一、算法原理

1、概述

??SAR系統觀測到的是電磁波入射地球表面后反射（后向散射）的雷達脈沖的強度和相位信息。這個信息編碼到雷達坐標系統下，即斜距坐標系，被記錄下來。在一些應用中，需要將SAR數據從斜距坐標系轉到地理坐標系。這個過程就是SAR數據的地理編碼（Geocoding）。

?? 雷達傳感器測量的是發射脈沖和接收信號強度的比，這個比值稱為后向散射。經過輻射定標的后向散射強度信息，不受SAR數據觀測幾何（不同SAR傳感器或不同接收模式）的影響，相當于歸一化到同一標準下，可以進行對比和分析。這個過程就是SAR數據的輻射定標（Calibration）。
?? 根據雷達方程，SAR數據輻射定標的公式為：
$$P_d=\frac{P_t?G_t^A({\theta }_{el},{\theta }_{az})?G_r^A({\theta }_{el},{\theta }_{az})?{\lambda }^3?G_r^E?G_p}{(4\pi {)}^3?R^3?L_S?L_a}?A?{\sigma }^o+P_n$$

其中：

• $P_d$為傳感器接收到的后向散射強度。
• $P_t$為傳輸功率。
• $P_n$為附加功率。
• $G^A$為透視和接收天線增益。
• $G^E$為雷達接收器的電流增益。
• $G_p$為處理器常數。
• $R$為距離傳播損耗。
• ${\theta }_{el}$為天線仰角。
• ${\theta }_{az}$為天線方位角。
• $L$為大氣和系統的損耗。
• $A$為散射面積。

總的來說，SAR數據的輻射定標參數包括：散射面積$（A）$、天線增益$（G_2）$和距離傳播損耗$（R^3）$。
?? 為了得到定標所用到的幾何參數，需要輸入DEM文件，所以在SARscape中，地理編碼和輻射定標的操作是在同一個工具中完成的，在地理編碼的時候可以計算出定標參數。
?? 定標結果是無量綱的（單位是linear），由于后向散射的量級都比較小，實際工作中便于分析往往會轉成dB的單位，如果要輸出dB為單位的定標結果（10*log10 of the linear value），可以選擇相應單位的定標結果輸出。

定標結果一般采用以下命名：

• Sigma——后向散射系數，就是通常說的散射體反射回來的雷達強度，單位是dB
• Gamma——用入射角歸一化的后向散射系數
• Beta——雷達亮度（反射率）系數
  要輸出某個形式的后向散射系數，也可以通過地理編碼時的參數設置實現。

2、參考文獻

[1] SARscape中SAR數據的地理編碼和輻射定標
[2] 劉秀芳,劉佳音,洪文. SAR圖像地理編碼處理流程的研究 [J]. 遙測遙控, 2005, (04): 12-18.
[3] 彭江萍,丁赤飆,彭海良. 星載SAR輻射定標誤差分析及成像處理器增益計算 [J]. 電子科學學刊, 2000, (03): 379-384.

二、軟件操作

（1）Toolbox 中，選擇/SARscape/Basic/Intensity Processing/Geocoding/Geocoding and Radiometric Calibration。

（2）在Geocoding and Radiometric Calibration面板：

• 數據輸入（ Input Files ）面板，單擊 Brower 按鈕，選擇所要處理的SLC數據。
  

• 可選文件（Option Files），控制點文件和散射范圍文件。
  

• 投影參數（DEM/Cartographic System），輸入DEM文件或投影信息提供地理編碼的坐標系信息。若是輸入DEM數據，最后輸出結果默認以DEM投影參數為準。如果不輸入DEM數據，則設置Output Projection。
  
  ? 參數設置（Parameters）面板，主要參數（Principal Parameters）
  

• 像元大小（X Grid Size）：20

• 像元大小（Y Grid Size）：20

• 輻射定標（Radiometric Calibration）：是否進行輻射定標，選擇True就是進行輻射定標。

• 散射面積（Scattering Area）：選擇輻射定標的話，該參數激活。散射面積用于輻射定標，有兩個選項，Local Incidence Angle是運算快，對地形起伏大的區域，精度低一些；true area方法運算時間長，精度高。默認的是Local Incidence Angle的方法。

• 輻射歸一化（Radiometric Normalization）：是否進行輻射歸一化，選擇True就是進行輻射歸一化，要在下面設置歸一化的方法。默認為False。

• 輻射歸一化方法（Normalization Method）：提供兩個輻射歸一化方法，Cosine correction方法是后向散射變異系數只在距離向做補償；Semi-empirical correction方法是后向散射系數變異系數既考慮了距離向也考慮了地形條件。選擇輻射歸一化不選擇，該參數激活。
  局部入射角校正（Local Incidence Angle）：是否生成每個像元的入射角文件。默認為False，不生成。

• 疊掩/陰影處理（Layover/Shadow）：是否生成疊掩/陰影區域的掩膜文件，默認為False，不生成。

• 生成原始幾何（Additional Original Geometry）：是否生成斜距或者地距的定標結果。默認為False，不生成。

• 輸出類型（Output type）：定標結果的輸出單位，默認為Linear，可以選擇dB，或者兩者都輸出。

?數據輸出（ Output Files): 輸出路徑和文件名按照默認，自動添加了 _geo 的后綴。

（3）單擊 Exec 執行。

完成后，結果在ENVI中自動加載并顯示_slc_pwr_geo數據。

如果選擇了輻射定標，查看_geo數據的DN值，就是sigma后向散射系數，默認得到的是linear的值。

?? 默認的輻射定標的結果是sigma，如果要得到gamma或者beta，在Geocoding和Radiometric Calibration面板中的參數設置，選擇Other Parameters參數，設置相應的定標結果。

??如果輻射定標的結果在后向散射很大的區域存在NaN值，說明該像元的后向散射系數超過了軟件設定的閾值，可以在Geocoding和Radiometric Calibration面板中的參數設置，選擇Other Parameters參數，將Max Value in Calibration參數調大。默認是5。

??數據中若存在海域，如果海域區域的定標結果為NaN，原因是地理編碼和輻射定標時使用的參考DEM中海域沒有值，這種情況下，如果研究區是海域區域，在參考坐標系中，使用平均橢球體高程即可。如果研究區不包括海域區域，則不予處理。

三、結果展示

1、原始圖像

2、處理結果