Sentinel-1 to misja kosmiczna finansowana przez Unię Europejską i realizowana przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA) w ramach programu Copernicus. Sentinel-1 zbiera obrazy z radaru z syntetyczną przysłoną (SAR) w paśmie C w różnych polaryzacjach i rozdzielczościach. Ponieważ dane radarowe wymagają kilku specjalistycznych algorytmów do uzyskania skanów ortorektyfikowanych, w tym dokumencie opisano wstępną obróbkę danych Sentinel-1 w Earth Engine.
Dane Sentinel-1 są zbierane przy użyciu różnych konfiguracji instrumentu, rozdzielczości i kombinacji pasm podczas orbit wznoszącej i opadającej. Z powodu tej różnorodności zwykle przed rozpoczęciem przetwarzania trzeba odfiltrować dane do jednorodnej podgrupy. Ten proces jest opisany w sekcji Metadane i filtrowanie.
Metadane i filtrowanie
Aby utworzyć jednorodny podzbiór danych Sentinel-1, zazwyczaj trzeba przefiltrować zbiór za pomocą właściwości metadanych. Typowe pola metadanych używane do filtrowania to:
transmitterReceiverPolarisation
: ['VV'], ['HH'], ['VV', 'VH'] lub ['HH', 'HV']instrumentMode
: „IW” (interferometrie szerokiego pasma), „EW” (bardzo szerokiego pasma) lub „SM” (mapa pasma). Więcej informacji znajdziesz w tym dokumencie.orbitProperties_pass
: „ASCENDING” (rosnąco) lub „DESCENDING” (malejąco).resolution_meters
: 10, 25 lub 40resolution
: „M” (średnia) lub „H” (wysoka). Więcej informacji znajdziesz w tym dokumencie.
Podany niżej kod filtruje zbiór Sentinel-1 według właściwości transmitterReceiverPolarisation
, instrumentMode
i orbitProperties_pass
, a następnie oblicza kompozycje dla kilku kombinacji obserwacji wyświetlanych na mapie, aby pokazać, jak te cechy wpływają na dane.
Edytor kodu (JavaScript)
// Load the Sentinel-1 ImageCollection, filter to Jun-Sep 2020 observations. var sentinel1 = ee.ImageCollection('COPERNICUS/S1_GRD') .filterDate('2020-06-01', '2020-10-01'); // Filter the Sentinel-1 collection by metadata properties. var vvVhIw = sentinel1 // Filter to get images with VV and VH dual polarization. .filter(ee.Filter.listContains('transmitterReceiverPolarisation', 'VV')) .filter(ee.Filter.listContains('transmitterReceiverPolarisation', 'VH')) // Filter to get images collected in interferometric wide swath mode. .filter(ee.Filter.eq('instrumentMode', 'IW')); // Separate ascending and descending orbit images into distinct collections. var vvVhIwAsc = vvVhIw.filter( ee.Filter.eq('orbitProperties_pass', 'ASCENDING')); var vvVhIwDesc = vvVhIw.filter( ee.Filter.eq('orbitProperties_pass', 'DESCENDING')); // Calculate temporal means for various observations to use for visualization. // Mean VH ascending. var vhIwAscMean = vvVhIwAsc.select('VH').mean(); // Mean VH descending. var vhIwDescMean = vvVhIwDesc.select('VH').mean(); // Mean VV for combined ascending and descending image collections. var vvIwAscDescMean = vvVhIwAsc.merge(vvVhIwDesc).select('VV').mean(); // Mean VH for combined ascending and descending image collections. var vhIwAscDescMean = vvVhIwAsc.merge(vvVhIwDesc).select('VH').mean(); // Display the temporal means for various observations, compare them. Map.addLayer(vvIwAscDescMean, {min: -12, max: -4}, 'vvIwAscDescMean'); Map.addLayer(vhIwAscDescMean, {min: -18, max: -10}, 'vhIwAscDescMean'); Map.addLayer(vhIwAscMean, {min: -18, max: -10}, 'vhIwAscMean'); Map.addLayer(vhIwDescMean, {min: -18, max: -10}, 'vhIwDescMean'); Map.setCenter(-73.8719, 4.512, 9); // Bogota, Colombia
import ee import geemap.core as geemap
Colab (Python)
# Load the Sentinel-1 ImageCollection, filter to Jun-Sep 2020 observations. sentinel_1 = ee.ImageCollection('COPERNICUS/S1_GRD').filterDate( '2020-06-01', '2020-10-01' ) # Filter the Sentinel-1 collection by metadata properties. vv_vh_iw = ( sentinel_1.filter( # Filter to get images with VV and VH dual polarization. ee.Filter.listContains('transmitterReceiverPolarisation', 'VV') ) .filter(ee.Filter.listContains('transmitterReceiverPolarisation', 'VH')) .filter( # Filter to get images collected in interferometric wide swath mode. ee.Filter.eq('instrumentMode', 'IW') ) ) # Separate ascending and descending orbit images into distinct collections. vv_vh_iw_asc = vv_vh_iw.filter( ee.Filter.eq('orbitProperties_pass', 'ASCENDING') ) vv_vh_iw_desc = vv_vh_iw.filter( ee.Filter.eq('orbitProperties_pass', 'DESCENDING') ) # Calculate temporal means for various observations to use for visualization. # Mean VH ascending. vh_iw_asc_mean = vv_vh_iw_asc.select('VH').mean() # Mean VH descending. vh_iw_desc_mean = vv_vh_iw_desc.select('VH').mean() # Mean VV for combined ascending and descending image collections. vv_iw_asc_desc_mean = vv_vh_iw_asc.merge(vv_vh_iw_desc).select('VV').mean() # Mean VH for combined ascending and descending image collections. vh_iw_asc_desc_mean = vv_vh_iw_asc.merge(vv_vh_iw_desc).select('VH').mean() # Display the temporal means for various observations, compare them. m = geemap.Map() m.add_layer(vv_iw_asc_desc_mean, {'min': -12, 'max': -4}, 'vv_iw_asc_desc_mean') m.add_layer( vh_iw_asc_desc_mean, {'min': -18, 'max': -10}, 'vh_iw_asc_desc_mean' ) m.add_layer(vh_iw_asc_mean, {'min': -18, 'max': -10}, 'vh_iw_asc_mean') m.add_layer(vh_iw_desc_mean, {'min': -18, 'max': -10}, 'vh_iw_desc_mean') m.set_center(-73.8719, 4.512, 9) # Bogota, Colombia m
Przetwarzanie wstępne Sentinel-1
Zdjęcia w Earth Engine 'COPERNICUS/S1_GRD'
Sentinel-1
ImageCollection
składają się z ujęć z zakresu naziemnego (GRD) poziomu 1 przetworzonych na współczynnik rozproszonego odbicia (σ°) w decybelach (dB). Współczynnik rozproszonego odbicia odpowiada obszarowi rozproszonego odbicia celu (poprzecznemu przekroju radaru) na jednostkę powierzchni gruntu. Ponieważ może się ona różnić o kilka rzędów wielkości, jest ona przeliczana na dB jako 10*log10σ°. Określa ona, czy rozproszony teren rozprasza padające promieniowanie mikrofalowe w kierunku z dala od czujnika SAR (dB < 0) czy w kierunku czujnika SAR (dB > 0). Zachowanie to zależy od cech fizycznych terenu, głównie geometrii elementów terenu i ich właściwości elektromagnetycznych.
Earth Engine stosuje następujące kroki wstępnej obróbki (zdefiniowane przez Sentinel-1 Toolbox) do wyprowadzenia współczynnika rozproszonego odbicia w poszczególnych pikselach:
- Stosowanie pliku orbit
- Aktualizuje metadane orbity za pomocą zrekonstruowanego pliku orbity (lub dokładnego pliku orbity, jeśli zrekonstruowany plik jest niedostępny).
- GRD – usuwanie szumów na krawędziach
- Usuwa szum o niskiej intensywności i nieprawidłowe dane na krawędziach sceny. (stan na 12 stycznia 2018 r.)
- Usuwanie szumów termicznych
- Usuwa szum dodawany w subpasmach, aby zmniejszyć nieciągłości między subpasmami w przypadku scen w trybach wielopasmowych. (tej operacji nie można zastosować do obrazów utworzonych przed lipcem 2015 r.)
- Stosowanie wartości kalibracji radiometrycznej
- Oblicza natężenie rozproszonego promieniowania za pomocą parametrów kalibracji czujnika w metadanych GRD.
- Korekta terenu (ortorectyfikacja)
- Konwertuje dane z geometrii zasięgu naziemnego, która nie uwzględnia terenu, na σ° za pomocą DEM SRTM 30-metrowego lub DEM ASTER w przypadku wysokich szerokości geograficznych (większych niż 60° lub mniejszych niż -60°).
Notatki dotyczące zbioru danych
- Nie stosuje się spłaszczenia terenu radiometrycznego z powodu artefaktów na zboczach górskich.
- Bezwymiarowy współczynnik odbicia wstecznego jest konwertowany na dB w sposób opisany powyżej.
- Dane SLC z Sentinel-1 nie mogą być obecnie przetwarzane, ponieważ Earth Engine nie obsługuje obrazów ze złożonymi wartościami z powodu braku możliwości ich uśredniania podczas tworzenia piramidy bez utraty informacji o fazie.
- Zasoby GRD SM nie są przetwarzane, ponieważ funkcja
computeNoiseScalingFactor()
w operacji usuwania szumu na krawędzi w narzędziu S1 nie obsługuje trybu SM.