Sentinel-1 SLC数据预处理（SNAP软件）

使用SNAP软件对Sentinel-1 SLC数据进行预处理。

immi

1651人浏览 · 2025-07-04 21:38:11

immi · 2025-07-04 21:38:11 发布

前言：关于SNAP的文章写得很多也比较全，但是对于为什么要对影像做这一步的预处理的解说相对较少，这篇文章主要是补充一些在SNAP软件中进行预处理的每一步的目的，以及解决如何在SNAP软件中对原始数据进行参数查看的问题。

继上篇从ASF下载Sentinel-1 SLC数据，接下来对该文件(.zip格式)直接进行预处理，全过程联网操作，有些步骤涉及外部DEM数据需要下载。

关于SNAP的安装详见：SNAP软件的下载、安装、更新、卸载与遇到的一些问题

1、数据导入

从ASF Data Search下载数据之后，直接打开下载的文件夹，文件的格式是.zip，无需解压。

打开SNAP软件，直接将从ASF下载的文件(.zip)按住鼠标左键拖拽至软件【Product Explorer】中，也就是蓝色图示区域，等待影像加载。

① 数据信息查看

【Metadata】->【Abstracted_Metadata】，双击【Abstracted_Metadata】可以查看详细信息，如下图所示。

在【Abstracted_Metadata】中，可以看到影像一些信息，这里列举出一些比较重要的信息。在这个表格中，我们可以明确整张影像范围（经纬度）、分辨率、极化方式以及获取的时间等。

属性	字段标识	值
范围	first_near_lat,first_near_long	23.091159，120.114487
	first_far_lat, first_far_long	23.624861，122.523438
	last_near_lat, last_near_long	24.775029，119.754092
	last_far_lat, last_far_long	25.141015，122.229448
分辨率	range_spacing（距离向分辨率）	2.3295619999999997 m
分辨率	azimuth_spacing（方位向分辨率）	13.972666666666667 m
轨道参数	PASS	ASCENDING 升轨
轨道参数	Antenna_pointing	right 右视
极化方式	mds1_tx_rx_polar	VH（垂直发射，水平接收）
极化方式	mds2_tx_rx_polar	VV（垂直发射，垂直接收）
时间信息	first_line_time	27MAR-2024 10:01:31.716125
时间信息	last_line_time	27-MAR-2024 10:01:59.612080

此外，我比较关心的是轨道参数，能够对影像的倒置情况（上下、左右倒置）进行初步判断，理论部分在超级禾欠水博主的文章里写得很明白（升降轨左右视判断）。通过学习，这里用到的图像是右侧视升轨，也就是上下倒置。

② 影像查看

这里选择【Intensity_IW3_VH】双击进行查看（右侧灰度图），在【Product Explorer】下方有【World View】能够找到图像所在的位置，这里就可以初步看出图像是上下颠倒的了。

这里的Sentinel-1 IW SLC影像是由IW1/IW2/IW3三个条带组成，每个条带由许多的Bursts组成的。其中，IW1/IW2/IW3是TOPSAR模式实现宽幅、高分辨率、高干涉一致性的设计，Bursts是Sentinel-1在宽幅、高分辨率、低功耗和InSAR可靠性之间权衡的结果。简单的理解就是这样的设计会提高空间分辨率、增大一副影像的范围等。

关于Sentinel-1的简要介绍：从5:13开始能看到Sentinel-1简要的成像方式。

Copernicus Sentinel-1: radar vision for Copernicus

这里演示一下一张Sentinel-1 IW SLC影像大概的分布：

2、子集提取

目的：从完整轨道数据中提取感兴趣区域，提高处理效率，减少后续处理的时间消耗。Sentinel-1的覆盖范围很广，有时候我们只需要影像的一部分或者为了提高计算时间，采用子集提取的方法去选择想要的地方。

选择工具：【Radar】 -> 【Sentinel-1 TOPS】 -> 【S-1 TOPS Split】。

在【I/O Parameters】中，在【Directory】选择输出路径，这里需要看一下输入的文件【source】是否正确，输出的文件会有后缀 “_split”。每一个步骤都会有对应的后缀，若是想检查哪一个步骤漏掉了，可以通过文件后缀查看。

在【Processing Parameters】中，【Subswath】和【Bursts】可以选择、调整感兴趣区域。这里可以根据下方地图进行调整，下图所展示的设置是IW2、Bursts是1-4，点击【Run】运行。

输出的结果：明显看出图像有4条被切开的线，每一个部分为一个Burst，初步判断该部分左下角为山脉、右上角暗黑色为河流，中间像砂砾感的是平地或者是建筑物。

3、精密轨道

目的：利用精轨数据校正成像几何，提升几何精度。将元数据.xml的描述轨道的参数值（例如星历数据等）用更精确的轨道文件（精确的轨道文件通常需要影像产生两周后才能计算得到，可以在Sentinel-1质量控制报告网址下载，但是SNAP中是直接从欧空局Sentinel-1轨道文件服务器下载的）替换掉。

选择工具：【Radar】 -> 【Apply Orbit File】。

按照默认设置，输入的数据是Split的结果，输出的轨道由原来的16变成了45，同时文件的后缀也多了“_Orb”。

4、热噪声去除

目的：去除系统噪声背景，提高图像质量。Sentinel-1 影像受到热噪声的影响，热噪声的来源是 SAR 卫星系统的噪声，也可认为是背景噪声。热噪声去除操作可以对整个 Sentinel-1 场景中的后向散射信号进行归一化，从而减少子带纹理中的噪声。

工具：【Radar】 -> 【Radiometric】 -> 【S-1 Thermal Noise Removal】。

在【Processing Parameter】界面中，检查【Remove Thermal Noise】是勾选的状态，输入的数据是精密轨道的结果，其他保持默认，输出的结果后缀是“_tnr”。

结果显示：可以看出图像的纹理更加清晰，类似像斑点一样的噪声也去除了一些。

去热噪声之前的影像

去热噪声之后的影像

5、辐射校正

目的：将像元值转换为后向散射系数，便于量化比较。具体来说，SAR 辐射定标的目的是将其像素值与某地区的后向散射进行关联，将接收的信号转化为后向散射系数，使每个像素值可以反映某地区实际的后向散射情况。影像经过校准，可以直接与相同或不同传感器收集的影像进行比较。

工具：【Radar 】->【 Radiometric】 -> 【Calibrate】。

在【Processing Parameter】界面中，勾选【Output sigma0 band】，输入的数据是上一步的去除热噪声结果，其他保持默认。

辐射校正后，可以打开【Pixel Info】查看对应像素的像素值。这个【Pixel Info】查看像素值功能可用于波段计算。

6、去条带处理

去除的是Sentinel-1 IW SLC影像带有burst带（脉冲带）的暗带部分（黑色背景，无信号部分），效果就是合并所有burst带有效信号部分。

工具：【Radar】 -> 【Sentinel-1 TOPS】 -> 【S-1 TOPS Deburst】。

在【Processing Parameter】界面中，输入的数据是上一步的辐射校正结果，其他保持默认。

结果如下图所示，左侧是去条带前，右边是去条带后，可以发现图像已经变得连续了。

7、多视

目的：SAR原始数据的像素通常是高度不对称的（例如该影像的距离向分辨率约为2.3米，方位向分辨率约为14米）。通过多视处理可调整像素长宽比，使其更接近1:1，便于与其他地理数据（如光学影像）对齐或可视化。

工具：【Radar】 -> 【SAR Utilities】 -> 【Multilooking】。

在【Processing Parameter】界面中，输入的数据是上一步的去条带处理结果，其他保持默认。

这里的【Number of Range Looks】设置的是4（默认），而【Number of Azimuth Looks】设置的是1（默认），可以理解为每4个距离像上的像素合在一起，从原来的大概2.3m -> 2.3*4=9.2m，所以分辨率在多视之后的结果，就变成了如下所示分辨率（在【Abstracted Data】中可以查看）。