8/18/2019 Subiecte_Teledetectie Prin RADAR http://slidepdf.com/reader/full/subiecteteledetectie-prin-radar 1/29 Teledetecție prin RADARSubiecte pentru colocviu1 1.Sisteme radar active și pasive, principii de bază, caracteristici, rezoluții radiometrice și spațiale, domenii de utilizare, antenă reală, antenă sintetică (SAR). (Prezentarea 1) Radar-ul reprezintă acronimul pentru „Radio Detection and Ranging”. Sistemele radar activesunt cele care au propria sursă de energie, pe când sistemele radar pasivesunt cele care înregistrează radiația solară reflectată de obiectele de la sol pentru formarea imaginii. Rezoluţia radiometricăexprimă numărul de valori intermediare aflate în domeniul (0 - valoare maximă) şi se măsoară în biţi. Astfel pot exista rezoluţii radiometrice pe 1 bit (0 şi 1 corespunzător alb şi negru), rezoluţie radiome trică pe 4 biţi (cu 16 variante), rezoluţie radiometrică pe 8 biţi (cu 256 de posibilităţi) , etc.. Rezoluţia spaţialăeste dată de cea mai mică suprafaţă terestră a cărei reflectanţă (sau emisie) poate fi măsurată şi înregistrată de către un sistem radar. Benzile și domeniile de utilizar e corespunzătoare acestora sunt următoarele:Banda K-alpha, folosită în domeniul militar aerian;Banda K , folosită în domeniul militar aerian;Banda X, folosită în domeniul aerian sau spațial pentru TerraSAR-Xși COSMO-SkyMed; Banda C, folosită în domeniul aerian sau spațial pentru ERS - 1/2 SAR , RADARSAT - 1/2, ENVISAT ASAR ; Banda L, folosită în domeniul aerian sau spațial pentru JERS - 1 SAR , ALOS PALSAR ; Banda P, folosită pentru AIRSAR ; Banda S, folosită în domeniul aerian sau spațial pentru Almaz - 1. Lungimea de undă mare înseamnă o mai bună pătrundere a vegetației;Lungimea de undă mică înseamnă mai multe detalii care pot fi observate. În opoziție cu senzorii care înregistrează radiația solară reflectată de obiecte de la sol, radar - ul își generează propria sursă de radiații;Un sistem radareste un instrument care măsoară distanța ca o funcție de timpul în care impulsul direcționat parcurge distanța dus - întors de la emițător la obiect și înapoi la senzor. În acest mod, instrumentul radar stabilește poziția ca o direcție și o distanță de la instrument la obiectul reflectant; Informațiile despre forma și proprietățile fizice ale materialelor din care este alcătuit obiectul derivă din analiza modificărilor de semnal recepționat.
1. Sisteme radar active și pasive, principii de bază, caracteristici, rezoluțiiradiometrice și spațiale, domenii de utilizare, antenă reală, antenă sintetică (SAR).
(Prezentarea 1)
Radar-ul reprezintă acronimul pentru „Radio Detection and Ranging”.
Sistemele radar active sunt cele care au propria sursă de energie, pe când sistemele radar
pasive sunt cele care înregistrează radiația solară reflectată de obiectele de la sol pentru formarea
imaginii.
Rezoluţia radiometrică exprimă numărul de valori intermediare aflate în domeniul (0 - valoare
maximă) şi se măsoară în biţi. Astfel pot exista rezoluţii radiometrice pe 1 bit (0 şi 1
corespunzător alb şi negru), rezoluţie radiometrică pe 4 biţi (cu 16 variante), rezoluţieradiometrică pe 8 biţi (cu 256 de posibilităţi), etc..
Rezoluţia spaţială este dată de cea mai mică suprafaţă terestră a cărei reflectanţă (sau emisie) poate fi măsurată şi înregistrată de către un sistem radar.
Benzile și domeniile de utilizar e corespunzătoare acestora sunt următoarele:
Banda K-alpha, folosită în domeniul militar aerian; Banda K , folosită în domeniul militar aerian; Banda X, folosită în domeniul aerian sau spațial pentru TerraSAR-X și COSMO-SkyMed;
Banda C, folosită în domeniul aerian sau spațial pentru ERS - 1/2 SAR , RADARSAT - 1/2,
ENVISAT ASAR ;
Banda L, folosită în domeniul aerian sau spațial pentru JERS - 1 SAR , ALOS PALSAR ;
Banda P, folosită pentru AIRSAR ;
Banda S, folosită în domeniul aerian sau spațial pentru Almaz - 1.
Lungimea de undă mare înseamnă o mai bună pătrundere a vegetației; Lungimea de undă mică înseamnă mai multe detalii care pot fi observate.
În opoziție cu senzorii care înregistrează radiația solară reflectată de obiecte de la sol, radar -
ul își generează propria sursă de radiații; Un sistem radar este un instrument care măsoară distanța ca o funcție de timpul în care
impulsul direcționat parcurge distanța dus - întors de la emițător la obiect și înapoi la senzor.În acest mod, instrumentul radar stabilește poziția ca o direcție și o distanță de la instrumentla obiectul reflectant;
Informațiile despre forma și proprietățile fizice ale materialelor din care este alcătuit obiectulderivă din analiza modificărilor de semnal recepționat.
Este independent de momentul din zi sau din noapte sau de condițiile meteo.
Dezavantajele radar-ului sunt următoarele:
Difuzia - la aceeași dimensiune a pixelului avem mai puțină informație comparativ cuimaginile din domeniul optic;
Geometria dificilă - necesită un DTM; Reflexii parțiale din straturi diferite ale suprafeței terenului (depinzând de lungimea de
undă); Consumator de timp pentru controlul calității.
Componența unui sistem Radar:
Un sistem Radar constă din: un emițător în domeniul microundelor, o antenă direcțională, caremodelează și polarizează undele emise, dar care și recepționează ecourile de la sol, unamplificator de semnal, un receptor care le transformă în semnale digitale și un înregistrator.
Antena radar reală și sintetică (SAR)
„Synthetic Aperture Radar” (SAR) este un sistem clasic, dar care este montat pe o platformămobilă. Mobilitatea platformei îi permite să recepționeze ecourile după ce a parcurs o distanță întremomentul emisiei și recepției impulsului. Aplicația directă este sintetizarea unei antene dedimensiuni foarte mari (până la 100 m), folosind o antenă de mici dimensiuni.
În primul test (testul A) s-au folosit centrele a 4 drumuri, reprezentând CaracteristiciLiniare de Control la Sol (Ground Control Linear Features (GCLFs)). Utilizândgeoreferențierea preliminară a fost posibil să se determine și să se elimine secțiunile;
În al doilea test (B) s-au utilizat centrele a 14 drumuri ca GCLFs. În acest test s-au folosit
lungimi întregi ale drumurilor, indiferent de schimbările temporale care au fostidentificate;
În al treilea test (C) s-au folosit aceleași 14 centre ca în testul B, dar secțiunile drumurilorcare au prezentat modificări temporale semnificative s-au eliminat.
6. Radioclinometria, principii de bază, prelucrări specifice ale imaginii radar.
(Prezentarea 6)
Radarclinometria
= shape from shading (formă de umbrire) - determinarea înălțimilor obiectelor prin umbreleacestora
Depinde doar de o singură imagine (în aplitudine) SAR, pentru extragerea informațiilor 3D.
Scop: reconstrucția suprafeței terenului, prin analiza variațiilor intensității r eflexiilor (orientarea
unui element reflectiv, relativ la senzor, este corelată direct cu luminozitatea).
Altfel spus, metoda presupune un model de reflectanță a suprafeței, care permite interpretareaintensității luminoase a pixelilor în elemente de orientare relativă.
• Presupunând un albedo* constant (în secțiune perpendiculară, σ0), indiferent de unghiul
de incidență θi:
σ0
(θi) = constant,
reflectanța variază cu cosinus-ul unghiului de incidență (dintre direcția de vedere și normalala suprafață)
• Intensitatea unui pixel se scrie:
Ipixel=f(θi, σ0 (θi))
• Modelul de reflectanță Lambert este:
unde: m și n sunt numere întregi.
Ecuația descrie difuzia reflexiei unei suprafețe și reprezintă o metodă mai bună decât σ0.
Integrând și pantele suprafeței în lungul unei direcții, este posibil, cel puțin teoretic, obținereaunui profil 3D, dar practic imposibil fără simplificări de ti pul σ0 (θi) (reflexie constantă peîntreaga suprafață).
Constrângeri matematice
• Valorile cotelor trebuie să poată fi obținute prin integrare pe orice direcție;
• Suprafața trebuie regularizată apriori, pentru a for ța o soluție stabilă pe direcția de
integrare aleasă.
De ce?
Pentru a elimina erorile datorate „zgomotului” (erori cauzate de coerența fazei) și a
ambiguităților datorate constr ângerilor orientărilor suprafeței normale la o suprafață conică.
*Albedo este o măsură a reflectivității unei suprafețe sau a unui corp. Albedo este o valoare cuprinsă între 0 și 1: uncorp negru perfect, care ar absorbi toate lungimile de undă fără să reflecte niciuna, ar avea un albedo nul, în timp ceo oglindă perfectă, care ar reflecta toate lungimile de undă, fără să absoarbă niciuna, ar avea albedoul egal cu 1.
7. Sisteme radar pasive, principii de bază, rezoluții, domenii de utilizare.
(Prezentarea 1)
Radar-ul reprezintă acronimul pentru „Radio Detection and Ranging”.
Sistemele radar pasive sunt cele care înregistrează radiația solară reflectată de obiectele de lasol pentru formarea imaginii.
Rezoluţia radiometrică exprimă numărul de valori intermediare aflate în domeniul (0 - valoare
maximă) şi se măsoară în biţi. Astfel pot exista rezoluţii radiometrice pe 1 bit (0 şi 1corespunzător alb şi negru), rezoluţie radiometrică pe 4 biţi (cu 16 variante), rezoluţieradiometrică pe 8 biţi (cu 256 de posibilităţi), etc..
Rezoluţia spaţială este dată de cea mai mică suprafaţă terestră a cărei reflectanţă (sau emisie) poate fi măsurată şi înregistrată de către un sistem radar.
Benzile și domeniile de utilizare corespunzătoare acestora sunt următoarele:
Banda K-alpha, folosită în domeniul militar aerian; Banda K , folosită în domeniul militar aerian; Banda X, folosită în domeniul aerian sau spațial pentru TerraSAR-X și COSMO-SkyMed;
Banda C, folosită în domeniul aerian sau spațial pentru ERS - 1/2 SAR , RADARSAT - 1/2,
ENVISAT ASAR ;Banda L, folosită în domeniul aerian sau spațial pentru JERS - 1 SAR , ALOS PALSAR ;
Banda P, folosită pentru AIRSAR ;
Banda S, folosită în domeniul aerian sau spațial pentru Almaz - 1.
Lungimea de undă mare înseamnă o mai bună pătrundere a vegetației; Lungimea de undă mică înseamnă mai multe detalii care pot fi observate.
8. Întocmirea modelului digital al terenului pe baza imaginii radar.
(Prezentarea 1)
Dezavantaje geometrice: scurtări (foreshortening), suprapuneri (layover) și umbriri (shadow) – probleme apărute în special în zone muntoase și în zone urbane. Un unghi de incidență mare atenuează cele trei probleme.
Avantaj: independent de stratul de nori.
Crearea imaginii radar
Corner reflector (Reflector cu colț)
• Rugozitatea unei suprafețe este direct legată de lungimea de undă; • Suprafața apei nu reflectă microundele și apare în imagine ca o pată neagră.
