Zastosowanie zobrazowań SAR w ochronie środowiska. Wykład IV + ćwiczenia IV

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Zastosowanie zobrazowań SAR w ochronie środowiska. Wykład IV + ćwiczenia IV"

Małgorzata Skiba
5 lat temu
Przeglądów:

1 Zastosowanie zobrazowań SAR w ochronie środowiska Wykład IV + ćwiczenia IV

Zastosowanie obrazów SAR Satelitarna interferometria radarowa Najczęściej wykorzystywane metody przetwarzania obrazów SAR: InSAR (Interferometry SAR) - tworzenie DEM (Digital

2 Zastosowanie obrazów SAR Satelitarna interferometria radarowa Najczęściej wykorzystywane metody przetwarzania obrazów SAR: InSAR (Interferometry SAR) - tworzenie DEM (Digital Elevation Model) DInSAR (Differential InSAR) - detekcja deformacji terenu PSInSAR (Permanent/Persistent Scatterer InSAR) - detekcja deformacji terenu dla stabilnych rozpraszaczy radarowych

3 Satelitarna interferometria radarowa Metoda DInSAR (Differential Interferometry SAR) Metoda DInSAR służy do detekcji deformacji terenu, które wystąpiły w czasie pomiędzy wykonaniem dwóch wykorzystanych zobrazowań radarowych.

4 Satelitarna interferometria radarowa Metoda DInSAR (Differential Interferometry SAR) Podobnie jak w metodzie InSAR wykorzystuje się dwa obrazy radarowe. Obrazy nakłada się na siebie i dla każdego piksela wyznacza się różnicę faz. Różnica faz = składowa odpowiedzialna za deformacje + składowa odpowiedzialna za topografię +błędy W metodzie DInSAR wykorzystuje się DEM w celu wyeliminowania składowej odpowiedzialnej za topografię. DEM zamieniany jest na interferogram (tzw. interferogram syntetyzowany) i odejmowany jest od głównego interferogramu.

5 Różnica faz Satelitarna interferometria radarowa Wartość różnicy fazy dla spłaszczonego interferogramu: Składnik związany z topografią Składnik związany z przemieszczeniem w kierunku LOS d wartość przemieszczenia obiektu w kierunku LOS

Wykorzystanie dokładnego cyfrowego modelu terenu umożliwia niemal całkowite usunięcie składnika

6 Interferogram syntetyzowany Satelitarna interferometria radarowa Interferogram syntetyzowany tworzony jest na podstawie informacji m.in.o: orbitach, koordynacji w czasie, topografii (DEM). Wykorzystanie dokładnego cyfrowego modelu terenu umożliwia niemal całkowite usunięcie składnika odpowiedzialnego za topografię. W większości przypadków wystarczające jest wykorzystanie cyfrowych modeli terenu (GTOPO30, ACE) o niskiej rozdzielczości.

Interferogram różnicowy Satelitarna interferometria radarowa Po odjęciu od głównego interferogramu interferogramu syntetyzowanego otrzymujemy interferogram różnicowy.

7 Interferogram różnicowy Satelitarna interferometria radarowa Po odjęciu od głównego interferogramu interferogramu syntetyzowanego otrzymujemy interferogram różnicowy. Interferogram różnicowy składa się z prążków interferencyjnych. Przyjęty zakres kolorów (najczęściej od czerwonego do niebieskiego) reprezentuje deformacje terenu odpowiadające połowie długości fali wykorzystywanej przez system SAR.

8 DINSAR 1. Two - pass 2. Three - pass Two-pass - niezbędne są dwa obrazy SAR i DEM, -jest najszybsza metoda ponieważ oba interferogramy (real interferogram) są w tej samej geometrii Three-pass - niezbędne są trzy obrazy SAR - oba interferogramy (real interferogram) są w tej samej geometrii ale mają inną odległość bazową 3. Four - pass Four-pass - niezbędne są cztery obrazy SAR - otrzymane interferogramy (real interferogram) mają różną geometrię i dlatego niezbędna jest ich koregistracja

9 Selekcja obrazów SAR Satelitarna interferometria radarowa Aby para obrazów SAR mogła być wykorzystana w metodzie DInSAR to musi spełniać następujące wymagania: musi być pozyskana przez tego samego satelitę z tymi samymi parametrami zobrazowania; odległość bazowa (perpendicular baseline) pomiędzy miejscami, z których pozyskane zostały obrazy nie może przekraczać pewnej wartości (critical baseline). Dla satelitów ESA wartość ta wynosi około m /im mniejsza odległość bazowa tym mniejszy wpływ topografii na wartość różnicy faz/ najlepiej aby obrazy wykonane były w trybach: ascending oraz descending

10 Właściwości metody DInSAR Satelitarna interferometria radarowa Bardzo dobra rozdzielczość przestrzenna wyników. Bardzo dobra rozdzielczość czasowa wyników. Możliwość monitoringu deformacji terenu na obszarach o powierzchni kilkuset km 2. Możliwość detekcji deformacji z centymetrową (milimetrową) dokładnością. Możliwość detekcji deformacji terenu nie większych niż połowa długości fali wykorzystywanych przez system SAR. Względny pomiar deformacji. Mniejsze możliwości zastosowania metody DInSAR dla obszarów zielonych (spadek koherencji sygnału radarowego).

11 Etapy analizy DInSAR Satelitarna interferometria radarowa 1. Selekcja obrazów. 2. Wczytywanie obrazów do programu NEST. 3. Tworzenie projektu. 4. Dołączenie informacji o orbitach. 5. Koregistracja obrazów. 6. Tworzenie spłaszczonego interferogramu. 7. Tworzenie obrazu koherencji. 8. Filtracja fazy interferogramu. 9. Tworzenie interferogramu różnicowego (odejmowanie topografii).* 10. Multilooking. 11. Nadawanie geoodniesienia. /*odpakowanie fazy, wyznaczenie deformacji terenu w LOS (Line os Sight)

12 Satelitarna interferometria radarowa Analiza DInSAR

13 Satelitarna interferometria radarowa Pomiary DInSAR Porównanie wyników pomiarów naziemnych z wynikami analizy DInSAR (A.H. Nga,*, H. Changa, L. Gea, C. Rizosa, M. Omura RADAR INTERFEROMETRY FOR GROUND SUBSIDENCE MONITORING USING ALOS PALSAR DATA)

14 Zastosowanie metody DInSAR Satelitarna interferometria radarowa 1. Monitoring obszarów górniczych. 2. Badanie aktywności wulkanicznej. 3. Monitoring osuwisk. 4. Monitoring osiadań terenu spowodowanych odwadnianiem. 5. Badanie deformacji terenu powstałych w wyniku trzęsień ziemi.

15 Satelitarna interferometria radarowa DANE SAR Darmowe dane SAR: 1. /asset_publisher/tg8v/content/l-rsquo-aquila-earthquake-italy- 6349?p_r_p_ _assetIdentifier=l-rsquo-aquila-earthquake-italy- 6349&redirect=%2Fc%2Fportal%2Flayout%3Fp_l_id%3D

16 Satelitarna interferometria radarowa Filtracja fazy Celem filtracji jest zredukowanie szumu fazy. Operację filtracji fazy wykonuje się po wyznaczeniu spłaszczonego interferogramu w celu lepszej jego wizualizacji lub w celu uproszczenia procesu odpakowania fazy czy odjęcia topografii. InSAR -> Tools ->Phase Filtering Method: goldstein/convolution Alpha (tylko dla metody goldstein): współczynnik wygładzenia (przyjmuje wartości od 0 brak filtracji, 1 najmocniejsza filtracja) Block size: wielkość bloków, które są filtrowane (najlepiej ustawić na 32 piksele) Nie należy wykonywać filtracji fazy obrazów SAR przed wykonaniem interferogramu.

17 Ćwiczenia IV

18 Satelitarna interferometria radarowa Analiza DInSAR Cel: Utworzenie interferogramu różnicowego reprezentującego deformacje terenu jakie powstały po trzęsieniu ziemi w Bam (Iran) 26 grudnia 2003 roku. Zadanie opisz każdy element wykonanej analizy DInSAR. odpowiedz na wszystkie pytania, które pojawiają się w dalszej części prezentacji. do opisu analizy DInSAR dołącz zrzuty z ekranu istotnych map zinterpretuj otrzymane wyniki wyślij przygotowany opis na adres: porzycka@agh.edu.pl Pobierz dane: DANE 6

19 Satelitarna interferometria radarowa Koregistracja zastosuj podane parametry

20 Satelitarna interferometria radarowa Filtracja fazy zastosuj podane parametry Ustalenie tak wysokiej wartości Alpha pozwoli na szybsze wykonanie obliczeń niestety równocześnie spowoduje redukcję dokładności wyników.

21 Analiza DInSAR - pytania 1. Z jakich danych skorzystasz? Podaj najważniejsze parametry wykorzystanych obrazów radarowych(satelita, długość fali, daty pozyskania zobrazowań, odległość czasowa, odległość bazowa). Które parametry są szczególnie istotne w analizie DInSAR? 2. Sprawdź jakiemu obszarowi odpowiadają wykorzystane przez Ciebie obrazy SAR. 3. Jak rozkładają się wartości koherencji dla wybranych obrazów SAR? Przedstaw je również w postaci histogramu. Jak oceniasz prawdopodobieństwo uzyskania czytelnego interferogramu? 4. W którym momencie analizy DInSAR możliwe jest już wyznaczenie obrazu koherencji? 5. Jakie informacje można uzyskać ze spłaszczonego interferogramu? 6. Nałóż spłaszczony interferogram na obraz koherencji. Wyświetl interferogram w palecie black-to-red. 7. Porównaj interferogram przed i po filtracji. 8. Jakie informacje można uzyskać z interferogramu różnicowego? 9. Wyświetl w odpowiednio dobranej palecie kolorów interferogram syntetyzowany. 10. Jak wygląda topografia analizowanego obszary. 11. Porównaj interferogram spłaszczony i różnicowy. Porównanie wykonaj dla produktów po multilloking. 12. Czy w wykorzystanych obrazach SAR rozdzielczość przestrzenna różniła się dla kierunku azimuth i range? 13. Wykonaj interpretacje otrzymanych wyników. 14. Dlaczego w metodach InSAR i DInSAR korzystne jest zastosowanie obrazów pozyskanych w trybie ascending i descending.

22 Analiza DInSAR Graph Builder Satelitarna interferometria radarowa Zadanie dodatkowe*: Zaprojektuj analizę DInSAR za pomocą Graph Builder (Graphs -> Graph Builder).

Podobne dokumenty

Zastosowanie zobrazowań SAR w ochronie środowiska. wykład IV

Zastosowanie zobrazowań SAR w ochronie środowiska wykład IV Zastosowanie obrazów SAR Satelitarna interferometria radarowa Najczęściej wykorzystywane metody przetwarzania obrazów SAR: InSAR (Interferometry