高分三號衛星是中國首顆解析度達到1米的C頻段多極化合成孔徑雷達（SAR）成像衛星，於2016年8月10日在太原衛星發射中心用長征四號丙運載火箭成功發射升空。高分三號B/C（也稱為1米C-SAR 01星和02星）分別於2021年11月23日和2022年4月7日成功發射，相比於高分三號衛星，1米C-SAR採用了TOPSAR模式替代傳統掃描模式（ScanSAR）。兩星與高分三號衛星形成三星組網，單側視情況下平均重訪週期由單星3天縮短至三星小於1天。
本文介紹GF3B/C的L1A級TopSAR成像資料的處理，GF3 ScanSAR資料類似操作。在SARscape5.7下完成，包括資料匯入、多視處理、濾波處理、地理編碼，這些處理步驟可根據應用需求來選擇。
SARscape5.7下載與試用：https://envi.geoscene.cn/sar_license
補丁下載： https://pan.baidu.com/s/1LIHP3rbI3CFUmv-CNQlX9g?pwd=ENVI
高分三號衛星概述
高分三號TOPSAR模式三種成像模式，如下表所示。從檔名上很難區分具體是哪種成像模式，可開啟.meta.xml檔案，找到以下屬性來判斷。
<NominalResolution>50</NominalResolution>
<WidthInMeters>300</WidthInMeters>
L1A級TopSAR資料有三個分片影像組成，以_Strip_0、_Strip_1、_Strip_2字尾標識。
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成像模式名稱 |
解析度/m |
幅寬/km |
極化方式 |
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TOPSAR模式 |
窄幅 |
50 |
300 |
雙極化 |
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寬幅 |
100 |
500 |
雙極化 |
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全球觀測 |
500 |
650 |
雙極化 |
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高分三號資料匯入
- 在Toolbox中，雙擊/SARscape/Import Data/SAR Spaceborne/GAOFEN-3工具，開啟Import Gaofen-3皮膚。
- 資料輸入（Input Files）：點選，輸入高分三號資料.meta.xml檔案
- 引數設定（Parameters）：主要引數（Principal Parameters），設定如下引數。
- 極化方式（Polarization）：ALL，輸出所有的極化資料；
注：若不需要所有極化的資料，可以選擇只輸出同極化或者交叉極化的資料；
- 對資料重新命名（Rename the File Using Parameters）：True。軟體會自動在輸入檔名的基礎上增加幾個標識字母，如增加“_VV_slc”。
注：軟體自動識別GF-3資料的模式。
5.資料輸出（Output Files）
輸出檔案（Output file list）：自動讀取ENVI預設的資料輸出目錄以及輸入皮膚中的資料檔名。
注：1、如果要修改輸出檔名，在需要修改行中右鍵選擇Edit，輸入檔名；
2、如果要修改輸出的路徑，在需要修改行中右鍵選擇Change Output Directories，選擇新的路徑。
6.單擊Exec按鈕開始執行。
注：這個版本會彈出一個對話方塊提示目前只是初步支援TOPSAR資料格式，點選確定即可。
生成的結果除了影像檔案外，還包括KML和Shapefile格式的影像輪廓線。
圖1 高分三號資料匯入皮膚
資料匯入的結果包slc資料、地理座標系的向量範圍shapefile檔案以及kml檔案，如下圖是匯入後的資料檔案。
圖2 匯入列表
引數設定
本例使用的是50米解析度的窄幅資料。
系統引數設定：在Toolbox中，雙擊/SARscape/Preferences/Preferences specific。在引數設定介面中，選擇Load Preferences->LR(coarser than 30m)，再點選General parameters選項，設定Cartographic Grid Size（m）：50。
選做：在Toolbox中，雙擊/SARscape/Preferences/Preferences common。選擇General parameters選項，設定Generate Quick Look：False。不生成結果快檢視，節約時間和硬碟空間。
多視
單視複數（SLC）SAR影像產品包含很多的斑點噪聲，為了得到最高空間解析度的SAR影像，SAR訊號處理器使用完整的合成孔徑和所有的訊號資料。多視處理是在影像的距離向和方位向上的解析度做了平均，目的是為了抑制SAR影像的斑點噪聲。多視的影像提高了輻射解析度，降低了空間解析度，同時也從SLC產品中得到雷達強度影像。
高分三號資料在資料匯入後生成的資料型別為複合資料型別（Complex），預設顯示的是雷達強度影像（magnitude值）。因此該多視處理為選做步驟。
- 在Toolbox中，雙擊/SARscape/Basic/Intensity Processing/Multilooking工具，開啟Multilooking皮膚。
- 資料輸入（Input Files）：單擊按鈕，選擇上一步匯入的*_slc_list資料，如果匯入2種極化的slc資料可以同時選擇，軟體根據後設資料檔案和設定的製圖解析度自動算出距離向視數（Range Looks）和方位向視數（Azimuth Looks）。
- 引數設定（Parameters）：主要引數（Principal Parameters）中，引數按照預設。
- 資料輸出（Output Files）：輸出路徑及檔名按照預設，結果自動新增_pwr字尾。
- 單擊Exec按鈕執行。
圖3 多視處理引數皮膚
圖4 多視後結果
單通道強度資料濾波
- Toolbox中，雙擊/SARscape/Basic/Intensity Processing/Filtering/Filtering Single Image，開啟Filtering Single Image皮膚。
- 資料輸入（Input Files）:點選，輸入上一步得到的強度資料。
- 引數設定（Parameters）：主要引數設定（Principal Parameters）:
- 濾波方法（Filter Method）：提供了八種濾波方法，本例選擇Frost方法。
- 方位向視窗大小（Azimuth Window Size）：5
- 距離向視窗大小（Range Window Size）：5
- 等值視數（Equivalent Number of Looks）：-1
注：1、視窗設定越大，濾波效果越平滑，需要的時間越長。
2、不同的濾波方法會啟用不同的引數。
4.資料輸出（Output Files）：輸出路徑和檔名按照預設，自動新增了_fil的字尾。
5.單擊Exec執行。
圖5 濾波結果（左-濾波前，右-濾波後）
地理編碼&輻射定標
- Toolbox中，雙擊/SARscape/Basic/Intensity Processing/Geocoding/Geocoding and Radiometric Calibration，開啟Geocoding and Radiometric Calibration皮膚：
- 資料輸入（Input Files）：選擇上一步得到的濾波結果。
- 可選檔案（Optional Files）：Geometry GCP File檔案是可選項，這裡不使用。
- 投影引數（DEM/Cartographic System）：DEM為可選項。如果輸入了DEM資料，則輸出的結果的投影以DEM為準。輸入DEM資料可以提高几何定位精度。
注：如果需要輸入dem資料，推薦使用SARscape/Import Data/DEM Extraction/ALOS World 3D 30m工具自動下載30米DEM資料。
5.引數設定（Parameters）：主要引數（Principal Parameters）
- 像元大小（X Grid Size）：50
- 像元大小（Y Grid Size）：50
- 輻射定標（Radiometric Calibration）：Ture（預設）
注：如不進行輻射定標，得到的為無量綱的Beta值，即雷達亮度值。如進行輻射定標處理，得到的是Sigma計量單位後向散射係數。
- 散射面積（Scattering Area）：Local Incidence Angle。
- 輻射歸一化（Radiometric Normalization）：Ture（預設）。
注：輻射歸一化後得到的為Gamma計量單位。
- 區域性入射角校正（Local Incidence Angle）：False
- 輸出型別（Output type）：Linear （預設）
注：輸出型別linear和Db的關係為：∂^0 (Db)=10*log∂^0
6.資料輸出（Output Files）：輸出路徑和檔名按照預設，自動新增了_geo字尾。
7.單擊Exec執行。
圖6 地理編碼後結果