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# 轨道变化信号方法论

> WorldMonitor 轨道变化信号方法论详解：如何读取每个受监测陆地地点上空新的 Sentinel-1 雷达影像统计值，按相同轨道几何与早期影像组成的稳健基线进行比较，以及何时提出、确认或撤回变化标记，并说明影子期、阈值与已知局限。

*本方法论由 World Monitor 创始人 [Elie Habib](https://www.worldmonitor.app/blog/authors/elie-habib/) 维护。已发布的修订记录在[更正日志](https://www.worldmonitor.app/docs/zh/corrections.md)中。*

## 从这里开始

每隔几天，就会有一颗 Sentinel-1 雷达卫星经过每个受监测的陆地地点，不分昼夜，也不受云层影响。WorldMonitor 读取每景新雷达影像在地点周围一个小方框内的统计摘要，并将其与从完全相同轨道拍摄的早期影像进行比较。当一景影像与基线的差异同时超过其正常离散度和一个固定下限时，该地点的标记即被提出。随后来自同一轨道的下一景影像会确认或撤回这一变化。

已确认的标记只表示 **imagery statistics changed**（影像统计值发生变化）。它不说明变化了什么或为什么变化。洪水、收割、积雪、水库排空、新建工程和拆除都可能改变雷达统计值。请将该标记视为查看影像的提示，而不是结论。

该标记目前处于影子期。在此期间，标记会被计算并存储以供审查，但不会显示在地点证据、国家摘要或 API 中。

## 测量内容

| 输入 | 取值 |
| - | - |
| 档案 | Microsoft Planetary Computer，集合 `sentinel-1-grd`（Copernicus Sentinel 数据，免费开放） |
| 覆盖范围 | 以地点为中心、边长约 2 公里的方框（纬度 ±0.01°） |
| 统计量 | 每个极化波段的中位数和第 98 百分位数（世界大部分地区为 VV 和 VH） |
| 单位 | 分贝，地距振幅的 20·log10 |
| 地点 | 仅限受监测的陆地地点；港口、咽喉要道和其他海上地点从不评分 |

在覆盖范围内有效像素少于 90% 的影像不计为观测。缺失统计值的波段会被跳过，绝不按零读取。两者都不会改变标记。

## 可比影像

雷达后向散射强烈依赖观测几何，因此一景影像只与以下条件全部相同的影像比较：

* 星座（Sentinel-1；其各颗卫星共享一条基线）
* 相对轨道
* 过境方向（升轨或降轨）
* 采集模式和极化组合

采集模式改变会开始一条新基线。来自其他轨道的影像既不能确认也不能撤回在本轨道上提出的标记。某地点在某一轨道上 180 天没有影像时，该轨道会被移除。

## 基线与变化检验

对每个波段统计量，基线保留最新的 12 景可比影像。在对任何影像评分之前需要 6 景；在此之前该地点处于 **建立基线** 状态。中心值为中位数，离散度为稳健标准差（1.4826 × 中位数绝对偏差），且不小于 0.25 分贝。

当一景影像与中位数的差异至少为 3 个离散度 **且** 至少为 1.5 分贝时，该统计量即发生变化。

| 状态 | 下一景可比影像 | 结果 |
| - | - | - |
| 建立基线 | 任意 | 加入基线；达到 6 景后进入监测 |
| 监测 | 无统计量变化 | 加入基线 |
| 监测 | 某统计量变化 | **提出**；该影像暂存，不加入基线 |
| 已提出 | 同一统计量以相同方向变化 | **确认**；基线从两景变化影像重新开始 |
| 已提出 | 无统计量变化 | **撤回**；丢弃暂存影像并加入新影像 |
| 已提出 | 不同的变化 | 较新的变化取代暂存的变化 |
| 已确认 | 任意 | 加入新基线；达到 6 景后进入监测 |

地点的状态取其各轨道中最重要的状态：已确认，其次是已提出，然后是监测，最后是建立基线。

地点首次评分时，会从过去 120 天中为每条轨道最多取 6 景存档影像填充基线，因此无需等待新的过境即可开始监测。每次每日运行只将有限的时间用于统计请求；未处理到的地点保留其标记，并在之后的运行中根据仍在 30 天档案窗口内的影像评分。

## 影子期与阈值

上述阈值依据真实影像统计值的离散度设定，并将根据影子期的分布进行修订。影子期至少持续 30 天，且直到至少 30 个已提出的标记被确认或撤回。在显示标记之前，会对 30 个地点 90 天的回放进行人工审查，并将每个已确认的标记标注为环境原因或非环境原因。

开发期间，在截至 2026 年 11 月 13 日的 90 天内，对分散抽样的受监测陆地地点进行观测，典型的可比影像与其基线中位数的差异只有零点几分贝。沿海和沿河地点因水面粗糙度而离散度大得多，其提出的标记大多被下一景影像撤回。

## 局限

* 该统计量是 2 公里方框的摘要。仅限于少数建筑物的变化可能不会改变中位数和第 98 百分位数。
* 季节性变化（作物、积雪、土壤湿度、水位）是已确认标记最常见的原因。该标记不尝试剔除这类变化。
* Sentinel-1 并非在每条轨道上都对每个地点成像。有些地点只有一条轨道，少数地点在档案中没有影像。

## 来源

* [Copernicus Sentinel-1](https://sentinels.copernicus.eu/web/sentinel/missions/sentinel-1)
* [Microsoft Planetary Computer，Sentinel-1 GRD](https://planetarycomputer.microsoft.com/dataset/sentinel-1-grd)


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