Grundlagen SAR-Interferometrie

Grundlagen

Bilddaten von Radar-Satelliten mit synthetischer Apertur (SAR), wie sie von Fernerkundungssensoren ERS-1, ERS-2, ENVISAT, TerraSAR-X, RADARSAT, ALOS sowie vom US Shuttle mit X-SAR aufgezeichnet werden, können erfolgreich zur SAR-Interferometrie genutzt werden.

Herkömmlicherweise wird die Intensität des zurück gestreuten Signals zur Interpretation genutzt. Mit Hilfe der SAR-Interferometrie werden über das Phasensignal nützliche geometrische Informationen abgeleitet. Die interferometrische Phase berechnet sich aus der konjugiert komplexen Multiplikation zweier Aufnahmen, die von leicht unterschiedlichen Sensorpositionen aufgezeichnet wurden. Dies erlaubt eine 3-dimensionale Koordinatenberechnung des rückstreuenden Bodenelements.
Neben dieser Topographiebestimmung können unter Verwendung eines externen digitalen Höhenmodells (DEM) auch Deformationswerte bestimmt werden. Die interferometrische Korrelation (Kohärenz) ist ein Maß für die Genauigkeit der Bestimmung der interferometrischen Phase. Die Kohärenz sinkt mit dem Ansteigen des Streuungsumfangs und zeitlichen Veränderungen des Bodenelementes.

Daraus ergibt sich die Haupteinschränkung der SAR-Interferometrie, denn mit verminderten Kohärenzen wird die SAR-Interferometrie zunehmend unpraktikabel. Da oft einzelne Punkte aber keiner zeitlich-räumlichen Veränderung der Rückstreueigenschaft unterliegen, so genannte „persisten scatterers“, wird mit modernen Methoden versucht Langzeitbeobachtungen für diese Punkte zu erreichen. Solche Zeit-Reihen Analyseverfahren geben dann Aufschluss über die Bewegungshistorie dieser Punkte.
Unter Verwendung von Kohärenzwerten und Intensitätswerten können u.a. Änderungen von Vegetationszuständen und Bodenfeuchte bestimmt werden.

Anwendungsbereiche  

  • Topografische Kartierung: Interferometrische Bilder können zur Generierung von Höhenkarten mit einer vertikalen Auflösung von einigen wenigen Metern benutzt werden.
  • Veränderungen der Verteilung der Erdoberfläche können im Zentimeterbereich erfaßt werden.

Diese Technik wird bei folgenden Aufgabenstellungen angewendet:  

  • Erosionskartierung: Bestimmung des Erosionspotentials und von Massenbewegungen
  • Vulkanologie: Monitoring der Dicke und Ausdehnung des Lavaflusses
  • Seismologie: Messung von erdbebenbedingten Oberflächenverschiebungen.
  • Forstwirtschaft: Monitoring der Abholzung
  • Gletscherkunde: Messung der Änderungen der Eisdicke in Grönland und Antarktis

Kontakt

Mahdi Motagh
Wissenschaftler
Prof. Dr. Mahdi Motagh
Fernerkundung
Telegrafenberg
Gebäude A 17 , Raum 20.24
14473 Potsdam
+49 331 288-1197
Zum Profil