Μορφές Δεδομένων SAR

GRD

Το προϊόν Ground Range Detected (GRD) αποτελεί εστιασμένα δεδομένα SAR τα οποία έχουν υποστεί διαδικασία ανίχνευσης (detection) και έχουν προβληθεί στο επίπεδο του εδάφους χρησιμοποιώντας ως μοντέλο το γήινο ελλειψοειδές. Τα εικονοστοιχεία (pixels) των εικόνων πλάτους SAR (amplitude images) περιέχουν αποκλειστικά τιμές πλάτους. Τα προϊόντα GRD είναι multi-looked με σκοπό τη μείωση του φαινομένου speckle. Οι συντεταγμένες Ground Range αποτελούν τις συντεταγμένες slant range προβλημένες πάνω στο γήινο ελλειψοειδές. Για την προβολή αυτή χρησιμοποιείται το ελλειψοειδές WGS84, ενώ εφαρμόζεται και μια μέση σταθερή τιμή υψομέτρου. Η προσέγγιση αυτή καθιστά την επιφάνεια του ελλειψοειδούς πιο κοντά στην πραγματική επιφάνεια του εδάφους.

Η ICEYE παρέχει τις εικόνες πλάτους GRD σε μορφή Cloud Optimized GeoTIFF (COG), η οποία υποστηρίζεται από τα περισσότερα λογισμικά προβολής εικόνων, εφαρμογές GIS καθώς και εργαλεία και βιβλιοθήκες επεξεργασίας δεδομένων.

Οι τιμές των pixels απεικονίζουν κλιμακωμένο πλάτος (scaled amplitude). Το τελικό προϊόν διαθέτει προσεγγιστικά κυκλική χωρική ανάλυση και τετραγωνική απόσταση μεταξύ των pixels. Επιπλέον, έχει εφαρμοστεί διόρθωση της εξάρτησης από τη γωνία πρόσπτωσης κατά τη διεύθυνση range, η οποία υπολογίζεται με χρήση του ελλειψοειδούς μοντέλου της Γης, ώστε να καταστεί δυνατή η μετατροπή της ραδιοδιαύγειας (radar brightness) σε ένταση οπισθοσκέδασης (backscatter intensity).

Τα προϊόντα GRD παρουσιάζουν αρκετά πλεονεκτήματα. Πρώτον, είναι διατεταγμένα στη φυσική γεωμετρία SAR, κάτι που αποτελεί απαραίτητη προϋπόθεση για ακριβή γεωεντοπισμό. Δεύτερον, τα εικονοστοιχεία τους δεν περιέχουν τεχνουργήματα παρεμβολής (interpolation artifacts) τα οποία συναντώνται σε εικόνες που έχουν υποστεί χαρτογραφική προβολή. Ουσιαστικά, το προϊόν αυτό αποτελεί μορφή εικόνας πλάτους SAR (SAR amplitude image) που διατηρεί τα δεδομένα SAR του αρχικού, ακατέργαστου προϊόντος. Τα pixels απεικονίζονται στη φυσική διάταξη range–azimuth, η οποία είναι ιδανική για ανάλυση τύπου shadows-down, απαλλαγμένη από τεχνητά σφάλματα χαρτογραφικής προβολής και κατάλληλη για την ερμηνεία της τοπογραφίας και χαρακτηριστικών με υψόμετρο.

Για χρήστες που απαιτούν γεωαναφερμένες εικόνες με ελάχιστα τεχνουργήματα παρεμβολής, τα προϊόντα εικόνας πλάτους της ICEYE συνοδεύονται από σημεία ελέγχου εδάφους (Ground Control Points – GCP) και πολυωνυμικούς συντελεστές ταχείας χωροθέτησης (Rapid Positioning Capability – RCP). Τα στοιχεία αυτά επιτρέπουν ακριβή γεωχωρική αξιοποίηση χρησιμοποιώντας ελεύθερα διαθέσιμα εργαλεία, όπως το QGIS ή το GDAL..

Η ICEYE παρέχει δεδομένα GRD που είναι:

Προβεβλημένα στην επιφάνεια του εδάφους χρησιμοποιώντας μοντέλο γήινου ελλειψοειδούς.
Ενδέχεται να έχει υποστεί multi-looking για τη μείωση του speckle noise.
Παράγεται στη φυσική διάταξη αισθητήρα range–azimuth.
Παρέχεται σε μορφή GeoTIFF με ενσωματωμένα μεταδεδομένα.
Απαλλαγμένο από τεχνουργήματα παρεμβολής που προκύπτουν από χαρτογραφικές προβολές.

SLC

Οι εικόνες SLC (Single Look Complex) θεωρούνται τα δεδομένα SAR με τη μεγαλύτερη πιστότητα, καθώς βρίσκονται πλησιέστερα στα αρχικά ακατέργαστα δεδομένα που συλλέγει το ραντάρ. Τα προϊόντα SLC διατηρούν όλες τις αρχικές μετρήσεις του αισθητήρα και είναι απαλλαγμένα από τεχνουργήματα παρεμβολής ή σφάλματα προβολής. Το συγκεκριμένο προϊόν διαθέτει μόνο μία δυνατότητα θέασης, πράγμα που σημαίνει ότι διατηρεί την πλήρη ανάλυση τόσο στην κατεύθυνση azimuth όσο και στη διεύθυνση range. Πρέπει να σημειωθεί ότι σε αρκετές περιπτώσεις η συνάρτηση απόκρισης κρουστικού παλμού (impulse response function), δηλαδή το σχήμα ενός έντονα ανακλαστικού αντικειμένου στο προϊόν, εμφανίζεται ασύμμετρο με την ανάλυση range να είναι μεγαλύτερη (πιο αδρή) από την ανάλυση azimuth.

Η γεωμετρία λήψης δορυφορικής εικόνας, δηλαδή το slant plane, αποτελεί το επίπεδο στο οποίο αποθηκεύονται οι λήψεις. Το σύστημα συντεταγμένων της εικόνας είναι κεντραρισμένο στις συντεταγμένες zero-Doppler του SAR και τα δεδομένα είναι διατεταγμένα στο επίπεδο απεικόνισης slant-range-by-azimuth.Τα εικονοστοιχεία έχουν ίση απόσταση μεταξύ τους στη διεύθυνση slant range, η οποία καθορίζεται από τη συχνότητα δειγματοληψίας range, ενώ στη διεύθυνση azimuth η απόστασή τους προκύπτει σύμφωνα με το αντίστροφο της συχνότητας επανάληψης παλμών (pulse repetition frequency).

Οι εικόνες Single Look Complex αποτελούν την πιο πολύτιμη πηγή για ανάλυση δεδομένων SAR. Παραδοσιακά, τα σύνθετα δεδομένα (complex data) συσκευάζονταν σε επιστημονικές ή στρατιωτικές μορφές αρχείων, οι οποίες ήταν δύσχρηστες χωρίς εξειδικευμένη γνώση ή εξειδικευμένο λογισμικό. Για τη βελτιστοποίηση αυτού του ζητήματος, η ICEYE συσκευάζει τα δεδομένα της στη διεθνή μορφή Cloud Optimized GeoTIFF (COG), επιτρέποντας εύκολη εισαγωγή και επεξεργασία στα περισσότερα εργαλεία GIS, βιβλιοθήκες και αναγνώστες εικόνων.Τα δεδομένα φάσης και πλάτους (phase & amplitude) διαμορφώνονται σε δύο διακριτά αρχεία GeoTIFF, αντίστοιχα με τη λογική των καναλιών σε πολυφασματικές εικόνες. Το κανάλι φάσης παρέχεται για περαιτέρω επεξεργασία με εξειδικευμένα εργαλεία, ενώ το κανάλι πλάτους είναι άμεσα έτοιμο προς απεικόνιση.

Τα προϊόντα SLC παρέχονται σε πλήρη ανάλυση, επιτρέποντας στους χρήστες να έχουν πρόσβαση τόσο στην πλήρη ανάλυση όσο και σε εκδοχές μειωμένου speckle ή ενοποιημένων pixel, οι οποίες παράγονται άμεσα μέσω διαφορετικών βαθμών multi-looking κατά το ζουμ προς ή από την εικόνα. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, τα δεδομένα SAR αποθηκεύονται στο slant plane, ενώ τα μεταδεδομένα περιλαμβάνουν τιμές RPC (Rational Polynomial Coefficients), οι οποίες επιτρέπουν στα GIS εργαλεία να πραγματοποιούν αυτόματα προβολή στο έδαφος, καθιστώντας τα προϊόντα έτοιμα προς χρήση σε ροές ανάλυσης και αξιοποίησης. Πρέπει να σημειωθεί ότι η ορθοαναγωγή (orthorectification) με χρήση Ψηφιακού Μοντέλου Εδάφους (Digital Elevation Model – DEM) συνιστάται πάντοτε για ακριβή γεωχωρική σύγκριση και ανάλυση. Τα μεταδεδομένα αποθηκεύονται σε μορφή GeoJSON, ένα γεωκωδικοποιημένο πρότυπο μεταδεδομένων που υποστηρίζεται από πολλά GIS εργαλεία.

Η ICEYE παρέχει δεδομένα SLC:

Εξαιρετική πιστότητα, πλήρης ανάλυση σε azimuth και range.
Απαλλαγμένο από τεχνουργήματα παρεμβολής ή σφάλματα προβολής.
Παρέχεται σε μορφή GeoTIFF με ενσωματωμένα μεταδεδομένα.
Εξαιρετικά κατάλληλο για αυτοματοποιημένη επεξεργασία και προηγμένη αξιοποίηση.

CSI

Το CSI (Colorized Sub-Aperture Image) προκύπτει μέσω της αντιστοίχισης διαφορετικών χρωμάτων στα σήματα οπισθοσκέδασης που λαμβάνονται από πολλαπλά sub-apertures, τα οποία στη συνέχεια ενσωματώνονται σε μία σύνθετη έγχρωμη εικόνα. Τα ανθρωπογενή αντικείμενα με επίπεδες επιφάνειες ή έντονες γωνίες συνήθως παράγουν προτιμητέες κατευθύνσεις σκέδασης, γεγονός που οδηγεί στην εμφάνισή τους ως κυρίαρχο χρώμα στην εικόνα CSI.

Αντίθετα, τα φυσικά αντικείμενα που παρουσιάζουν ομοιόμορφη σκέδαση προς όλες τις κατευθύνσεις δεν εμφανίζουν προτιμητέες γεωμετρίες σκέδασης και απεικονίζονται με γκρι τόνους στο προϊόν CSI. Αντικείμενα που καλύπτονται μερικώς από βλάστηση ή από τις κόμες δέντρων μπορούν επίσης να επισημανθούν με κυρίαρχα χρώματα, υπό την προϋπόθεση ότι ένα υποσύνολο των sub-apertures καταγράφει ισχυρές επιστροφές οπισθοσκέδασης.

Τα παραπάνω ενισχύουν την αποτελεσματικότητα της εικόνας CSI στην αναγνώριση αντικειμένων που σε άλλες περιπτώσεις θα παρέμεναν κρυμμένα. Αυτή η μοναδική δυνατότητα είναι ιδιαίτερα πολύτιμη σε επιχειρήσεις αναζήτησης, παρακολούθησης και επιτήρησης.

Τέλος, τα προϊόντα CSI παράγονται μόνο για τις λειτουργίες λήψης Dwell, Dwell Fine και Dwell Precise, λόγω του μεγάλου συνολικού χρόνου φωτισμού που παρέχουν (25 δευτερόλεπτα). Με τη διαίρεση της συνολικής συλλογής σε 13 sub-apertures, προκύπτουν 13 υποσύνολα με χρόνους φωτισμού περίπου 1,9 δευτερολέπτων το καθένα. Η μορφή CSI χρησιμοποιεί ως "αποθήκη" αρχείου το GeoTIFF, ώστε η εικόνα να μπορεί να προβληθεί από οποιονδήποτε γεωχωρικό προβολέα εικόνας. Ο ακριβής χρόνος, το χρώμα, η διάρκεια και η θέση του δορυφόρου παρέχονται ως μεταδεδομένα στο CSI GeoTIFF για κάθε sub-aperture.

ICEYE παρέχει CSI δεδομένα που είναι:

Παρέχεται σε μορφή GeoTIFF με πλήρως ενσωματωμένα όλα τα μεταδεδομένα
Εξαιρετικό για την ανίχνευση οχημάτων και ανθρωπογενών κατασκευών.
Κατάλληλο για την ανίχνευση κινούμενων στόχων.

VID

Το SAR Video (VID) παρουσιάζει ομοιότητες με το προϊόν CSI, καθώς τα αποκτηθέντα δεδομένα SAR αρχικά χωρίζονται σε πολλαπλά sub-apertures. Στην περίπτωση του SAR Video, κάθε διακριτή εικόνα sub-aperture χρησιμοποιείται ως καρέ (frame) για τη δημιουργία ενός σύντομου βιντεοκλίπ. Αξίζει να σημειωθεί ότι όλες οι λειτουργίες λήψης Dwell (Dwell, Dwell Fine και Dwell Precise) παράγουν βίντεο διάρκειας 25 δευτερολέπτων, τα οποία δημιουργούνται από 25 μεμονωμένα καρέ.

Η χρησιμότητα του προϊόντος VID εντοπίζεται σε εφαρμογές όπου απαιτείται η ανάλυση της ταχύτητας κινούμενων αντικειμένων, όπως πλοίων και οχημάτων ξηράς. Μέσω της ανάλυσης και της εξέτασης του βίντεο είναι δυνατή η εξαγωγή πληροφοριών σχετικά με τη γενική κατεύθυνση και την ταχύτητα των κινούμενων στόχων. Το SAR Video έχει επίσης αποδειχθεί αποτελεσματικό στον εντοπισμό κρυμμένων αντικειμένων σε δασικές περιοχές, καθώς και ανθρωπογενών κατασκευών, καθώς αυτά τείνουν να παράγουν έντονες ανακλάσεις που εμφανίζονται ως “glints” κατά την αναπαραγωγή του βίντεο.

Οι μορφές των προϊόντων VID είναι MPEG4 και GIF. Επιπλέον, παράγεται και ένα αρχείο σε μορφή GeoTIFF, στο οποίο κάθε καρέ του βίντεο παρέχεται ως ξεχωριστή ζώνη (band), με σκοπό να διευκολυνθεί η ανάλυση καρέ-καρέ σε περιβάλλον GIS. Αυτό επιτρέπει στον χρήστη να παρακολουθεί και να μετρά τις αλλαγές και τα κινούμενα αντικείμενα μεταξύ των καρέ, καθώς έχει τη δυνατότητα να αναλύει τις διαφορετικές ζώνες που αντιστοιχούν σε κάθε καρέ, ενώ τα μεταδεδομένα για κάθε εικόνα είναι επίσης διαθέσιμα μέσα στο GeoTIFF.

Η ICEYE παρέχει VID που είναι:

Παρέχεται σε μορφές αρχείων MPEG4 και GIF, ενώ διατίθεται επίσης GeoTIFF στο οποίο κάθε καρέ περιλαμβάνεται ως ξεχωριστή ζώνη (band).
Μεταδεδομένα αποθηκευμένα σε μορφή GeoTIFF.
Εξαιρετικό για την ανίχνευση κινούμενων στόχων.
Κατάλληλο για την ανίχνευση ανθρωπογενών κατασκευών.

Quicklook

Το προϊόν Quicklook αποτελεί μια προεπισκόπηση εικόνας υψηλότερης ανάλυσης του προϊόντος GRD και είναι διαθέσιμο για όλες τις λειτουργίες λήψης, παρέχοντας την εικόνα σε μορφή PNG. Πρόκειται για ιδιαίτερα φιλικά προς τον χρήστη προϊόντα, καθώς δεν απαιτούν εξειδικευμένο λογισμικό για την προβολή τους· οποιοσδήποτε βασικός προβολέας εικόνων αρκεί, όπως επίσης και εργαλεία επεξεργασίας εγγράφων ή λογισμικά επεξεργασίας ψηφιακών εικόνων raster.

Η ICEYE πάρεχει quicklook που είναι:

Κωδικοποιημένο σε μορφή PNG με ενσωματωμένα μεταδεδομένα.
Συμβατό με τα περισσότερα λογισμικά τεκμηρίωσης, παρουσιάσεων και δημοσιεύσεων.
Αξιοποιήσιμο χωρίς τη χρήση λογισμικού GIS.
Χρήσιμο για αρχική ανάλυση φάσης.

Sensor Independent Complex Data (SICD)

Τα Sensor Independent Complex Data (SICD) εξαλείφουν όλες τις παραμέτρους που είναι ειδικές για κάθε αισθητήρα. Το προϊόν SICD έχει την ίδια μορφή ανεξάρτητα από τον αλγόριθμο επεξεργασίας ή τη στρατηγική συλλογής δεδομένων. Κατ’ αρχήν, οποιοσδήποτε αλγόριθμος βασίζεται στο SICD μπορεί να λειτουργήσει σε εικόνες SAR από οποιονδήποτε πάροχο SAR. Αξίζει να σημειωθεί ότι το SICD αναπτύχθηκε από τη US National Geospatial-Intelligence Agency (NGA) και αποθηκεύεται ως National Imagery Transmission Format (NITF).

Sensor Independent Derived Data (SIDD)

Το Sensor Independent Derived Data (SIDD) αποθηκεύει παράγωγα προϊόντα εικόνας SAR και τα αντίστοιχα μεταδεδομένα, τα οποία ομαδοποιούνται γύρω από κοινές λειτουργίες που συναντώνται σε τυπικές ροές εργασίας των χρηστών. Τα πρότυπα SIDD και SICD έχουν σχεδιαστεί ώστε να λειτουργούν συμπληρωματικά, καθορίζοντας ενιαίες προδιαγραφές μορφοποίησης για την επεξεργασία εικόνων SAR.

SIDD & SICD είναι σχεδιασμένα να χρησιμοποιούνται συνδυαστικά:

Ανεξάρτητο από τον αισθητήρα, τον αλγόριθμο επεξεργασίας και τη στρατηγική συλλογής.
Παρέχεται σε αρχείο NITF, με τα μεταδεδομένα αποθηκευμένα σε XML.
Εξαιρετικό για αυτοματοποιημένη επεξεργασία δεδομένων ανεξάρτητα από τον πάροχο.

Compensated Phase History Data (CPHD)

Το προϊόν Compensated Phase History Data (CPHD) παρέχει μια δομή δεδομένων και μορφή αρχείου ανεξάρτητη από τον αισθητήρα, για την αποθήκευση και μετάδοση των SAR Phase History Data (PHD). Οι πίνακες σημάτων PHD από πολλούς αισθητήρες SAR μπορούν να ενσωματωθούν στη συγκεκριμένη δομή δεδομένων, η οποία υποστηρίζει τόσο μονοστατικά όσο και διπλοστατικά σύνολα δεδομένων SAR. Στα δεδομένα εφαρμόζεται αντιστάθμιση (compensation) για τους χρόνους λήψης και για την κίνηση της πλατφόρμας.

Η ICEYE παρέχει CPHD που είναι:

Με αντιστάθμιση ως προς τον χρόνο λήψης και την κίνηση της πλατφόρμας.
Υποστηρίζει τους πίνακες σημάτων Phase History Data (PHD) από ποικιλία αισθητήρων SAR, καθώς είναι ανεξάρτητο από τον τύπο αισθητήρα.
Διαθέτει πλήρες σύνολο μεταδεδομένων που περιγράφει τη γεωμετρία της συλλογής και τους πίνακες PHD που περιλαμβάνονται.
Αποθηκεύεται σε δυαδική μορφή αρχείου CPHD, η οποία έχει σχεδιαστεί ειδικά για αυτόν τον σκοπό.