在SNAP中用sentinel-1数据制作DEM

news2025/7/19 8:29:17

在SNAP中用sentinel-1数据制作DEM

  • 0 SNAP 简介
  • 1 SNAP和snaphu的安装
    • 1.1 SNAP安装
    • 1.2 snaphu安装
      • 1.2.1 Windows系统安装snaphu
      • 1.2.2 Linux系统中安装snaphu
  • 2 基于InSAR技术制作DEM的基本原理
  • 3 数据下载,包括sentinel-1 SLC数据、参考DEM数据、精密轨道数据
  • 3.1 sentinel-1 SLC数据
  • 3.2 参考DEM数据
  • 3.3 精密轨道数据
  • 4 在SNAP中用sentinel-1数据制作DEM的具体步骤
    • 4.1 Split----->Apply Orbit File---->Back Geocoding---->Enhanced Spectral Diversity
    • 4.2 Interogram Formation
    • 4.3 deburst,就是把之前的bursts合起来,选择上一步的成果,参数默认即可
    • 4.4 Multilook 多视,选择上一步的deb,其他默认
    • 4.5 Goldstein Phase Filtering 相位滤波,选择上一步的ML,其他默认
    • 4.6 snaphu export, 输出为snaphu文件
    • 4.7 snaphu-unwrapping 解缠
    • 4.8 snaphu-import,导入解缠好的文件
    • 4.9 Phase to Elevation 相位转高程
    • 4.10 subset,裁剪DEM(可选),可以看到上一步的成果很粗糙,边缘不可用,因此可以裁剪掉
    • 4.11 Geometic 地理编码

写在前面,Sentinel-1数据不适合做DEM,因为sentinel-1的时间基线较长,目前的数据是12天,那么获得的数据的相干性就比较差;C波段雷达的穿透能力不强,受地表植被、水域等因素影响较大,去相干是个大问题……还有很多原因

0 SNAP 简介

  • SNAP是一个开源软件,有Windows版本和linux版本
    欧空局(European Space Agency, ESA)中关于SNAP的介绍:https://earth.esa.int/eogateway/tools/snap
    在这里插入图片描述
  • SNAP下载与安装
    SNAP下载地址:https://step.esa.int/main/download/snap-download/
    目前已经更新到SNAP9,包括Windows、MAC OS、Linux版本
    在这里插入图片描述
    如果是用Windows系统的电脑,下载红框中的Windows 64-bit版本即可

笔者使用过Windows和Linux版本,这两个版本的软件界面和操作习惯几乎完全一致,有些博主说Linux版本运行速度更快,笔者并无此感觉。且大部分使用者的Linux系统安装在虚拟机中,无法完全调动物理机的资源,因此建议物理机为Windows的同学使用Windows版本的SNAP。

1 SNAP和snaphu的安装

1.1 SNAP安装

  • 由于是开源软件,不需要破解,因此安装过程中只需要next,选择安装文件夹即可,没有复杂的步骤

1.2 snaphu安装

  • 使用SNAP做DEM,需要安装一个第三方插件:snaphu,官网为https://web.stanford.edu/group/radar/softwareandlinks/sw/snaphu/
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1.2.1 Windows系统安装snaphu

  1. 如果是Windows系统,点击Tools,选择Plugins
    在这里插入图片描述
  2. 在弹出的窗口中选择Available Plugins中点击SNAPHU Unwrapping,选择左下角的install
    在这里插入图片描述
  • 由于我已经安装好了,所以我的SNAPHU UnwrappingInstalled
    在这里插入图片描述
  1. 点击Tools中的Mange External Tools,查看status是否正常
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  • 在Bundled Binaries中,查看Target Folder,打开这个文件夹,是否能找到snaphu的安装包,如果有,就是可以用的。
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    在这里插入图片描述

1.2.2 Linux系统中安装snaphu

  • 主要步骤如上所述Windows系统中安装snaphu,如果遇到报错等问题,可以参考网页https://forum.step.esa.int/t/snaphu-unwarping-path-error/29054/3
  • 解决方案如图所述
    在这里插入图片描述

2 基于InSAR技术制作DEM的基本原理

InSAR DEM 技术流程图,源自《SARscape培训教程》,作者:Esri中国信息技术有限公司
在这里插入图片描述

具体技术细节在此不多说,请参考博文InSAR基础知识简介

一般不需要做数据聚焦,我们可以直接下载sentinel-1 SLC数据

3 数据下载,包括sentinel-1 SLC数据、参考DEM数据、精密轨道数据

请详细阅读下列博文,并下载好数据。

3.1 sentinel-1 SLC数据

  1. 哨兵-1 Sentinel-1数据下载(ASF)
  2. 哨兵-1 Sentinel-1数据下载(欧空局)
  3. 哨兵-1 Sentinel-1 数据下载(ONDA)

3.2 参考DEM数据

  1. QGIS下载各种DEM的插件(SRTM 90m/30m -ALOS 30m -Cop 30m/90m-NASADEM Global DEM)
  2. SARscape手动下载30mDEM(SRTM1 V3)切片数据-[EC: 40008]参考 5.在USGS下载DEM切片即可

3.3 精密轨道数据

3种方法下载Sentinel-1精密轨道数据

4 在SNAP中用sentinel-1数据制作DEM的具体步骤

打开SNAP,开始处理数据,准备好两期数据,覆盖范围一致,时间基线尽可能短

SNAP中可以使用工作流处理,这里我前一部分演示工作流,后面分步骤演示。

4.1 Split----->Apply Orbit File---->Back Geocoding---->Enhanced Spectral Diversity

如果你的电脑内存较大(32G以上),可以把这几步制作成工作流,如果内存小,可以一步一步来。

  1. 加载数据
    在这里插入图片描述
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  2. 点击GraphBuilder
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  • 右键Add ,添加各个模块

    • Read读取文件
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    • TOPSAR-Split
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    • Apply-Orbit-File
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    • Back-GeoCoding
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    • Enhanced Spectral Diversity
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    • Write
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  • 完整模型
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  1. Read中放置原始数据,日期早的在前,日期晚的在后
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  2. 在TOPSAR-Split中选择subwath(IW)和极化,以及Bursts
    一个sentinel-1数据包括左中右3个IW,一个IW包括9个brust,如下图所示IW2,Bursts为1-6
    在这里插入图片描述

  3. 在Apply-Orbit-File中选择轨道数据,可以选择自动下载,如果自动下载不成功就手动下载,precise表示精密轨道。
    在这里插入图片描述

  4. 在Back-Geocoding中选择参考DEM,这个我建议事先现在好,选择External DEM,选择放置路径和NoData值即可,因为自动下载很慢。
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  5. Enhanced Spectral Diversity默认即可

  6. Write选择一个文件夹,name后缀为_Orb_Stack_esd,表示做了哪些步骤
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  7. 点Run即可运行

4.2 Interogram Formation

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  • 选择上一步做好的esd文件,其他的默认即可
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4.3 deburst,就是把之前的bursts合起来,选择上一步的成果,参数默认即可

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4.4 Multilook 多视,选择上一步的deb,其他默认

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4.5 Goldstein Phase Filtering 相位滤波,选择上一步的ML,其他默认

在这里插入图片描述
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  • 滤波前后的相位图
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4.6 snaphu export, 输出为snaphu文件

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  • 选择上一步的flt文件
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  • 设定好输出文件夹,选择TOPO模式,设置一定范围的重叠区,点击run
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4.7 snaphu-unwrapping 解缠

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  • 选择phase开头的snaphu.img格式的文件
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  • 点击显示执行进程,选择输出文件夹,下面的黑框会显示执行日志,这个解缠花费的时间比别的步骤都长,如果进度条一闪而过,那就是snaphu没安装好,请再次仔细阅读本文1.2snaphu安装的内容
    在这里插入图片描述

4.8 snaphu-import,导入解缠好的文件

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  • 1- Read-Pahse选择之前做好的flt文件,2- Read-Unwrapped-Phase选择上一步解缠后的UnwPhase开头snaphu.hdr结尾的文件
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  • 3-snaphuimport默认
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  • 4- Write随便写,能记住就行
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4.9 Phase to Elevation 相位转高程

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  • 选择上一步做好的import文件
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  • 选择外部DEM,设置NoData值
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  • 这一步的DEM成果,但不是最终成果
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4.10 subset,裁剪DEM(可选),可以看到上一步的成果很粗糙,边缘不可用,因此可以裁剪掉

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  • 编辑这个蓝色框即可,其他默认,点击OK后,可以在左边看到
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  • 现在还是临时文件,打开看一下范围是否合适
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  • 觉得合适,就右键这个文件,点击save product as
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4.11 Geometic 地理编码

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  • 选择输出文件夹,其他默认即可
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  • 可以看到分辨率是13.96*14.67,这个可以手动改大,但不宜改小,也可以选择DEM,这个意思是输出参考DEM,也就是你之前导入的外部DEM。
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  • DEM最终成果在这里插入图片描述

  • 将DEM导出,选中需要导出的elevation_VV,然后点击左上角的File,点击Export,导出为GeoTIFF格式
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  • 在其他GIS软件中打开,效果很不理想
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感谢阅读!

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