Wie werden hochauflösende DEMs aus neuen Sentinel-1-Daten erstellt?

Dies ist eine allgemeine Frage zu den neuen Sentinel-1-Daten. Ich bin an der Möglichkeit interessiert, diese Daten zu verwenden, um hochauflösende DEMs in GIS zu erstellen (ich verwende QGIS), um archäologische Stätten und Landschaften zu untersuchen und ihre Veränderung zu modellieren.

Vor kurzem wurde der Copernicus-Programmsatellit Sentinel-1a der Europäischen Weltraumorganisation in Betrieb genommen, dessen Daten auf der Website des ESA-Daten-Hubs ( https://scihub.esa.int/ ) verfügbar werden . Diese Daten können mithilfe einer speziell vorbereiteten Software namens Sentinel-1 Toolbox ( https://earth.esa.int/web/sentinel-tbx/sentinel-1-toolbox ) angezeigt und verarbeitet werden . Die Radardaten ermöglichen die Modellierung von Landoberflächenbeobachtungen und Landoberflächenänderungen mithilfe der „Radarinterferometrie mit synthetischer Apertur“, wobei die meisten Beispiele die Auswirkungen von Erdbeben oder anderen großflächigen natürlichen Landschaftsveränderungen ( https: // earth) beschreiben. esa.int/web/sentinel/thematic-content/-/article/radar-vision-maps-napa-valley-earthquake). Nach der Suche im Internet habe ich festgestellt, dass es abgesehen von der Website der ESA anscheinend nur wenige Informationen über die praktische Verwendung dieser neuen Daten gibt.

Gibt es Literatur zur Erzeugung von hochauflösenden DEMs aus diesen neuen Sentinel-1-Daten?

Ich nehme an, Sie haben noch nie mit SAR-Daten gearbeitet, und ich werde Ihre Frage in Teile aufteilen, die ich beantworten kann:

1) Erstellen Sie hochauflösende DEMs in GIS

Das Erstellen eines DEM nur aus SAR-Daten ist recht komplex und erfordert viel Rechenleistung und Speicher. Ich kenne keine GIS-Software, die aufgrund dieser Einschränkungen die DEM-Erstellung implementiert.

2) Untersuchen Sie Standorte / Landschaften und modellieren Sie deren Veränderung

Wenn Sie Höhenunterschiede modellieren / beobachten möchten, ist Differential Interferometry das Schlüsselwort, nach dem Sie suchen sollten. Mit diesem Ansatz können Sie auch kleine Höhenänderungen beobachten, ohne zwei DEMs erstellen zu müssen.

3) So erstellen Sie hochauflösende DEMs

Dies ist ein komplexer Prozess, der viele Schritte erfordert. Ich schlage vor, dass Sie sich allgemein über SAR-Interferometrie informieren, da Sentinel-1-Daten grundsätzlich dieselben (Nachteile) aufweisen wie alle anderen SAR-Daten.

Die ESA stellt ein kostenloses Buch mit allen relevanten Informationen zur SAR-Interferometrie zur Verfügung, sowohl aus mathematischer als auch aus verarbeitungstechnischer Sicht:

ESA: InSAR-Prinzipien

Erforderliche Schritte zum Erstellen eines DEM

• Mitregistrieren von Szenen
• Basislinien berechnen
• Interferogramm erstellen und Phaseninformationen extrahieren
• Richtig für Sensorbewegung, flache Erdung, Atmosphäre usw.
• Differenzphase in absolute Phasendifferenzen umwandeln
• Phasenabwicklung
• Umwandlung von Phase in Höhe
• korrekt für absolute Höhe, Phasensprünge usw.

Dies ist offensichtlich nur eine Übersicht. Die detaillierten Prozesse für jeden Schritt werden in dem Buch erläutert, auf das ich mich bezog, und können theoretisch alle mit der S1-Toolbox (in Kürze SNAP) oder der Next ESA SAR Toolbox (NEST) ausgeführt werden .

Hier fand ich einen Artikel "Vorläufige Ergebnisse der Verwendung von Sentinel-1-SAR-Daten für die DSM-Generierung", 2015 . Wie ich verstanden habe, ist die vertikale Genauigkeit nicht besser als 20 m (durchschnittliche Höhe eines einzelnen Baumes). Das ist vergleichbar mit der Genauigkeit von SRTMGL1, GDEM2.

Ich fand es nicht nützlich, die SRTM-DEM zu verbessern, indem die waldmaskierten Bereiche in der SRTM1GL gefüllt wurden (um den vertikalen Versatz der Baumbedeckung zu beseitigen). Ich bin jedoch kein SAR- oder DEM-Spezialist.

Antwort von einem INSAR-Professor

Lieber Eric

Ich habe von XXXXX gehört, dass Sie an einem (InSAR-) DEM interessiert sind, was ich für ein Gebiet in Kenia nehme. Bitte beachten Sie, dass solche Produkte bereits verfügbar sind, z. B. das SRTM DEM und Produkte aus der TanDEM-X-Mission. Beide InSAR-Missionen wurden abgestimmt, um die besten DEMs zu erhalten, da sie im bi-statischen Single-Pass-Modus arbeiteten, der verhindert, dass atmosphärisches Fehlersignal in das DEM eintritt. Mit Sentinel-1a und Sentinel-1b ist es nicht möglich, ein Single-Pass-Produkt herzustellen, da sie nicht im (bi-statischen) Tandem fliegen. Es ist möglich, monostatische Wiederholungsdurchlauf-DEMs aus Sentinel-1a oder Sentinel-1b zu erstellen, aber die Wiederholungsdurchlauf-Konfiguration führt zu atmosphäreninduzierten DEM-Fehlern mit Hunderten von Fehlern, dh viel schlechter als die DEM-Produkte von zB SRTM, das Sie ganz einfach kostenlos herunterladen können. Außerdem,

Aus diesem Grund gehe ich davon aus, dass Ihre Anfrage möglicherweise nicht erforderlich ist. Bitte informieren Sie mich, wenn Sie weitere Fragen haben