Zastosowanie zobrazowań SAR w ochronie środowiska. Wykład 4

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Zastosowanie zobrazowań SAR w ochronie środowiska. Wykład 4"

Julia Ostrowska
5 lat temu
Przeglądów:

1 Zastosowanie zobrazowań SAR w ochronie środowiska Wykład 4

SAR metody przetwarzania InSAR (Interferometry SAR) - tworzenie DEM (ang. Digital Elevation Model) DInSAR (ang. Differential InSAR) - detekcja deformacji terenu PSI (ang.

2 SAR metody przetwarzania InSAR (Interferometry SAR) - tworzenie DEM (ang. Digital Elevation Model) DInSAR (ang. Differential InSAR) - detekcja deformacji terenu PSI (ang. Permanent/Persistent Scatterer InSAR) - detekcja deformacji terenu dla stabilnych rozpraszaczy radarowych POLSAR (ang. Polarimetry SAR) - badanie właściwości polarymetrycznych obiektów

określonym obszarze (Z. Kurczyński, R. Preuss, 2000).

3 NMT i NMPT NMT Numeryczny Model Terenu jest numeryczną, dyskretną (punktową) reprezentacją wysokości topograficznej powierzchni terenu, wraz z algorytmem interpolacyjnym umożliwiającym odtworzenie jej kształtu w określonym obszarze (Z. Kurczyński, R. Preuss, 2000). NMPT - Numeryczny Model Pokrycia Terenu to model powierzchni terenu uzupełniony o alementy naturalne i antropogeniczne. DEM (ang. Digital Elevation Model) DSM (ang. Digital Surface Model).

4 NMT i NMPT W systemach GIS (ang. Geographic Information Systems) najczęściej wykorzystuje się trzy podstawowe typy NMT: regularny w postaci prostokątnej siatki punktów (GRID) (model pseudorastrowy) nieregularny w postaci siatki trójkątów (ang. TIN Triangulated Irregular Network) model poziomicowy (ang. DGL Digital Line Graph) GRID TIN DGL

5 NMT i NMPT Metody pozyskiwania danych: Pomiary geodezyjne Pomiary GPS Fotogrametria SAR LIDAR

lasera (skondensowaną wiązką światła). LIDAR służy m.in.

6 LIDAR LIDAR = Light + Radar LIDAR (ang. LIGHT DETECTION AND RANGING) skaning laserowy mierzy odległość obiektu od sensora poprzez oświetlanie go światłem lasera (skondensowaną wiązką światła). LIDAR służy m.in. do zapisu powierzchni terenu w postaci chmury punktów będącej cyfrową reprezentację terenu. Na podstawie tych danych możliwe jest wygenerowanie bardzo dokładnego cyfrowego modelu wysokościowego. ALS Airborne Laser Scanning lotniczy skaning laserowy

DLR (German Aerospace Center) Prom kosmiczny: Endeavour Start: 11 luty 2000 Czas trwania misji:

7 SRTM Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) Misja NASA (National Aeronautics and Space Administration), NGA (National Geospatial- Intelligence Agency), ASI (Agenzia Spaziale Italian), DLR (German Aerospace Center) Prom kosmiczny: Endeavour Start: 11 luty 2000 Czas trwania misji: 11 dni Dokładność w pionie: max 15 m (dla Polski około 4 m) Skale dokładności: SRTM1 (30x30 m), SRTM3 (90x90 m)

8 90 m 30 m

9 INSAR misja TanDEM-X DLR (German Aerospace Center) TerraSAR-X 15 Czerwiec 2007 TanDEM-X 21 Czerwiec 2010 Odległość satelitów: m Cel: WorldDEM *dokładność w pionie: 2-4 m *rozdzielczość: 12 m *dostępny od 2014

11 INSAR przetwarzanie danych Metoda InSAR (Interferometry SAR) służy do tworzenia cyfrowego modelu terenu na podstawie dwóch obrazów radarowych. Obrazy muszą być pozyskane samym trybie zobrazowania. przez tego samego satelitę w tym Obrazy SAR są nakładane na siebie i dla każdego piksela wyznaczana jest różnica faz. Master image SAR 1 (t 1 ) t 1 ~ t 2 deformacje = 0 DEM Slave image SAR 2 (t 2 ) Różnica faz = składowa odpowiedzialna za deformacje + składowa odpowiedzialna za topografię +błędy perpendicular baseline

12 INSAR przetwarzanie danych Różnica faz przedstawiona jest za pomocą prążków interferencyjnych. Na ich podstawie wyznacza się topografię. Wartość różnicy fazy zmienia się w zakresie od 0 do 2 (jeden zakres kolorów). INTERFEROGRAM

13 INSAR przetwarzanie danych a) Wczytanie danych SAR. b) Utworzenie projektu. c) Dołączenie informacji o orbitach. d) Koregistracja obrazów. e) Utworzenie interferogramu (flattened interferogram) f) Wyznaczenie koherencji obrazów SAR. g) Porównanie interferogramu i obrazu koherencji. h) Uśrednienie interferogramu (multilooking) i) Odwijanie fazy interferogramu j) Nadawanie geoodniesienia

14 INSAR przetwarzanie danych Informacje o orbitach Informacje o orbicie, które znajdują się w metadanych obrazu SAR są często niedokładne. Ich dokładność można zwiększyć na podstawie informacji zawartych w plikach (precise orbit file) tworzonych kilka dni/tygodni po pozyskaniu zobrazowania SAR. Pliki dostarczają danych na temat położenia satelity i jej prędkości w czasie pozyskiwania obrazu radarowego. Mogą one zostać pobrane z różnego rodzaju serwerów. Informacje o orbitach dla S1A i S1B:

15 INSAR przetwarzanie danych Interferogram spłaszczony Prążki interferencyjne pojawiają się nie tylko w związku z topografią. Charakterystyka zobrazowania SAR (w kierunku range ) sprawia, że prążki pojawiają się nawet na zupełnie płaskim terenie co jest spowodowane krzywizną Ziemi.

spłaszczeniem interferogramu (interferogram flattening).

16 INSAR przetwarzanie danych przed Proces usuwania prążków interferencyjnych nie związanych ze zmianą wysokości nazywamy spłaszczeniem interferogramu (interferogram flattening). po R wysokość orbity - długość fali B n odległość bazowa - Kąt patrzenia

17 INSAR przetwarzanie danych Koherencja obrazów W analizie InSAR ogromną rolę odgrywa koherencja wykorzystanych obrazów SAR. Jest to wielkość współczynnika korelacji liczonego dla zespolonych wartości sygnałów radarowych. Można ją interpretować jako zgodność faz sygnałów SAR. Koherencję liczymy w oknie. Ma ona wartości od 0 do 1. W przypadku niskiej koherencji obrazów faza interferogramu jest właściwie szumem i nie można jej interpretować. Dwie główne przyczyny słabej koherencji: Dekorelacja czasowa sygnału (np. w związku z wegetacją) Dekorelacja geometryczna sygnału.

18 Altitude of ambiguity - ha ha jest to zmiana wysokości, która powoduje zmianę fazy interferogramu spłaszczonego o 2. Wartość ha jest odwrotnie proporcjonalna do odległości bazowej Bn. Ten efekt wykorzystuje się do wyliczania wysokości terenu i tworzenia modeli DEM. Dla obrazów ERS: =5.6 cm, Ɵ=23 stopnie, R=850 km Im większa odległość bazowa tym dokładniejszy pomiar wysokości. Jednak dla zbyt dużych odległości bazowych następuje dekorelacja sygnału. Optymalna odległość bazowa dla obrazów ERS to około m.

19 Odwijanie fazy interferogramu

20 Odwijanie fazy interferogramu

21 Odwijanie fazy interferogramu

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