SNAP Java API处理Sentinel-1数据

亦凉 2023-07-25 09:25 9阅读 0赞

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作者：阿振

写作时间：2020年4月14日 周二

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# 使用SNAP JAVA API处理Sentinel-1数据 #

SNAP软件使用Java语言开发，提供了Python接口snappy，官方教程中也多以Python接口进行示范。但是我在使用Python接口过程中，发现并不是很好用，你必须要同时懂Java语言才能很好地使用Python接口，在IDEA中使用Python接口的代码基本上没有提示，报错了也是Java的错误提示。而且，Java本来是运行在虚拟机上的语言，效率不高，再用Python包一层，更加降低了运行效率。

所以，对于我来说，SNAP的Python接口就是鸡肋，没有使用的必要。直接使用Java接口，方便程序直接进行调试，有问题可以直接去看源代码，解决了官方资料不足的问题。

## SNAP GPF的使用范式 ##

SNAP推荐使用GPF（Graph Processing Framework）进行数据处理。GPF的使用也很简单，首先基于Operation创建Product，然后写入Product。在写入过程中会自动执行Operation完成你想要的数据处理流程，处理的算法是封装在Operation中的。

使用GPF的好处是你可以进行多个Operation的流程处理，前一个处理结果直接进入后一个处理，不需要写入磁盘，可以减少磁盘IO带来的时间消耗。

## 对Sentinel-1 GRD数据的处理案例 ##

下面以对Sentinel-1 GRD数据进行一系列预处理流程演示SNAP Java接口的使用。

预处理的流程包括：首先对GRD各个极化波进行段辐射校正输出后向散射系数（Sigma nought），然后进行数据裁剪，最后进行地形校正的。

下面是使用Better Java （Kotlin）进行entinel-1 GRD数据处理的源码。其中，`GPF.createProduct`方法需要传入Operation的名称和参数，这些信息都可以通过查看Java源代码的方式找到。

代码运行过程中需要下载DEM数据，可能会比较耗时。如果不对数据裁剪，由于原始数据太大，可能会造成内存溢出。我的笔记本根本跑不动。

package cn.demo
    
    import java.nio.file.Paths
    import org.apache.commons.io.FilenameUtils
    
    import kotlin.collections.HashMap
    
    import org.esa.snap.core.dataio.ProductIO
    import org.esa.snap.core.gpf.GPF
    import com.bc.ceres.core.PrintWriterConciseProgressMonitor
    
    import org.locationtech.jts.io.WKTReader
    
    
    fun main() {
        val srcPath =
        Paths.get("/Users/Demo/Desktop/S1A_IW_GRDH_1SDV_20200301T104455_20200301T104520_031481_03A00B_0A9F.zip")
        val srcProduct = ProductIO.readProduct(srcPath.toFile())
    
        val outDir = "/Users/Demo/Desktop"
        val baseName = FilenameUtils.getBaseName(srcPath.toString())
        GPF.getDefaultInstance().operatorSpiRegistry.loadOperatorSpis()
        for (polar in arrayOf("VV", "VH")) {
            // 首先进行辐射校正（CALIBRATION）
            // 对应是的org.esa.s1tbx.calibration.gpf.CalibrationOp类
            var parameters = HashMap<String, Any>()
            parameters["outputSigmaBand"] = true
            parameters["selectedPolarisations"] = polar
            val caliProduct = GPF.createProduct("Calibration", parameters, srcProduct)
    
            // 然后进行裁剪，如果不裁剪，图像太大，容易OutOfMemory
            // 对应的是org.esa.snap.core.gpf.common.SubsetOp类
            val wktRect = "POLYGON((108.175 33.873,108.782 33.873,108.782 33.129,108.175 33.129,108.175 33.873))"
            parameters["geoRegion"] = WKTReader().read(wktRect)
            parameters["bandNames"] = "Sigma0_${polar}"
            val subsetProduct = GPF.createProduct("Subset", parameters, caliProduct)
    
    
            // 然后进行地形校正（TERRAIN CORRECTION）
            // 对应的是org.esa.s1tbx.sar.gpf.geometric.RangeDopplerGeocodingOp
            val corrPath = "${outDir}/${baseName}_Corrected_${polar}"
            parameters.clear()
            parameters["pixelSpacingInMeter"] = 10.0
            parameters["sourceBands"] = "Sigma0_${polar}"
            val corrProduct = GPF.createProduct("Terrain-Correction", parameters, subsetProduct)
            ProductIO.writeProduct(
                corrProduct, corrPath, "GeoTIFF",
                PrintWriterConciseProgressMonitor(System.out)
            )
    				
          	// 最后进行对象销毁，释放内存空间
            caliProduct.dispose()
            subsetProduct.dispose()
            corrProduct.dispose()
        }
        srcProduct.dispose()
    }