喽,大家好!

今天的主题是SNAP对Sentinel-1影像进行地理编码时,存在的影像畸变问题该如何去解决?大家可能注意到我在上一篇文章(Sentinel-1 EW HV数据预处理)中对于地理编码只是简单的描述了一下,并没有放地理编码结束后的效果图。这是因为我发现在对遥感影像以传统的WGS84地理坐标系进行地理编码后,影像会发生极大的畸变。

首先声明所使用的数据类型:Sentinel 1 EW GRD数据

影像编号为:

S1A_EW_GRDM_1SDH_20180719T072036_20180719T072140_022860_027A98_C108

影像区域:格陵兰岛东侧格陵兰海域

选择SNAP地理编码默认参数时,即Image Resampleing Method: BILINEAR_INTERPOLATION,MapProjection: WGS84(DD)。效果图如下:

        地理编码前      地理编码后(WGS84)

观察地理编码后的影像,我们可以发现这么几个问题:

(1) 地理编码后的影像左右方向颠倒;

(2) 地理编码后的影像存在影像弯曲的现象,也可以认为是影像畸变。

那么,这种情况是不是我们的数据问题呢?是不是我们之前预处理的某一步出现了问题?其实并不是,这种情况是正确的,没有任何错误的。

首先,我们先来了解这么几个概念:

(1) 地理编码:通俗来讲,地理编码是将影像从影像自身的坐标系转化到特定坐标系的一个过程,即赋予影像经纬度等信息。

(2) WGS84坐标系:一种国际上采用的地心坐标系。坐标原点为地球质心,其地心空间直角坐标系的Z轴指向BIH (国际时间服务机构)1984.0定义的协议地球极(CTP)方向,X轴指向BIH 1984.0的零子午面和CTP赤道的交点,Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系,称为1984年世界大地坐标系统。(摘自百度)

定义看不懂没关系,我们上图,下图是一副WGS84坐标系。有没有发现,这幅图和我们的所处的地球很像。我们再回想一下,我们采用的数据是哪一块的?是格陵兰海!它在地球上的位置处于北极区域,妥妥的高纬度地区。初中地理告诉我们,地球所有的纬线都呈东西方向、与赤道平行,但长短不等,愈往极地愈短;而所有的经线越往极点,两两经线之间距离越小,最终交汇于极点。所以我们可以想象一下,当我们对原始影像通过WGS84进行地理编码时,即将该影像贴在地球的球皮上,它会是什么样子?是不是和我们上面对它进行地理编码的结果类似!除此之外,我们使用的是EW模式的影像,EW成像模式本身就是超宽幅成像,所以影像进行地理编码后畸变也是正常的。

好,我们现在做个总结:地理编码后造成影像畸变是正常现象。

产生的原因有:

(1) 超宽幅(EW)影像自身的问题;

(2) 地理编码目标坐标系的问题。

              WGS84坐标系(摘自百度)

那么,我们该如何解决这个问题呢?其实答案已经在原因中了,就是选择合适的目标坐标系进行地理编码。这里,我们使用的是极地影像,那么我们来看看,当我们选择极地坐标系时,影像地理编码的效果如何呢?

在地理编码中,我们设置Map Projection: Stereographic North Pole,当当当,看看效果,是不是亮瞎了眼!

     地理编码前      地理编码后

到此为止,关于地理编码造成Sentinel 1数据的畸变问题就完美的解决了,而且地理信息也完美的写入到了影像中。以后大家使用SNAP进行地理编码时,要考虑影像经纬度,选择合适的编码坐标系。

本科时候学习了大地测量学中的各种坐标系,也学习了遥感影像原理,没想到终有一天这两者也需要结合起来进行使用。

学以致用!

学无止境!

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