Synthetic Aperture Radar (SAR)


Eduspace - 131 NL
 
Synthetic Aperture Radar (SAR)
 
 
SAR is het acroniem van Synthetic Aperture Radar. Daarmee wordt een speciale radartechniek bedoeld waarmee over grote afstanden, bv. vanuit de ruimte, radarbeelden met een hoge resolutie mogelijk zijn. Bij radar wordt een afstand (bereik) gemeten met behulp van microgolven.

Terwijl een radarhoogtemeter de signalen loodrecht verzendt, zijn de SAR-pulsen zijwaarts gericht. Daardoor worden de signalen door verschillende objecten op aarde op verschillende momenten naar de sensor teruggekaatst. Op die manier kunnen de objecten worden onderscheiden. Zijwaartse radarpulsen vormen beeldlijnen (d.w.z. bereikdimensie). Door de beweging en richting van de sensor, die voortdurend radarpulsen zendt en ontvangt, ontstaat nog een beelddimensie (d.w.z. de azimuth-dimensie).
 
SAR-beelden lenen zich goed voor onderzoek van de kenmerken van ijs en sneeuw en de verandering daarvan in de tijd. Verder kan de ijsstroming worden gemeten door op verschillende momenten gemaakte SAR-beelden van hetzelfde gebied onderling te correleren (beeldcorrelatie, voor SAR-opnamen vaak 'speckle tracking' genoemd).

Radar en SAR registreren de tijd en kracht van een terugkomende puls, evenals de fase van de microgolf. Deze fasesignalen leveren een interferogram op tussen twee SAR-gegevensvastleggingen. Radarinterferometrie (InSAR) dient om de hoogte boven het zeeniveau te meten, terwijl met Differentiële InSAR (DInSAR) verplaatsingen zoals gletsjerstromingen worden gemeten.
 
 
Photo of the Gruben area in the Swiss Alps
   
Foto van het gebied rond Gruben in de Zwitserse Alpen, gemaakt vanuit een vliegtuig
 
Figuur 1 is een radarinterferogram van het gebied rond Gruben. De kleurencirkels zijn vergelijkbaar met hoogtelijnen en geven de topografie van het terrein weer volgens de metingen van de InSAR-sensor. In de drie met blauwe pijlen aangegeven gebieden zijn de kleurencirkels sterk vervormd vanwege de verplaatsing van de gletsjers tussen de twee SAR-opnamen die het interferogram vormen (zie de drie gletsjers op de luchtfoto van het gebied rond Gruben).
 
 
SAR interferogram over Gruben area
 
Figuur 1 - SAR-interferogram boven gebied rond Gruben
 
 
Als het ijs zich niet zou verplaatsen, zouden de kleurencirkels (d.w.z. randen) parallel lopen aan de hoogtelijnen. In feite lijken de kleurencirkels in het eerste interferogram (figuur 1) van het terrein rond de gletsjers sterk op de kleurencirkels die zijn gesimuleerd met een elevatiemodel (tweede interferogram, in figuur 2).
 
 
Topography-only interferogram simulated from a digital elevation
   
Figuur 2 - met een digitaal elevatiemodel gesimuleerd interferogram dat uitsluitend de topografie weergeeft
 
Als het terrein stabiel is, kunnen de hoogtelijnen worden berekend uit een interferogram en een afgeleid digitaal elevatiemodel. Maar voor de drie gletsjers zijn de kleurencirkels niet alleen het resultaat van de topografie maar ook van de dagelijkse ijsverplaatsing tussen twee vastleggingsdata.

Als de topografie van het gebied bekend is, kun je de topografische randen (figuur 2) simuleren en zo onderscheid maken tussen de bijdrage aan de kleurencirkels door respectievelijk de topografie en de dynamiek van het ijs, door eenvoudig de gesimuleerde topografische randen (tweede beeld) af te trekken van het oorspronkelijke interferogram met zowel topografische als verplaatsingsranden (figuur 1). De verplaatsing van het ijs kan daarom heel nauwkeurig worden gemeten (figuur 3).
  
 
 
Figuur 3 - Verplaatsing berekend als het verschil tussen het oorspronkelijke interferogram
 
 
In het geval van stabiel terrein leent SAR-interferometrie zich dus voor hoogtemeting, bv. van een gletsjer. En is het terrein onstabiel (bv. stromende gletsjers), dan kan met SAR-interferometrie de ijsverplaatsing heel nauwkeurig worden gemeten. Als er meer dan één paar SAR-opnamen zijn, kunnen de hoogte en verplaatsing van de gletsjer tegelijk worden gemeten door beide technieken te combineren.
  
 
  
Last update: 26 februari 2014


Gletsjers analyseren met radarbeelden

 •  Inleiding (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_NL/SEM4J4A6KQH_0.html)

Achtergrond

 •  Radar (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_NL/SEM0E4A6KQH_0.html)

Oefeningen

 •  Inleiding oefeningen (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_NL/SEMLM5A6KQH_0.html)
 •  Oefening 1: Multitemporele radar- en multispectrale optische gegevens (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_NL/SEMXY5A6KQH_0.html)
 •  Oefening 2: De invloed van weersomstandigheden op radarbeelden (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_NL/SEM446A6KQH_0.html)
 •  Conclusies (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_NL/SEMM76A6KQH_0.html)

Eduspace - Software

 •  LEOWorks 4 (MacOS) (http://leoworks.asrc.ro/download/leoworks.app.zip)
 •  LEOWorks 4 (Windows) (http://leoworks.asrc.ro/download/leoworks.exe)
 •  LEOWorks 4 (Linux) (http://leoworks.asrc.ro/download/leoworks.jar)

Eduspace - Download

 •  Images_Glaciers.zip (http://esamultimedia.esa.int/eduspace/Leoworks-material.zip)
 •  GoogleEarth file (http://esamultimedia.esa.int/eduspace/GoogleEarth_file.kmz)