Как получить матрицы высот с высоким разрешением из новых данных Sentinel-1?

Это общий вопрос, касающийся новых данных Sentinel-1. Меня интересует возможность использования этих данных для создания ЦМВ высокого разрешения в ГИС (я использую QGIS), для исследования археологических памятников и ландшафтов и моделирования их изменений.

Недавно был запущен в эксплуатацию спутник программы Европейского космического агентства "Коперник" Sentinel-1a, данные которого только начинают поступать на веб-сайте ESA Data hub ( https://scihub.esa.int/ ). Эти данные можно просматривать и обрабатывать с помощью специально подготовленного программного обеспечения, называемого Sentinel-1 Toolbox ( https://earth.esa.int/web/sentinel-tbx/sentinel-1-toolbox ). Радарные данные позволят моделировать наблюдения поверхности земли и изменения земной поверхности с использованием «радиолокационной интерферометрии с синтезированной апертурой», при этом большинство примеров, приведенных к настоящему моменту, подробно описывают воздействие землетрясений или других крупномасштабных естественных изменений ландшафта ( https: // земля. esa.int/web/sentinel/thematic-content/-/article/radar-vision-maps-napa-valley-earthquake). После поиска в Интернете я обнаружил, что, кроме собственного веб-сайта ЕКА, по-видимому, мало информации о практическом использовании этих новых данных.

Есть ли литература о том, как производить матрицы высот с высоким разрешением из этих новых данных Sentinel-1?

Я предполагаю, что вы никогда раньше не работали с данными SAR, поэтому я разобью ваш вопрос на части, на которые я могу ответить:

1) Создавать матрицы высокого разрешения в ГИС

Процесс создания матрицы высот только из данных SAR довольно сложен и требует много вычислительной мощности и памяти. Я не знаю программного обеспечения ГИС, которое реализует создание матрицы высот из-за этих ограничений.

2) Исследовать участки / ландшафты и смоделировать их изменение

Если вы хотите смоделировать / наблюдать изменение высоты, Дифференциальная интерферометрия является ключевым словом, которое вы должны искать. Этот подход позволяет вам наблюдать даже небольшие изменения высоты без сложного процесса создания двух ЦМР.

3) Как создавать матрицы высот с высоким разрешением

Это сложный процесс, требующий много шагов. Я настоятельно рекомендую вам ознакомиться с интерферометрией SAR в целом, поскольку данные Sentinel-1 имеют в основном те же (дис) недостатки, что и любые другие данные SAR.

ESA предоставляет бесплатную книгу, содержащую всю соответствующую информацию, касающуюся интерферометрии SAR, будь то с математической, а также с точки зрения обработки:

ЕКА: принципы InSAR

Шаги, необходимые для создания матрицы высот

• совместная регистрация сцен
• рассчитать базовые показатели
• создать интерферограмму и извлечь информацию о фазе
• подходит для перемещения датчика, удаления плоской земли, атмосферы и т. д.
• преобразовать дифференциальную фазу в абсолютную разность фаз
• развертывание фазы
• преобразование фазы в высоту
• подходит для абсолютной высоты, скачков фазы и т. д.

Это, очевидно, просто набросок. Подробные процессы для каждого шага объяснены в книге, на которую я ссылался, и, теоретически, все они могут быть выполнены с помощью S1-Toolbox (скоро станет SNAP) или Next ESA SAR Toolbox (NEST) .

Здесь я нашел статью «Предварительные результаты использования данных SAR Sentinel-1 для генерации DSM», 2015 . Как я понял, точность по вертикали будет не лучше 20м (средняя высота одного дерева). Это сравнимо с точностью SRTMGL1, GDEM2.

Я не нашел полезным улучшать ЦМР SRTM, заполняя замаскированные участки леса в SRTM1GL (чтобы избавиться от вертикального смещения древесного покрова). Я не SAR, DEM-специалист, хотя.

Ответ профессора INSAR

Дорогой эрик

Я слышал от XXXXX, что вы заинтересованы в DEM (InSAR), я полагаю, в области в Кении? Обратите внимание, что такие продукты уже доступны, например, ЦМР SRTM и продукты из миссии TanDEM-X. Обе миссии InSAR были настроены на получение ЦМР наилучшего качества, поскольку они работали в однопроходном бистатическом режиме, который предотвращает поступление атмосферного сигнала ошибки в ЦМР. С Sentinel-1a и Sentinel-1b невозможно сделать продукт за один проход, так как они не летают в (бистатическом) тандеме. Можно сделать моностатическую матрицу высот повторного прохождения либо из Сентинел-1а, либо из Сентинел-1b, но конфигурация повторного прохода будет вносить погрешности ЦМР, вызванные атмосферой, с сотнями метров погрешности, т.е. намного хуже, чем у продуктов ЦМР из например, SRTM, который вы можете легко скачать бесплатно. Более того,

По этой причине я предполагаю, что ваш запрос может не понадобиться. Пожалуйста, сообщите мне, если у вас есть дополнительные вопросы