《海洋卫星合成孔径雷达数据处理规范》(报批稿).docx
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1、ICS07.040CCSA76CH中华人民共和国测绘行业标准CH/TXXXX-XXXX海洋卫星合成孔径雷达数据处理技术规范TechnicaIspecificationfordataprocessingofmarinesateIIitesyntheticapertureradar(报批稿)XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施中华人民共和国自然资源部发布前言III1范围12规范性引用文件13术语和定义14缩略语15总体要求25.1坐标系25.2 时制和日界25.3 数据产品分级25.4 数据产品文件组成与格式25.5 数据产品命名36数据处理过程36.1数据处理流程36.2数据处理技术
2、要求46. 3数据准备46.4 LO级产品数据处理46.5 LlA级产品数据处理96.6 LlB级产品数据处理126.7 LlC级产品数据处理136.8 L2级产品数据处理137数据存储与资料归档147. 1数据存储148. 2资料归档14附录A(资料性)辐射校正和极化校正15参考文献17前言本文件按照GB/T1.12020标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中华人民共和国自然资源部提出。本文件由全国地理信息标准化技术委员会卫星应用分技术委员会(SAe/TC230/SC3)归口。本文件起
3、草单位:国家卫星海洋应用中心、中国科学院空天信息创新研究院、中国空间技术研究院遥感卫星总体部。本文件主要起草人:袁新哲、韩冰、仲利华、李芳芳、赵良波、张颖、石立坚、曾韬、梁超。海洋卫星合成孔径雷达数据处理技术规范1范围本文件确立了海洋卫星合成孔径雷达数据处理的总体要求,并规定了数据处理过程、数据存储与资料归档等内容。本文件适用于海洋卫星合成孔径雷达LO级L2级数据产品的处理、制作、存储和使用。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB
4、/T18894电子文件归档与电子档案管理规范GB/T32453卫星对地观测数据产品分类分级规则GB/T3564220171:250001:50OOO光学遥感测绘卫星影像产品3术语和定义GB/T32453界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1方位向azimuth在参考坐标系中,与雷达天线相位中心速度矢量一致的方向。3.2地距groundrange斜距在地面上的投影。3.3极化校正POlarimetriccorrection消除不同极化SAR通道数据之间的幅度、相位不平衡以及极化通道之间串扰的过程。4缩略语下列缩略语适用于本文件。AGC:自动增益控制(AUtc)GainControl)BAQ
5、分块自适应量化(BIe)CkAdaptiveQuantification)CGCS:国家大地坐标系(ChinaGeodeticCoordinateSystem)DEM:数字高程模型(DigitaIElevationModel)FRED:框架化原始扩展数据(FramedRawExpandedData)GeoTIFF:地理标签图像格式(Gee)graphicalTagImageFileFormat)GNSS:全球导航卫星系统(GlobalNavigationSatelliteSystem)JPEG:联合图像专家组(JOintPhotographicExpertsGroup)MGC:手动增益控制(
6、ManUaIGainControl)PRF:脉冲重复频率(PUlSeRepetitionFrequency)RPC:有理多项式系数(RationalPolynomialCoefficient)SAR:合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar)TIFF:标签图像格式(TagImageFileFormat)TXT:文本文件格式(Text)UPS:通用极球面投影(UniVerSaIPolarStereographicprojection)UTC:协调世界时(UniVerSaITimeCoordinated)UTM:通用横轴墨卡托投影(UniVerSalTransverseMerca
7、torprojection)XML:可扩展标记语言(extensibleMarkupLanguage)5总体要求5. 1坐标系采用CGCS2000国家大地坐标系。必要时,可采用经批准的其它坐标系。5.2 时制和日界观测时间采用UTC,以UTC时OO时为日界。5.3 数据产品分级根据SAR数据被处理程度的不同对数据产品进行分级,按照解数传格式、聚焦成像与辐射校正、极化校正、多视处理、斜地变换、地理编码等数据处理加工过程,数据产品分为三个级别五类产品。代码用一位数字或一位数字加一位字母表示,数字代表级别,字母代表级别内分类。数据产品分级、代码和描述见表1。表1数据产品分级、代码和描述数据产品分级代
8、码类别名称描述LO回波数据对卫星下传的原始数据进行低密度奇偶校验码解码、解扰、解格式、帧同步、通道合并、通道均衡、格式整理后的数据产品,包含雷达回波数据和辅助数据LlA单视复图像对LO级产品在距离-方位平面进行聚焦成像处理,并经过辐射和极化校正后的单视产品,数据以复数形式保存LlB地理参考斜距图像在LlA级产品基础上进行多视成像和子视非相参处理(根据产品设计要求)、子带拼接(针对扫描模式)、求模处理后的斜距幅度图像产品LlC地理参考地距图像在LIB级产品基础上进行斜距-地距变换处理后的地距幅度图像产品L2地理编码图像在LIB级产品基础上,根据卫星姿轨数据与DEM数据,进行系统级几何校正、地图投
9、影、重采样处理后,得到经过地理编码的幅度图像产品5.4 数据产品文件组成与格式数据产品文件组成与格式应符合表2的要求。表2数据产品文件组成与格式数据产品分级代码文件组成格式LOLo级数据dat(遵循FRED格式)产品元信息XML浏览图JPEG拇指图JPEGLl(LIA、LIB.LlO图像数据TIFF表2数据产品文件组成与格式(续)数据产品分级代码文件组成格式RPC参数TXT产品元信息XML入射角XML浏览图JPEG拇指图JPEGL2图像数据GeoTIFF产品元信息XML入射角XML浏览图JPEG拇指图JPEG5.5数据产品命名数据产品文件以压缩包文件形式分发。压缩包文件名由观测信息和产品信息组
10、成,文件名采用下划线连接多个字符串,各字符串表示不同文件属性信息,数据产品命名表示方法见图1。SatID_StationIDJmagModJOrbitID_LatJmagDatJleVeLPOlaJSerial图1数据产品命名表示方法数据产品命名表示方法说明如下:a)b)c)d)e)f)g)h)i)j)SatID:遥感卫星标识,用字母或字母与数字表示卫星代号;StationID:卫星数据地面接收站标识,用字母表示;ImagMode:SAR载荷成像模式,用字母或字母与数字表示;OrbitID:卫星绝对轨道号,六位数字表示;Lon:图像中心位置经度。以东经表示,数值保留小数点后一位;Lat:图像中
11、心位置纬度。以北纬表示,数值保留小数点后一位;ImagDate:观测日期。采用协调世界时,以YYYYMMDD表示;Level:产品等级,按照表1数据产品分级代码;Polar:产品极化方式,同极化HH、VV,交叉极化HV、VH,四极化AHV;Serial:产品序列号,字母L后加11位数字表示。示例:GF3_KAS_FSII_029283_E104.7_N26.l_20220303_LlA_HH_L10000000008.tar.gzo6数据处理过程5.5 数据处理流程数据处理流程示意图见图2。图2数据处理流程示意图5.6 数据处理技术要求6. 2.1聚焦成像聚焦成像处理要求如下:a)方位向成像展
12、宽系数应不大于1.01;b)距离向成像展宽系数应不大于1.005;c)方位向、距离向峰值旁瓣比恶化应小于0.5dB;d)方位向、距离向积分旁瓣比恶化应小于0.5dB。6.2.2辐射校正/极化校正辐射校正处理导致的绝对辐射误差应小于0.2dBo极化校正处理要求如下:a)处理导致的通道间幅度误差小于0.2dB;b)处理导致的通道间相位误差小于2。;c)处理后的图像极化隔离度大于45dB。6. 2.3几何校正几何校正处理导致的定位误差应不大于1个像元。6.3 数据准备在数据处理前,应获取以下外部数据:a)大气校正数据;b)快速精密定轨数据;c)定标常数与距离向/方位向方向图文件;d) DEM数据;e
13、 MGC/AGC地面测量值表;f)系统幅度、相位外场定标结果。6.4 LO级产品数据处理6.4.1数据处理流程依据编目分景信息,提取经过解数传格式之后的长条带原始数据中有效载荷数据段,LO级产品数据处理流程见图3。图3LO级产品数据处理流程6.4.2大气及环境参数提取与处理根据成像时间段和成像区域提取6.3a)中的电离层总电子含量和6.3d)中的成像场景中心高程参数,按照如下方法完成对流层与电离层大气延迟校正:a)对流层大气延迟计算见公式(1);式中:ZPD对流层大气延迟;雷达入射角;Zsea海平面上的天顶延迟,宜取值2.3m;e自然对数;h成像场景中心高程;h0大气厚度常数,宜取值6000
14、mob)电离层大气延迟计算见公式(2)。式中:l电后层大气延迟;K电离层常数,K=40.28m3s2;TEC电离层总电子含量,通过外部的全球电离层产品内插得到;/SAR信号中心频率。6.4.3回波数据统计分析统计回波数据的功率,判断分块的回波数据是否饱和:a)读取回波数据块的BAQ均值码;b)计算每个数据块中I、Q通道数据标准差,具体计算见公式(3)和公式(4);(“Q-Mw)1Sb,=1NSBQIT式中:SBl数据块中I通道数据标准差;N数据块长度;i数据块中方位向数据序号;ubi数据块中i通道数据;Mbi数据块中I通道数据均值;SBQ数据块中Q通道数据标准差;ubq数据块中Q通道数据;Mb
15、q数据块中Q通道数据均值。c)统计每个数据块中回波数据达到最大量化值的比例,即该数据块饱和度。若饱和度超过10%,则认为数据块饱和;d)重复步骤a)c),得到所有分块数据的饱和度数组。6.4.4回波数据解压缩与饱和校正根据6.4.3的统计结果,按照如下方法进行回波数据解压缩与饱和校正:a)在回波数据块不饱和情况下,采用常规BAQ解压缩方法完成数据解压缩;b)在回波数据块饱和情况下,采用抗饱和BAQ解压缩方法完成数据解压缩。6.4.5MGC/AGC校正MGC/AGC校正方法如下:a)对于每一个脉冲的回波数据,提取由辅助数据中解析出的相应MGC/AGC值;b)查找对应MGC/AGC地面测量值表得到
16、MGC/AGC校正量,将每个脉冲的回波数据乘以MGC/AGC校正量,得到校正后的回波数据,计算见公式(5)。CT2(i)=U1(J).Gmgc/AGC式中:t2(0第i个脉冲AGC/MGC校正后的回波数据;IZ1(0第i个脉冲的回波数据;GMCClACCMGC/AGC校正量。1.4.6 通道内幅度和相位误差校正利用内定标与外场定标获取的信号收发链路传递函数信息修正理想距离向脉冲压缩函数,具体方法如下:a)将待校正的回波数据进行距离向傅里叶变换;b)读取通道内幅相误差校正函数信息;c)通道内幅度和相位校正方法见公式(6);UChannelcorrect(0)=Utbc(I1-echannel(H
17、expJeChanneg(0)(6)式中:Uchannel-correct()经过通道内幅度和相位校正的数据;距离频率;Utbc(5)待校正回波数据;channela(0)通道内频域幅度误差;J虚数单位;echannel-p(0)通道内频域相位误差。d)进行距离向傅里叶逆变换,得到通道内幅度和相位校正后的回波数据。1.4.7 通道间幅度和相位误差校正利用内定标数据和6.3f)中的系统幅度、相位外场定标结果,对多个收发通道之间幅度和相位的不一致误差进行校正,具体方法如下:a)b)c)将待校正通道的回波数据进行距离向傅里叶变换;读取通道间幅相不一致校正函数信息;通道间幅度和相位校正方法见公式(7)
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