一种用于干涉成像高度计的数据重采样方法
技术领域
本发明属于卫星高度计测高数据处理、雷达信号处理、遥感信息提取及海洋参数反演
技术领域
,具体地说,涉及一种用于干涉成像高度计的数据重采样方法。背景技术
卫星高度计是测量海表面高度的仪器,通常搭载在卫星平台上。传统雷达高度计的测高原理是向海面发射一簇微波脉冲,微波脉冲到达海表面后发生散射,后向散射的部分能量重新被高度计接收,通过测量微波脉冲的时延量,可获得卫星平台到海面的精确距离R,卫星轨道高度H可由全球卫星导航系统获得,从而海面高度SSH的测量可由下式计算:
SSH=H-R
传统高度计发射的脉冲是向星下点发射,这样在沿轨方向就可以获得一维观测量。同时因为数据是一维的,可以直接存在一维数组中,容易形成分发,并且重采样过程简单,在沿轨向按重采样间隔重新取点即可。
干涉成像高度计是新一代卫星高度计,海面高程测量是基于偏离星下点的合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)干涉测量技术,通过在不同视角下获取的两幅SAR图像的干涉相位进行高程反演。因为其干涉成像的机理与传统高度计不同,能够同时观测大范围海洋,在方位向和距离向同时形成观测点,距离向和方位向两个维度,再加上测量的海面高程,从而实现海面三维成像。具体的海面高程SSH1计算可通过下式
其中,海面高程SSH1是由卫星的轨道高度H,斜距r,基线长度B,基线倾角α,波长λ,以及干涉相位共同计算得到。
目前,空间实验室搭载的干涉成像雷达高度计,是采用小角度干涉测量技术、孔径合成技术以及海陆兼容的高度跟踪技术,来实现宽刈幅海面高度测量的雷达高度计,可以实现对陆地表面的三维成像,获得数字高程图,并在海洋观测中对海面高度、海面风速和风浪进行测量。利用小入射角、一发双收的双天线和双通道接收机来获取高相干海面回波,利用高精度干涉相位测量能力以及波形跟踪能力,来精确获得宽刈幅范围(40km)海面高度的干涉相位信息。通过对干涉相位进行处理精确恢复高度计双天线相位中心与测量海面点的几何关系,从而确定平均海平面的高度值。传统高度计在海洋观测中只能获得星下点3km左右观测的范围,即获得沿轨迹方向星下点的一维海平面高度测量,而干涉成像雷达高度计在三维海洋表面观测方面比传统高度计幅宽提高10倍,极大提高了观测效率,所获取的观测数据,对于研究全球的海洋动力环境(包括海平面高度,海面风浪和洋流)具有非常重要的作用。同时海面高度作为反演输入量,对海洋重力异常反演,海底地形反演,内波反演等多个领域具有重要贡献,对物理海洋学,海洋大地测量学,海洋地质学等学科具有极大的促进作用。
由于合成孔径的观测机理和宽刈幅的测量,二维观测数据的存储分发也面临难题:
一方面,二维观测原始数据在方位向的分辨率能够达到20m,在距离向的分辨率能够达到50m,如此高的分辨率造成了数据量巨大,在沿轨60km长度上成像高度计的数据量能够达到500MB,远远大于传统高度计的几十KB,因此,二维观测无法进行重采样,不能减小数据大小。
另一方面,由于卫星平台的横摇现象,高度计载荷会出现侧摆,从而对地面观测刈幅产生影响。现有的成像高度计为右侧视,横摇运动对其表现为:向左横摇,地面刈幅向右偏移且变宽;向右横摇,地面刈幅向左偏移且变窄。正是由于这一特性,使得现有的成像高度计数据不是规整的矩形,也不是严格意义上的平行四边形,会在数据两侧产生不规则的无效值,从而很难进行重采样。
发明内容
为解决现有技术存在的上述缺陷,本发明提出了一种用于干涉成像高度计的数据重采样方法,该方法对干涉成像高度计的数据进行精确重采样,从而减小数据量便于形成分发;该方法在方位向和距离向分别计算采样序列,克服了方位向采样容易重叠,距离向采样容易产生无效点的缺点,并能够适应非均匀采样的要求;不仅适用于天宫二号成像高度计的实测数据,同时也适用于后续将要发射的成像高度计;
本发明提供了一种用于干涉成像高度计的数据重采样方法,该方法包括:
步骤1)排序同一轨道不同景的数据,按顺序读入每一景所发布的干涉成像高度计包含方位向和距离向的原始数据;
步骤2)对每一景的原始数据进行坐标转换和边界切除的预处理,获得每一景预处理后的数据;
步骤3)对每一景预处理后的数据,选取每一景预处理后的Alt海面高度数据,在方位向上,进行方位向锚点选取,并生成方位向重采样序列;
步骤4)对方位向重采样序列中的每一个方位向重采样点,在对应的距离向上,进行距离向锚点选取,并生成每个方位向重采样点对应的距离向重采样序列;
步骤5)根据步骤3)获得的方位向重采样序列和步骤4)获得的每个方位向重采样点在距离向上生成的距离向重采样序列,以滤波半径r为小区域,对每一景预处理后的数据进行小区域均值滤波重采样,选取其中的重采样点,并存入预先准备好的数组中,作为每一景的数组;
步骤6)判断当前景的数组是否为第一景的数组,并根据判断结果,按照顺序进行景拼接,获得重采样后的数据,再写入硬盘,重新发布;完成数据重采样。
作为上述技术方案的改进之一,所述原始数据为NC格式数据,其包括:UTC时间、ECEF坐标系、Mask掩膜和Alt海面高度。
作为上述技术方案的改进之一,所述步骤2)具体包括:
对ECEF坐标参数系进行坐标系转换,转换成LLA坐标系;
将ECEF坐标系下点P(x,y,z)转换为LLA坐标系下的P(lon,lat,alt):
其中e为地球椭球偏心率,N为地球椭球的曲率半径,p是OP在xy平面内的投影长度,O是坐标系原点。
获得LLA坐标系,并在坐标系转换完成后,再对每一景的原始数据进行边界切除:
根据预设的海面高数据的有效范围,采用循环判断法,对原始数据中的Alt海面高度做边界切除,获得切除后的海面高度数据;
对UTC时间数据的有效范围、转换后的LLA坐标系数据的有效范围和Mask掩膜数据的有效范围,均采用循环判断法,对各自的有效范围进行上述边界切除,使各类数据在行和列上具有相同的维度;
将上述结果汇总,获得每一景预处理后的数据。
作为上述技术方案的改进之一,所述步骤3)具体包括:
对每一景预处理后的数据,选取任一景预处理后的Alt海面高度数据,在方位向上,根据滤波半径r选取方位向锚点,并将该方位锚点作为初始采样点;从该初始采样点开始,计算在方位向上每个数据点到该初始采样点的球面距离li:
li=αiR
其中,αi为方位向上的两数据点之间的球面角度;R为地球半径;
其中,
其中,为数据点q在方位向上的纬度;为数据点p在方位向上的纬度;λqi为数据点q在方位向上的经度;λpi为数据点p在方位向上的经度;
根据预先设定的方位向采样间隔,遍历并判断每个数据点到初始采样点的距离是否满足采样间隔距离的整数倍:
当第i个数据点到初始采样点的距离满足采样间隔的整数倍时,则选取该数据点为方位向重采样点,并将每个满足上述条件的数据点汇总生成方位向重采样序列;
当第i个数据点到初始采样点的距离不满足采样间隔的整数倍时,则删除该数据点,并判断下一个数据点是否满足上述条件。
作为上述技术方案的改进之一,所述步骤4)具体包括:
在方位向重采样序列中,对每一个方位向重采样点,在对应的距离向,根据边界的无效数据点和滤波半径r,选取距离向锚点,并作为该方位向重采样点在距离向上的距离向重采样初始点;
从该距离向重采样初始点开始,计算在距离向上每个数据点到该距离向重采样初始点的球面距离lj:
lj=αjR
其中,αj为距离向上的两数据点之间的球面角度;R为地球半径;
其中,
其中,为数据点q距离向上的纬度;为数据点p距离向上的纬度;λqj为数据点q距离向上的经度;λpj为数据点p距离向上的经度;
根据预先设定的距离向采样间隔,遍历并判断每个数据点到距离向重采样初始点的距离是否满足距离向采样间隔距离的整数倍:
当第i个数据点到距离向重采样初始点的距离满足距离向采样间隔的整数倍时,则选取该数据点为距离向重采样点,并将每个满足上述条件的数据点汇总生成每一个方位向重采样点在距离向上的距离向重采样序列;
当第i个数据点到距离向重采样初始点的距离不满足距离向采样间隔的整数倍时,则删除该数据点,并判断下一个数据点是否满足上述条件。
作为上述技术方案的改进之一,所述步骤6)具体包括:
判断当前景的数组是否为第一景的数组:
如果当前景的数组为第一景的数组,则记录当前景的最后一个方位向重采样点的经度值作为下一景预处理数据的方位向锚点,获得下一景的数组,重复上述步骤1)-步骤5);
如果当前景的数组为非第一景的数组,则在获得当前景的数组后,记录当前景的最后一个方位向重采样点的经度值作为下一景预处理数据的方位向锚点,获得下一景的数组,再重复步骤1)-5),并按顺序与上一景的数组进行景拼接,再重复上述步骤;
处理完所有景后,将全部拼接完之后的数组制作成netCDF格式文件,获得重采样后的数据,并写入硬盘,重新发布,完成数据重采样。
本发明与现有技术相比的有益效果是:
1、本发明的方法具有适应性;对采用距离向方位向存储数据的成像高度计都可以使用本发明方法进行重采样处理;
2、本发明的方法具有灵活性;允许距离向、方位向使用不同的采样间隔;允许方位向使用非均匀的采样间隔;允许距离向使用非均匀的采样间隔;
3、本发明的方法具有准确性;将距离向方位向分开处理,方位向考虑前后景之间的拼接问题,距离向考虑左右两侧的无效值,在重采样取点时精确按照原始数据索引取点,数据点精确无误。
附图说明
图1是本发明的一种用于干涉成像高度计的数据重采样方法的流程图;
图2是图1的一种用于干涉成像高度计的数据重采样方法的具体方法流程图;
图3是本发明的一种用于干涉成像高度计的数据重采样方法的处理第一景和第二景的示意图。
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1和2所示,本发明提供了一种用于干涉成像高度计的数据重采样方法,该方法包括:
步骤1)排序同一轨道不同景的数据,按顺序读入每一景所发布的干涉成像高度计包含方位向和距离向的原始数据;其中,该原始数据为NC格式数据,其包括:UTC(UniversalTime Coordinated,协调世界时)时间,ECEF(Earth-Centered Earth-Fixed,地心地固)坐标系(包括坐标系中的x,y,z三个参数),Mask掩膜和Alt海面高度;其中,UTC时间是卫星高度计在观测点处的时间;观测点处的位置信息通过ECEF坐标系数据进行表示,Mask海洋掩膜数据用来区分是海洋还是陆地,Alt海面高度数据是干涉成像高度计观测的海面高度。对于海洋学研究或其他地理信息研究,如海洋大地测量学、海洋地质学等通常采用LLA(Longitude Latitude Altitude,经度,纬度,高度)坐标系作为位置描述,也就是经度(Longitude)、纬度(Latitude)、高度(Altitude)三参量。因此,需要将ECEF坐标系转换成LLA坐标系。
具体地,干涉成像高度计因为其工作机理与传统高度计不同,生成的数据量与传统高度计数据相比很大,原始数据文件大小可达数千乃至数万倍。因此传统高度计可以按照轨道来分发数据,每一条轨道对应一个数据文件。但是,干涉成像高度计数据量太大,以至于对轨道需要进行切分后再分别存储,对一条轨道,通常按照60km长度进行切分处理,每一部分称为一景。干涉成像高度计的原始数据在距离向的分辨率为50m,在方位向的分辨率约为20m,数据量过于密集,不便于后续的海洋参数反演使用,需要将原始数据重采样成适合海洋学研究的分辨率。使用Python编程语言,根据文件名中的景顺序进行排序,逐个读入处理。
步骤2)对每一景的原始数据进行坐标转换和边界切除的预处理,获得每一景预处理后的数据;
具体地,对ECEF坐标参数系进行坐标系转换,转换成LLA坐标系;
将ECEF坐标系下点P(x,y,z)转换为LLA坐标系下的参数P(lon,lat,alt):
其中e为地球椭球偏心率,N为地球椭球的曲率半径,p是OP在xy平面内的投影长度,O是坐标系原点。
获得LLA坐标系,并在坐标系转换完成后,再对每一景的原始数据进行边界切除的预处理:
根据预设的海面高数据的有效范围,采用循环判断法,对原始数据中的Alt海面高度做边界切除,获得切除后的海面高度数据,保证边缘不会出现无效值,影响后续不同景的拼接工作;
在存储的每一景的原始数据中,Alt海面高度数据的边界存在无效值,如果不进行切除将会影响后续不同景的拼接工作。在这里边界切除使用的方法是循环判断法,逐行读取Alt海面高度数据,判断该行数据是否全是无效值;若是,则删除该行数据;再逐列读取该数据,判断该列数据是否全是无效值;若是,则删除该列数据。
对UTC时间数据的有效范围,转换后的LLA坐标系数据的有效范围,Mask掩膜的有效范围,均采用循环判断法,对各自的有效范围进行上述边界切除,具体的切除过程与上述Alt海面高度数据的行列切除一样,均进行相同行列的切除,使各个数据在行和列上具有相同的维度。其中由于UTC时间只有方位向信息,因此,对UTC时间数据只需要切除相同的行数即可。
步骤3)对每一景预处理后的数据,选取每一景预处理后的Alt海面高度数据,在方位向上,进行方位向锚点选取,并生成方位向重采样序列;
具体地,对每一景预处理后的数据,选取任一景预处理后的Alt海面高度数据,在方位向上,根据滤波半径r选取方位向锚点,并将该方位锚点作为初始采样点;从该初始采样点开始,计算在方位向上选取的每个数据点到该初始采样点的球面距离li:
li=αiR
其中,αi为方位向上两数据点之间的球面角度;R为地球半径;
其中,
其中,为数据点q方位向上的纬度;为数据点p方位向上的纬度;λqi为数据点q方位向上的经度;λpi为数据点p方位向上的经度;
根据预先设定的方位向采样间隔,遍历并判断每个数据点到初始采样点的距离是否满足采样间隔距离的整数倍:
当第i个数据点到初始采样点的距离满足采样间隔的整数倍时,则选取该数据点为方位向重采样点,并将每个满足上述条件的数据点汇总生成方位向重采样序列;
当第i个数据点到初始采样点的距离不满足采样间隔的整数倍时,则删除该数据点,并判断下一个数据点是否满足上述条件。
由于使用第一行第一列的数据点作为初始采样点,在使用滤波进行采样时就会有边界缺失,影响采样精度。对于第一景方位向锚点的选取,只需要考虑滤波半径的影响,该方位向锚点到边界的距离需要大于滤波半径,这样才能保证滤波核函数覆盖的区域都是有效数据。而对于非第一景,在方位向锚点选取时,需要考虑与上一景的拼接,当前景的初始采样点的经度要大于上一景的最后一个采样点的经度,这样才能保证拼接时不会出现覆盖。同时考虑滤波半径的影响,保证拼接时不会出现裂缝。因此当前景的锚点选取要大于上一景方位向最后一个重采样点的经度和滤波半径之和,才能满足所有要求。
其中,考虑到后续距离向的重采样选取锚点时的滤波操作,滤波半径的改变将会影响到锚点位置,因此,锚点到边界的距离需要大于滤波半径,才能保证滤波时所有数据点都是有效值。
为了实现不同景的精确拼接,同时实现采样间隔的精确提取,选取某一数据点作为初始采样点,后续方位向采样序列的生成都以此初始采样点作为参考,保证采样间隔处的数据点准确提取。同时为后一景的拼接确定起始结束范围,避免不同景拼接时出现覆盖导致重复采样,或者出现缝隙导致无采样点。在选取锚点时同时考虑重采样时的滤波操作,保证锚点到边界的距离大于滤波半径,保证滤波核函数覆盖区域全为有效数据点。
为了保证当前景方位向上数据点的精确重采样,在采样序列生成时使用精确的距离计算,在方位向上计算所有数据点到锚点的距离。在实际的实现中,通过矢量化的操作,该步骤的运行时间很短。根据采样间隔和计算的距离,凡是数据点到锚点距离满足采样间隔整数倍时,将该点记为重采样点。这种方法保证了按照采样间隔的长度逐次从原始方位向数据中精确采样,并且在给定非均匀的采样间隔时,该方法仍能够精确的计算出非均匀的采样序列。
步骤4)对方位向重采样序列中的每一个方位向重采样点,在对应的距离向上,进行距离向锚点选取,并生成每个方位向重采样点对应的距离向重采样序列;
具体地,在方位向重采样序列中,对每一个方位向重采样点,在对应的距离向,根据边界的无效数据点和滤波半径,选取距离向锚点,并作为该方位向重采样点在距离向上的距离向重采样初始点;
从该距离向重采样初始点开始,计算在距离向上选取的每个数据点到该距离向重采样初始点的球面距离lj:
lj=αjR
其中,αj为两数据点之间的球面角度;R为地球半径;
其中,
其中,为数据点q距离向上的纬度;为数据点p距离向上的纬度;λqj为数据点q距离向上的经度;λpj为数据点p距离向上的经度;
根据预先设定的距离向采样间隔,遍历并判断每个数据点到距离向重采样初始点的距离是否满足距离向采样间隔距离的整数倍:
当第i个数据点到距离向重采样初始点的距离满足距离向采样间隔的整数倍时,则选取该数据点为距离向重采样点,并将每个满足上述条件的数据点汇总生成每一个方位向重采样点在距离向上的距离向重采样序列;
当第i个数据点到距离向重采样初始点的距离不满足距离向采样间隔的整数倍时,则删除该数据点,并判断下一个数据点是否满足上述条件。
根据预先设定的距离向采样间隔,凡是第i个数据点到距离向重采样初始点的距离满足采样间隔整数倍时,将该数据点记为距离向重采样点。这样在距离向就会按照距离向采样间隔的长度逐次从最左侧有效值到最右侧有效值顺序重采点。在实际操作中,可以将该点的索引取出,并以此来记录距离向重采样点。需要注意的是距离向重采样点还需要加上距离向初始点左侧的索引点数(包括滤波半径的点数和左侧无效数据值的点数),才是该距离向最终的采样索引点。干涉成像高度计由于合成孔径雷达的观测体制和小入射角的特点,在进幅端和远幅端的观测精度和分辨率都不同,因此在距离向进行非均匀采样尤为普遍。本发明提出的重采样方法对距离向同样适配。采样间隔不再按照整数倍进行取点,而是根据非均匀采样的要求,重新设计不同的采样间隔,按非均匀的采样间隔进行取点,提取索引点的操作与均匀采样时相同。
为了保证每一个方位向数据采样点对应的距离向数据点的精确重采样,在采样序列生成时使用精确的距离计算,在当前距离向上计算所有数据点到距离向锚点的距离。根据距离向采样间隔和计算的距离,凡是数据点到距离向锚点的距离满足采样间隔整数倍时,将该点记为矩形重采样点。这种方法保证了按照距离向采样间隔的长度逐次从原始距离向数据中精确采样,并且在给定非均匀的采样间隔时,该方法仍能够精确的计算出距离向非均匀的采样序列。
其中,考虑到距离向重采样取点时的滤波操作,滤波半径的改变将会影响到锚点位置。同时考虑到卫星平台横摇变化时,对距离向数据产生的形变,在近幅端和远幅端容易产生缺失点或多余点,干扰采样。因此,锚点到边界的距离需要大于滤波半径和缺失点个数,才能保证滤波时所有数据点都是有效值。
其中,获得的方位向采样序列,具体是以原始数据索引点的形式记录。针对方位向采样序列中的每一个方位向重采样点,再对每个方位向重采样点对应的距离向进行处理,获得该点在方位向上对应的距离向重采样序列。由于卫星平台存在横摇运动,会对干涉成像高度计的地面刈幅产生影响,干涉成像高度计为右侧视,横摇运动对其表现为:向左横摇,地面刈幅向右偏移且变宽;向右横摇,地面刈幅向左偏移且变窄。为了克服卫星平台在运行时出现侧摆导致地面观测刈幅向左或向右偏移的缺点,距离向锚点的选取需要考虑左侧的无效值数量。也正是因为这一特点,使得成像高度计的原始数据不是规整的矩形,也不是严格意义上的平行四边形,会在数据两侧产生不规则的无效值,从而很难重采样。在不同的方位向数据点上,对应的距离向数据点不同。因此在选取距离向锚点时,同时考虑滤波半径和两侧无效值的影响,要求距离向锚点到边界的距离大于左侧无效值范围和滤波半径,这样采样保证滤波核函数覆盖范围都是有效数据点,同时不会在两侧的无效数据区采样。
其中,方位向的采样间隔和距离向的采样间隔可以相同,也可以不同。但是为了保证各自的重采样点处的观测为对应的独立观测量,需要滤波半径小于或等于对应的采样间隔的一半,即方位向重采样点或距离向重采样点不会对各自的相邻采样点产生加权影响,每一个方位向重采样点或距离向重采样点只在对应的邻域小区域内进行滤波处理。
方位向重采样序列或距离向重采样序列的生成可以随滤波半径和采样间隔的变化而动态改变的。方位向重采样序列或距离向重采样序列的生成分两步:一是根据滤波半径确定采样锚点,也就是初始采样点;二是根据采样间隔,计算距离,距离满足倍数要求时,则将该点选取为采样点。这样就能够保证在改变采样间隔、改变滤波半径或同时改变采样间隔和滤波半径时,都能够精确确定方位向重采样序列或距离向重采样序列。这一特性也使该方法能够具有非均匀采样的能力。
方位向重采样序列和距离向重采样序列分开计算,保证了在方位向滤波半径、采样间隔和距离向滤波半径、采样间隔都不相同时,仍能够精确计算,精确采样。这一特性也使该方法能够在方位向、距离向同时实现非均匀采样。
判断每一个方位向重采样点在距离向上生成的距离向重采样序列的过程是否完成;
如果每一个方位向重采样点在距离向上生成的距离向重采样序列的过程全部完成,则进行下一步骤;
如果每一个方位向重采样点在距离向上生成的距离向重采样序列的过程未完成,则返回步骤1),并重复上述过程,直至对每个方位向重采样点,在对应的距离向上完成生成距离向重采样序列后,再进行下一步骤;
步骤5)根据步骤3)获得的方位向重采样序列和步骤4)获得的每个方位向重采样点在距离向上生成的距离向重采样序列,以滤波半径r为小区域,对每一景预处理后的数据进行小区域均值滤波重采样,选取其中的重采样点,并存入预先准备好的数组中,作为每一景的数组;
步骤6)判断当前景的数组是否为第一景的数组;
如果当前景的数组为第一景的数组,则记录当前景的最后一个方位向重采样点的经度值作为下一景预处理数据的方位向锚点,获得下一景的数组,重复上述步骤1)-步骤5);
如果当前景的数组为非第一景的数组,则在获得当前景的数组后,记录当前景的最后一个方位向重采样点的经度值作为下一景预处理数据的方位向锚点,获得下一景的数组,再重复步骤1)-5),并按顺序与上一景的数组进行景拼接,再重复上述步骤;
处理完所有景后,将全部拼接完之后的数组制作成netCDF格式文件,获得重采样后的数据,并写入硬盘,重新发布,完成数据重采样。
其中,对于每一景预处理后的数据,在进行重采样时,对重采样点执行邻域滤波,去除高频噪声影响。通常采用均值滤波或高斯滤波,
前后景拼接,顺序处理完不同景的数组后,还需要执行景拼接操作,其具体的过程为:
在距离向上按照前后两景最大的距离向采样点数补齐,使前后两景在距离向上具有相同的维度,再在方位向上直接拼接即可。
其中,直接拼接的依据是当前景在选取方位向锚点时就已经考虑到拼接问题,由于经度变化由小变大,具有延续性,因此经度可以用来作为拼接的参照。因此,在经度上延续上一景的最后一个重采样点的经度,这样就能保证拼接时不会出现覆盖,也不会出现缝隙。
若当前景是第一景,则存入缓存继续读取下一景进行处理;若当前景是非第一景,则需要进行与上一景的拼接,选取当前景的最后一个方位向重采样点作为下一景的方位向锚点;在拼接时会出现前后两景距离向维度不匹配的问题,这时需要将距离向数值较少的景进行扩展,使用无效值扩展距离向,使前后两景在距离向上具有相同的维度。再在方位向上直接拼接,直接拼接的依据是当前景在选取锚点时就已经考虑到拼接问题,在经度上延续上一景最后一个采样点的经度,这样就能保证拼接时不会出现覆盖,也不会出现缝隙。对UTC time,经度,纬度,Mask数据同样执行拼接操作。直到处理完最后一景,顺序完成所有景的拼接,生成数据格网,获得重采样后的数据,再存入缓存中,写入硬盘,重新发布;完成数据重采样。
其中,netCDF数据格式是地理信息领域常用的数据格式,可以方便的存储多维信息,并且易于对外发布。存储数据时,有效信息是UTCtime,经度,维度,Mask海洋掩膜,Alt海面高数据。写入数据文件,添加注释信息,包括数据文件初始时间、数据文件结束时间、方位向采样间隔、方位向滤波半径、距离向采样间隔、距离向滤波半径、文件创建时间等。
实施例1.
如图3所示,该方法包括:
步骤1)排序同一轨道不同景的数据,按顺序读入每一景所发布的干涉成像高度计包含方位向和距离向的原始数据;
步骤2)对每一景的原始数据进行坐标转换和边界切除的预处理,获得每一景预处理后的数据;其中,如图3所示,灰色区域可以看成是密密麻麻的数据点,其数据量非常大,因此,需要对其进行数据重采样;,而经过预处理后,对数据点进行边界切除,获得有效数据,而有效数据是类似平行四边形的样子,四周是无效数据点。灰色圆圈则是滤波器。
步骤3)对每一景预处理后的数据,选取第一景预处理后的Alt海面高度数据,在方位向上,进行方位向锚点选取,并生成方位向重采样序列;
具体地,在方位向上选一方位向锚点,也就是初始采样点,然后在方位向上,计算所有方位向数据点到这个方位向锚点的距离,满足是采样间隔5km的整数倍,就记为方位向重采样点,即满足采样间隔5km,10km,15km等等均进行再标记,直到方位向所有数据点都比完了,也就生成了方位向重采样序列;
步骤4)对方位向重采样序列中的每一个方位向重采样点,在对应的距离向上,进行距离向锚点选取,并生成每个方位向重采样点对应的距离向重采样序列;
具体地,在距离向上选一距离向锚点,也就是距离向初始采样点,然后在距离向上,计算所有距离向数据点到这个距离向锚点的距离,满足是采样间隔5km的整数倍,就记为方位向重采样点,即满足采样间隔5km,10km,15km等等均进行再标记,直到距离向所有数据点都比完了,也就生成了距离向重采样序列;
为了和方位向上具有相同的纬度,距离向重采样序列中的数据点包括:距离向左侧的不等长度的空白加上距离向索引序列的索引点。
步骤5)根据步骤3)获得的方位向重采样序列和步骤4)获得的每个方位向重采样点在距离向上生成的距离向重采样序列,以滤波半径r为小区域,对每一景预处理后的数据进行小区域均值滤波重采样,选取其中的重采样点,并存入预先准备好的数组中,作为每一景的数组;
具体地,在每个采样点的周围小邻域内做一次滤波操作,可以是高斯滤波,也可以是均值滤波,均值滤波的话就是在采样点周围(滤波半径r的大小)取均值作为要取出另存的数值,可以降低采样点的误差;
其中,这个周围小邻域指的是以滤波半径r为半径形成的范围,考虑这个滤波半径r,在最开始的取方位向锚点和距离向锚点时候就不能取得太靠近边界,不然滤波半径r就越界了,至少离边界要空出来一个滤波半径的大小。示意图中这个初始锚点在方位向距离向都刚好空出来一个滤波半径,这样在采样时正好能保证滤波器覆盖的范围都有数值。
步骤6)判断当前景的数组是否为第一景的数组,并根据判断结果,按照顺序进行景拼接,获得重采样后的数据,再写入硬盘,重新发布;完成数据重采样。
判断当前景为第一景,则直接记录第一景中最后一个方位向重采样点,并继续重复上述过程,处理第二景,然后再将第二景和第一景做拼接;
每处理完一景,要把方位向最后一个采样点存起来,作为下一景的初始采样点。示意图可以看到,前后两景是有重复区域的,所以下一景采样的时候没必要从第一行开始采,直接接着上一景最后的采样点经纬度,继续重采样就好;
直至拼接处理完所有景后,再将其制作成netCDF格式文件,写入硬盘,重新发布。
最后所应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,都不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。