RADARSAT卫星CEOS格式数据读取与解析系统

资 源 简 介

本程序旨在实现对RADARSAT卫星生成的标准CEOS格式（Committee on Earth Observation Satellites）数据的高效读取与解析。系统能够完整处理CEOS格式中的各组成部分，包括卷描述文件（Volume Directory File）、SAR领示文件（SAR Leader File）、图像数据文件（Image Data File）以及空距/拖尾文件（Trailer File）。通过对二进制领示文件的结构化解析，程序可自动提取关键的传感器参数、轨道状态矢量、成像几何参数、

详 情 说 明

基于MATLAB的RADARSAT卫星CEOS格式数据读取与解析系统

项目介绍

本项目提供了一套完整的MATLAB解决方案，用于处理和解析RADARSAT-1/2卫星生成的标准CEOS（Committee on Earth Observation Satellites）二进制格式数据。该系统解决了星载合成孔径雷达（SAR）原始数据读取过程中的关键技术难点，包括大端字节序处理、复杂记录结构寻址以及二进制I/Q信号重构。通过本系统，用户可以从复杂的二进制文件中自动提取轨道、传感器及成像参数，并完成从原始DN值到具备物理意义的辐射定标图像的转换。

功能特性

• 全组件解析能力：支持同时解析卷描述文件、SAR领示文件以及图像数据文件，构建完整的元数据体系。
• 物理参数提取：能够自动定位并提取场景ID、传感器名称、轨道号、脉冲重复频率（PRF）、采样频率、雷达中心频率以及定标增益等核心元数据。
• 二进制数据处理：针对CEOS标准的大端字节序（Big-Endian）编码，实现了底层字节流的准确转换。
• SLC/SGF数据支持：通过解析每行数据的Prefix前缀并分离Interleaved I/Q像素数据，支持复数矩阵（Complex Matrix）的还原。
• 集成辐射定标：系统内置基于增益常数的辐射定标算法，将原始幅度图像转换为对应的后向散射系数（Sigma Naught, dB）。
• 自动化模拟环境：内置数据模拟模块，在缺少真实卫星数据的情况下也可自动生成符合CEOS标准结构的测试数据，便于功能验证。

系统要求

• 软件环境：MATLAB R2016a或更高版本。
• 文件权限：对目标数据文件夹具备读取权限，对主程序目录具备写入权限（用于生成模拟数据或结果导出）。

实现逻辑与功能分析

1. CEOS卷描述记录解析 程序启动后，首先针对卷描述文件进行底层流读取。通过设置读取模式为大端字节序，系统提取前12字节的固定记录描述符，从而识别记录编号、类型及长度。随后进一步读取卷序列号及软件版本信息，为整个数据集提供全局唯一标识。

2. 领示文件关键元数据寻址 该功能是系统的逻辑核心之一。程序通过精确的字节偏置定位技术（fseek），跳转至数据集总结记录区（通常位于文件第720字节之后）。系统从指定偏移量处分别提取场景标识（32字节）、传感器ID、轨道参数以及雷达系统的频率参数。针对定标参数，系统从特定的偏置位置提取定标增益（Calibration Gain），这是后续进行量化分析的基础。

3. 图像数据读取与复数信号重构 在处理图像数据文件时，系统采用逐行扫描算法。针对每一行雷达数据，程序首先跳过192字节的行前缀（Line Prefix），该前缀包含特定行的元数据。接着读取该行的二进制像素流，根据16位整数对（I, Q）的存储特性进行去交织处理，利用 I + j*Q 公式重构复数矩阵。该过程将磁盘上的二进制字节流转化为MATLAB内存中的双精度复数矩阵。

4. 辐射定标算法实现 为了实现定量遥感分析，系统对生成的幅度图像应用辐射定标模型。通过将像素DN值的平方（代表功率）除以从领示文件中提取的定标增益平方，计算出线性空间的后向散射强度。最后，利用对数变换将其转换为以分贝（dB）为单位的定标图层，增强了地物反射特征的可视化表现力。

5. 自动化可视化与报告 系统最后会将解析得到的核心参数（如PRF、轨道号等）在控制台进行格式化打印，并同时生成双通道对比图，展示原始幅度图像与定标后的散点特征图，辅助研究人员快速评估数据质量。

关键函数与技术分析

• 大端字节序转换：在所有二进制读取操作中，系统锁定 'ieee-be' 模式，确保跨平台的二进制兼容性。
• 偏置定位技术：根据RADARSAT CEOS手册，利用精确的字节偏移量准确跳过海量的冗余信息，直接触达关键数据块。
• 数值稳定性处理：在定标算法中引入了极小值（eps）保护，避免在背景噪声区域出现对数运算错误。
• 内存高效管理：采用预分配矩阵空间和逐行读取策略，在处理大规模SAR图像时有效平衡内存开销与处理效率。