Jak wytwarzać DEM wysokiej rozdzielczości z nowych danych Sentinel-1?

To jest ogólne pytanie dotyczące nowych danych Sentinel-1. Interesuje mnie potencjał wykorzystania tych danych do tworzenia DEM wysokiej rozdzielczości w GIS (używam QGIS), do badania stanowisk archeologicznych i krajobrazów oraz modelowania ich zmian.

Satelita Sentinel-1a Europejskiej Agencji Kosmicznej Copernicus został niedawno uruchomiony, a dane dopiero zaczynają być dostępne na stronie internetowej centrum danych ESA ( https://scihub.esa.int/ ). Dane te mogą być przeglądane i przetwarzane za pomocą specjalnie przygotowanego oprogramowania o nazwie Sentinel-1 Toolbox ( https://earth.esa.int/web/sentinel-tbx/sentinel-1-toolbox ). Dane radarowe umożliwią modelowanie obserwacji powierzchni ziemi i zmian powierzchni ziemi za pomocą „interferometrii radarowej z syntetyczną aperturą”, a większość podanych do tej pory przykładów szczegółowo opisuje wpływ trzęsień ziemi lub innych naturalnych zmian krajobrazu na dużą skalę ( https: // ziemia. esa.int/web/sentinel/thematic-content/-/article/radar-vision-maps-napa-valley-earthquake). Po przeszukaniu Internetu zauważyłem, że poza własną witryną ESA wydaje się, że niewiele jest informacji na temat praktycznego wykorzystania tych nowych danych.

Czy jest jakaś literatura na temat tworzenia DEM wysokiej rozdzielczości z tych nowych danych Sentinel-1?

Zgaduję, że nigdy wcześniej nie pracowałeś z danymi SAR, więc podzielę twoje pytanie na części, na które mogę odpowiedzieć:

1) Twórz DEM wysokiej rozdzielczości w GIS

Proces tworzenia DEM na podstawie danych SAR jest dość złożony i wymaga dużej mocy obliczeniowej i pamięci. Nie znam oprogramowania GIS, które implementuje tworzenie DEM z powodu tych ograniczeń.

2) Zbadaj miejsca / krajobrazy i modeluj ich zmiany

Jeśli chcesz modelować / obserwować zmianę wysokości, interferometria różnicowa jest kluczowym słowem, którego powinieneś szukać. Takie podejście pozwala obserwować nawet niewielkie zmiany wysokości bez skomplikowanego procesu tworzenia dwóch DEM.

3) Jak wytwarzać DEM w wysokiej rozdzielczości

Jest to złożony proces wymagający wielu kroków. Gorąco sugeruję przeczytanie ogólnie na temat interferometrii SAR, ponieważ dane Sentinel-1 mają w zasadzie te same (nie) zalety, co wszelkie inne dane SAR.

ESA zapewnia bezpłatną książkę zawierającą wszystkie istotne informacje dotyczące interferometrii SAR, zarówno z punktu widzenia matematyki, jak i przetwarzania:

ESA: zasady InSAR

Kroki wymagane do utworzenia DEM

• rejestruj sceny
• obliczyć linie bazowe
• utwórz interferogram i wyodrębnij informacje o fazie
• poprawny ruch czujnika, usunięcie płaskiej ziemi, atmosferę itp.
• przekształcić różnicową fazę w bezwzględne różnice faz
• rozpakowywanie fazy
• zamiana faz na wysokość
• poprawne dla bezwzględnej wysokości, skoków fazowych itp.

To oczywiście tylko zarys. Szczegółowe procesy dla każdego kroku są wyjaśnione w książce, o której wspominałem i teoretycznie można je wszystkie wykonać za pomocą S1-Toolbox (wkrótce SNAP) lub Next ESA SAR Toolbox (NEST) .

Tutaj znalazłem artykuł „Wstępne wyniki użycia danych SAR Sentinel-1 do generowania DSM”, 2015 . Jak zrozumiałem, dokładność pionowa nie będzie lepsza niż 20 m (średnia wysokość pojedynczego drzewa). Jest to porównywalne z dokładnością SRTMGL1, GDEM2.

Nie uważałem za użyteczne ulepszenie SRTM DEM, wypełniając zamaskowane obszary leśne w SRTM1GL (aby pozbyć się przesunięcia pionowego pokrywy drzewa). Jednak nie jestem specjalistą od SAR, specjalistą DEM.

Odpowiedź profesora INSAR

Drogi Eryku

Słyszałem od XXXXX, że interesuje Cię DEM (InSAR), przypuszczam, że nad obszarem Kenii? Należy pamiętać, że są już dostępne takie produkty, np. SRTM DEM i produkty z misji TanDEM-X. Obie misje InSAR zostały dostrojone, aby uzyskać najlepszą jakość DEM, ponieważ działały w jednoprzebiegowym trybie biostatycznym, który zapobiega wejściu sygnału błędu atmosferycznego do DEM. W przypadku Sentinel-1a i Sentinel-1b nie jest możliwe wykonanie produktu jednoprzebiegowego, ponieważ nie lecą w (bistatycznym) tandemie. Możliwe jest wykonanie mono-statycznego DEM powtórnego przejścia z Sentinel-1a lub Sentinel-1b, ale konfiguracja powtarzania wprowadzi błędy DEM wywołane atmosferą z setkami metrów błędu, tj. Znacznie gorzej niż produkty DEM z np. SRTM, który można łatwo pobrać za darmo. Co więcej,

Z tego powodu zakładam, że twoja prośba może nie być konieczna. Proszę o informację, jeśli masz dodatkowe pytania