ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΗΣ ΓΕΩΔΑΙΣΙΑΣ ΚΕΝΤΡΟ ΔΟΡΥΦΟΡΩΝ ΔΙΟΝΥΣΟΥ ΓΕΩΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ SAR

Transcript

1 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΗΣ ΓΕΩΔΑΙΣΙΑΣ ΚΕΝΤΡΟ ΔΟΡΥΦΟΡΩΝ ΔΙΟΝΥΣΟΥ ΓΕΩΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ SAR 1 Αλατζά Σταυρούλα

2 SAR SYNTHETIC APERTURE RADAR Το radar συνθετικού ανοίγματος περιγράφει μία μέθοδο για τη λήψη εικόνων radar υψηλής ανάλυσης. Αντιμετώπιση των περιορισμών του ραντάρ φυσικού ανοίγματος. Μεγάλα μήκη κύματος (cm-m) σε σύγκριση με οπτικές εικόνες και υπέρυθρης ακτινοβολίας.

3 Πηγή: T.E. Avery and G.L. Berlin, 1985

4 Πηγή: ESA

5 SAR Ενεργοί δέκτες Συνεχείς λήψεις όλο το 24ωρο, ανεξάτητες νεφοκάλυψης και καιρικών συνθηκών Πηγή: ESA

6 Πηγή: Christian Wolff,2008 Γεωμετρία SAR

7 Οι τροχιές των SAR λήψεων είναι πολικές Ανοδική-Καθοδική

8 Επίπεδες επιφάνειες που αντανακλούν λίγη η μηδενική ακτινοβολία εμφανίζονται πάντα μάυρες στις απεικονίσεις SAR Πηγή: ESA

9 Στις πιο τραχειές επιφάνεις η ένταση της ακτινοβολίας που σκεδάζεται είναι μεγαλύτερη και οι επιφάνειες εμφανίζονται πιο φωτεινές Πηγή: ESA

10 Η βλάστηση είναι ελαφρώς τραχειά επιφάνεια,οπότε στην κλίμακα των περισσότερων μηκών κύματος radar, εμφανιζεται σκούρο ή ανοιχτό γκρι στις απεικονίσεις SAR Πηγή: ESA

11 Πηγή: Richards (2009): Remote Sensing with Imaging Radar. Springer.

12 Πηγή: ESA Επιφάνειες με κλίση προς το ραντάρ εμφανίζονται φωτεινές ενώ με αντίθετη κλίση, που κρύβονται από το ραντάρ εμφανίζονται σκούρες.

13 Χαρακτηριστικά Σήματος Πλάτος (Amplitude) Φάση (Phase) Πολικότητα (Polarization) Μήκος κύματος ραντάρ Διηλεκτρική σταθερά στόχων Γωνία πρόσπτωσης (Incidence angle)

14

15 Πολικότητες Σήματος Πηγή:Shashi Kumar Indian Institute of Remote Sensing ISRO, INDIA

16 Πηγή: ESA

17 Πηγή: UNAVCO

18 Bασική αρχή συμβολομετρίας Master 5.56 mm Slave Πηγή: Batuhan Osmanoğlu et al,2016

19

20 Copyright Polimi/Poliba,ESA. Συμβολόγραμμα, από ENVISAT εικόνες για το σεισμό της 26ης Δεκεμβρίου 2003 στο Bam του Ιράν Κάθε κροσσός συμβολής αντιπροσωπεύει τη μετακίνηση της επιφάνειας ίση με λ/2 ως προς το δορυφόρο

21 Συνιστώσες διαφοράς φάσης Πηγή: Luis Veci, ESA, TOPS Interferometry Tutorial

22 Εστίαση εικόνων (Focusing) Πηγή:Shashi Kumar Indian Institute of Remote Sensing ISRO, INDIA

23 Συμπροσαρμογή εικόνων Master-slave (coregistration) Πηγή: lon.noug ht.de/tuto rials/insar _tmr/img3 8.htm Η slave εικόνα αποκτά την ίδια γεωμετρία με τη master Κάθε αντικείμενο του εδάφους απεικονίζεται στην ίδια θέση στις δύο εικόνες Δύο στάδια, ακρίβειας 1-2 pixel και 0.5 pixel

24 Δημιουργία συμβολογράμματος (interferogram) Φάση εικόνας master Φάση εικόνας slave Συμβολόγραμμα Πηγή: Simon Wdowinski Η αφαίρεση της φάσης των δύο συσχετισμένων εικονων SAR, παράγεται το συμβολόγραμμα.

25 Αφαίρεση τoυ όρου της επίπεδης γης (Flat-earth phase removal) Πηγή: Simon Wdowinski Αφαιρείται η φάση λόγω επίπεδης γης, ώστε οι κροσσοί συμβολής να συμφωνούν με το DEM

26 Αποκατάσταση της φάσης (Phase unwrapping) Πηγή: Η συμβολομετρική φάση εκφράζεται ως φ = tan(imaginary( Int ) / Real( Int )), πολ/σιο 2 π.

27 Πηγή: A wrapped (A) and unwrapped (B) interferogram of an earthquake doublet that occurred in West Papua,Indonesia created using data fromthe Japanese ALOS satellite.

28 Συνοχή φάσης (coherence) Συνάρτηση του θορύβου, της συστηματικης χωρικής και χρονικής αποσυσχέτισης, μεταξύ των δύο απεικονίσεων SAR. Τιμές από 0 (πλήρης αποσυσχέτιση) έως 1 (πλήρης συσχέτιση) Πηγή: ESA, Part B InSAR processing: a practical approach Φιλτράρισμα για μείωση του θορύβου (adaptive filtering)

29 Μετατροπή της φάσης σε υψόμετρο (Phase to displacement) Πηγή:Copernicus Sentinel data (2016)/ESA/CNR-IREA, Αριστερά: Συμβολόγραμμα από το σεισμό της Λ Ακουίλα Δεξιά: Χάρτης μετατοπίσεων

30 Γεωκωδικοποίηση Πήγη:

31 Εφαρμογές SAR Πηγή: Dr Magdalena Fitrzyk, ESA, SAR Data Format, SAR Missions and data Access, CEOS WGCapD Distance Education Course: Webinar Series on SAR Data processing and applications

32 Εκτίμηση του εδάφους για την πιθανότητα ή την εύρεση φυσικών πόρων, π.χ. πετρέλαιο. Μέτρηση κίνησης της επιφάνειας τη Γης για καλύτερη κατανόηση σεισμών και ηφαιστείων. Εντοπισμός κινούμενων πάγων. Εκτίμηση υγιούς βλάστησης. Χωροταξικός και πολεοδομικός σχεδιασμός. Παρακολούθηση αλλαγών χρήσεων γης. Τοπογραφία εδάφους (εξαγωγή οριζοντιογραφικών χαρακτηριστικών, παραγωγή Ψ.Μ.Ε.). Καταστροφές από σεισμό. Μελέτη μικρομετακινήσεων πάγων-κλιματική αλλαγή

33 Διαχρονική συμβολομετρία ραντάρ Χρονοσειρές Μελέτη των παραμορφώσεων μιας περιοχής για μεγάλο χρονικό διάστημα με χρήση πολλών συμολογραμμάτων. Μέθοδος σταθερών σκεδαστών (Persistent Scatterer s technique) Μέθοδος υποσυνόλων μικρών βάσεων (Small Baseline Subset) Πηγή: Copernicus data/esa 2016, Amatrice earthquake interferogram and motion from Sentinel-1

34 Μελέτη σεισμών Κίτρινο-κόκκινο-μπλε: μακρία από το δορυφόρο Κόκκινο-κίτρινο-μπλε: προς τον δορυφόρο Πηγή:

35

36 Μελέτη παραμορφώσεων του εδάφους Πηγή: Διδακτορική διατριβή Ι.Παπουτσή, Radar Interferometry for Monitoring Crustal Deformation - Geodetic Applications in Greece

37 Μικρομετακινήσεις πάγων

38 Κατολισθήσεις Science, 25-Jun-2004, Vol. 304: G. Hilley, R. Burgmann, A. Ferretti, F. Novali, F. Rocca Dynamics of Slow Moving Landslides from PS analysis

39 Φράγματα

40 Συνδυασμός παρατηρήσεων SAR-GPS Πηγή: Διδακτορική διατριβή Ι.Παπουτσή, Radar Interferometry for Monitoring Crustal Deformation - Geodetic Applications in Greece

41 Χωροσταθμικά δεδομένα Πηγή: Διδακτορική διατριβή Ι.Παπουτσή, Radar Interferometry for Monitoring Crustal Deformation - Geodetic Applications in Greece

42 Πλεονεκτήματα και περιορισμοί Κάλυψη ευρείας περιοχής μελέτης Περιορισμένο κόστος Λήψεις ανεξάρτητες καιρικών συνθηκών Ακρίβεια mm Δυσκολία στην εύρεση σταθερών σκεδαστών (πυκνή βλάστησηέντονο ανάγλυφο) Οι δορυφόροι δεν καλύπτουν όλες τις περιοχές της Γης. Αναδρομική ανάλυση από το 1992 ( μεγάλος όγκος δεδομένων )

43