Percepción Remota y Aplicaciones Geográficas · PR Percepción Remota y Aplicaciones Geográficas...
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PR Percepción Remota y Aplicaciones Geográficas Héctor Mauricio Ramírez Daza [email protected] Sensores Activos - Microondas
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PR Percepcioacuten Remota y
Aplicaciones Geograacuteficas
Heacutector Mauricio Ramiacuterez Daza hmramirezigacgovco
Sensores Activos - Microondas
iquestPor queacute perder el tiempo con las imaacutegenes radar
Fuente de iluminacioacuten controlable
Respuesta a algunas variable geofiacutesicas
bull Salinidad
bull Humedad
Interferometriacutea (intensidad y fase)
bull Topograacutefica
bull Diferencial
Introduccioacuten
Introduccioacuten
Representa la totalidad de las teacutecnicas que permiten obtener informacioacuten de
las propiedades de un objeto situado a una cierta distancia del observador
Teledeteccioacuten
bull Los sensores de imagen son instrumentos de teledeteccioacuten cuyo
propoacutesito es la generacioacuten de imaacutegenes de una zona de intereacutes
bull Estos sensores tienen hoy en diacutea una participacioacuten muy importante
en aplicaciones de la observacioacuten de la tierra asiacute como en
misiones planetarias
bull Los sensores de imagen pueden ser clasificados como activos y
pasivos
Sensores de imagen
Introduccioacuten
Este tipo de sensores utiliza la radiacioacuten emitida o reflejada por la superficie
observada
Sensores pasivos
Su principal limitacioacuten reside en la imposibilidad de su utilizacioacuten en
condiciones de falta de luz o nubosidad
Introduccioacuten
Para las aplicaciones de observacioacuten de la Tierra los sensores pasivos se
benefician de la radiacioacuten en las regiones de infrarrojo (25-15 μm) y
microondas Igualmente es importante la reradiacioacuten en el visible el
infrarojo cercano (07-13 μm) y ultravioleta
Sensores pasivos
Introduccioacuten
Sensores pasivos
Burj Dubai (UEA)
828 m de altura
Imagen Geoeye
En verdadero color
Introduccioacuten
Sensores activos
Este tipo de sensores estaacuten equipados con sistemas de transmisioacuten y
recepcioacuten que captan la sentildeal reflejada sobre la superficie iluminada
Introduccioacuten
La utilizacioacuten de microondas reduce draacutesticamente el impacto de
fenoacutemenos como el humo las nubes o la lluvia sobre las imaacutegenes
resultantes
Sensores activos
Efecto de la lluvia en la transmisioacuten de la
sentildeal
Efecto de la atmoacutesfera en
la transmisioacuten de la sentildeal
A vapor de agua aerosoles
De este modo se puede
trabajar en condiciones de
falta total de luz y cualquier
estado de la meteorologiacutea
Sensores activos
Ejemplo de penetracioacuten en las nubes
Volcaacuten Kliuchevshoi en Kamchatka Rusia
Imagen oacuteptica
Imagen Radar SIR-CX-SAR
Profundidad de penetracioacuten en diversos materiales
Sensores activos P
rofu
ndid
ad
Humedad
Ejemplo de penetracioacuten en el terreno
Imagen Radar (SIR-A) y Landsat de una zona del desierto de Egipto La imagen radar muestra una red de
canales interna que es invisible para el sensor Landsat (Elachi Spaceborne Radar Remote Sensing
Applications and Techniques 1987)
Sensores activos
La mayoriacutea de los sensores son sistemas radar operando a frecuencias de
microondas
La utilizacioacuten de estas frecuencias de un modo activo hacen que los sensores activos
puedan trabajar con independencia de otras fuentes tales como la luz solar
Sensores activos
BANDA FRECUENCIA LONGITUD ONDA USUARIOS
VLF LF 3 ndash 300KHz - comunicaciones submarinas
MF HF 300KHz-30MHz 1km ndash 100m radio
VHF UHF 30MHz ndash 3GHz 10m ndash10cm televisionradar
SHF EHF 3 ndash 300 GHz 10cm ndash1mm radio de microondas
Comunicacioacuten satelital
P 300 MHz ndash1GHz 100 ndash30cm
L 1 ndash 2 GHz 30 ndash 15cm
S 2 ndash 4 GHz 15 ndash 75cm
C 4 ndash 8 GHz 75 ndash 375cm
X 8 ndash125 GHz 375 ndash 24 cm
Ku 125 ndash 18 GHz 24 ndash167 cm
K 18 ndash 265 GHz 167-1 1 cm
Ka 265 ndash40 GHz 11 ndash 075 cm
SENSORES REMOTOS
Comparacioacuten de frecuencias
Frecuencias altas
1048766 Mayor resolucioacuten
1048766 Necesitan maacutes potencia
1048766 Antenas maacutes cortas
Frecuencias bajas
1048766 Electroacutenica maacutes faacutecil
1048766 Mayor penetracioacuten en vegetacioacuten alta
Polarizacioacuten
Las antenas de los sistemas de radar se pueden configurar para transmitir y recibir
radiacioacuten electromagneacutetica polarizada ya sea horizontal o verticalmente
Cuando la energiacutea transmitida es polarizada en la misma direccioacuten que la recibida
al sistema se le conoce como de polarizacioacuten similar HH indica que la energiacutea se
transmite y se recibe horizontalmente polarizada VV que la energiacutea se transmite y
se recibe verticalmente polarizada
La reflexioacuten de una onda de radar al chocar en una superficie puede modificar la
polarizacioacuten dependiendo de las propiedades de la superficie misma
Imagen polarimeacutetrica
Radar de Apertura Real
Una limitacioacuten de los sensores de imagen a microondas
normalmente llamados radares de Apertura Real (RARs) es la
pobre resolucioacuten espacial
Radar de Apertura Real
Caso orbital Caso Aerotransportado
λ= 56 cm λ= 56 cm
L= 12 m L= 50 cm
R= 800 Km R= 8 Km
Δxasymp 3730 m Δxasymp 896 m
Radar de Apertura Real
Una caracteriacutestica importante de los sistemas RAR es su aacutengulo
de vista lateral respecto a la direccioacuten de vuelo Esto permite
evitar ambiguumledades izquierda-derecha en puntos equidistantes
Concepto de Radar de Apertura Sinteacutetica
Una manera de eliminar la limitacioacuten referente a la resolucioacuten
espacial de los sistemas RAR es el uso del concepto de la
Apertura Sinteacutetica una gran antena sintetizada por
bull El movimiento de una pequentildea antena de longitud L a lo largo de
una cierta trayectoria
bull Combinando coherentemente las sentildeales recibidas y adquiridas a
diferentes intervalos espaciales separados por una distancia d
Esta combinacioacuten coherente conocida como enfocado se explica
como una compensacioacuten de la variacioacuten relativa de distancia
sensor-tierra y resulta en una resolucioacuten Δx=L2 que es
independiente de la altitud del sensor
El Radar de Apertura Sinteacutetica (SAR)
Notar que el teacutermino frac12 tiene en cuenta que las adquisiciones SAR
no son simultaacuteneas en el tiempo como seriacutea en una apertura real
de extensioacuten X
Es necesario realizar
un procesado digital de
los datos adquiridos
para
sintetizar la antena y
obtener la imagen SAR
final
El Radar de Apertura
Sinteacutetica (SAR)
De la rugosidad del aacuterea iluminada
depende la cantidad de sentildeal
reflejada hacia el radar
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
W
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
TIPOS DE REFLEXION amp ANGULO DE DEPRESION
amp TIPO DE SUPERFICIE
Superficie
plana
Superficie
rugosa
Difusa
Especular Terreno plano
(sin sentildeal
recibida)
Terreno rugoso
(sentildeal recibida)
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
REFLECTOR DIFUSO RUGOSIDAD INTERMEDIA DE TERRENO
REFLECTOR ESPECULAR SUPERFICIE PLANA
REFLECTOR DE ESQUINA
H=017-093cm
Hlt017cm
H lt 8 Sen I
Historia del SAR
bull El concepto SAR se atribuye a C Wiley de Goodyear Aircraft Corporation
(1951)
bull La primera validacioacuten experimental fue realizada por la Universidad de
Illinois (1953)
bull El primer sistema SAR operativo fue un banda X construido en 1957 por
los Willow Run Laboratories de la Universidad de Michigan para el
departamento de defensa Americano (DoD)
bull A finales de los 60 la NASA empezoacute a financiar el desarrollo de sistemas
SAR para aplicaciones civiles
bull El ERIM y el JPL llevaron a cabo el experimento Apollo Lunar Sounder
que se instaloacute exitosamente en el Apollo 17 en 1972
bull La NASA incluyoacute un SAR en banda L en el SEASAT-A (1978)
Orbitales
bullEUROPA USA y CANADA
bullALMAZ-1 (Rusia 1991) SEASAT-A (USA 1978)
bullERS-1 (ESA 1991) SIR-A (USA 1981)
bullX-SAR (AlemaniaItalia 1994) SIR-B (USA 1984)
bullERS-2 (ESA 1995) SIR-C (USA 1994)
bullSRTM (AlemaniaItalia 2000) RADARSAT-I (Canadaacute 1995)
bullASAR (ESA 2003) SRTM (USA 2000)
bullTERRASAR-X (Alemania 2007) RADARSAT-II (Canadaacute 2007)
bullCOSMO-SKYMED (Italia 2008)
bullJAPOacuteN
bullJERS-1 (1992)
bullPALSAR (2006)
Misiones y sensores SAR
Misiones y sensores SAR
ASAR instalado sobre el sateacutelite ENVISAT
Misiones y sensores SAR
Aerotransportados
EUROPA
bullEMI-SAR (Dinamarca EMI-DTU)
bullDOSAR (Alemania Dornier)
bullE-SAR (Alemania DLR)
bullAES (Alemania Aerosensing)
bullRAMSES (Francia ONERA)
bullDERA system (DERA Gran Bretantildea)
bullPHARUS (TNO Holanda)
JAPOacuteN
bullCRLNASDA system (CRLNASDA Japoacuten)
USA y CANADA
bullAIRSAR (NASAJPL USA)
bullSANDIA system (Sandia Labs USA)
bullIFSARE (Intermap Technologies USACANADA)
bullGeoSAR (NASAARPAJPLCalgis Inc California DOC USA)
Misiones y sensores SAR
Sensor E-SAR del DLR
Modos de operacioacuten
1048766 Stripmap
1048766 Spotlight
1048766 Scansar (burst)
Stripmap Modos de operacioacuten
En este caso la antena apunta en una direccioacuten fija durante el
vuelo La dimensioacuten de la imagen SAR estaacute limitada en la direccioacuten
range y en principio no estaacute condicionada en azimut
Spotlight Modos de operacioacuten
La antena del radar es enfocada durante el vuelo iluminando la
misma zona (spot) La longitud de la antena sinteacutetica es mayor
que en el caso stripmode mejorando la resolucioacuten en azimut
Imaacutegenes SAR en banda Ku (15 GHz) de 1m x 1m de resolucioacuten
procesadas en modo spotlight
Procesado Spotlight
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
iquestPor queacute perder el tiempo con las imaacutegenes radar
Fuente de iluminacioacuten controlable
Respuesta a algunas variable geofiacutesicas
bull Salinidad
bull Humedad
Interferometriacutea (intensidad y fase)
bull Topograacutefica
bull Diferencial
Introduccioacuten
Introduccioacuten
Representa la totalidad de las teacutecnicas que permiten obtener informacioacuten de
las propiedades de un objeto situado a una cierta distancia del observador
Teledeteccioacuten
bull Los sensores de imagen son instrumentos de teledeteccioacuten cuyo
propoacutesito es la generacioacuten de imaacutegenes de una zona de intereacutes
bull Estos sensores tienen hoy en diacutea una participacioacuten muy importante
en aplicaciones de la observacioacuten de la tierra asiacute como en
misiones planetarias
bull Los sensores de imagen pueden ser clasificados como activos y
pasivos
Sensores de imagen
Introduccioacuten
Este tipo de sensores utiliza la radiacioacuten emitida o reflejada por la superficie
observada
Sensores pasivos
Su principal limitacioacuten reside en la imposibilidad de su utilizacioacuten en
condiciones de falta de luz o nubosidad
Introduccioacuten
Para las aplicaciones de observacioacuten de la Tierra los sensores pasivos se
benefician de la radiacioacuten en las regiones de infrarrojo (25-15 μm) y
microondas Igualmente es importante la reradiacioacuten en el visible el
infrarojo cercano (07-13 μm) y ultravioleta
Sensores pasivos
Introduccioacuten
Sensores pasivos
Burj Dubai (UEA)
828 m de altura
Imagen Geoeye
En verdadero color
Introduccioacuten
Sensores activos
Este tipo de sensores estaacuten equipados con sistemas de transmisioacuten y
recepcioacuten que captan la sentildeal reflejada sobre la superficie iluminada
Introduccioacuten
La utilizacioacuten de microondas reduce draacutesticamente el impacto de
fenoacutemenos como el humo las nubes o la lluvia sobre las imaacutegenes
resultantes
Sensores activos
Efecto de la lluvia en la transmisioacuten de la
sentildeal
Efecto de la atmoacutesfera en
la transmisioacuten de la sentildeal
A vapor de agua aerosoles
De este modo se puede
trabajar en condiciones de
falta total de luz y cualquier
estado de la meteorologiacutea
Sensores activos
Ejemplo de penetracioacuten en las nubes
Volcaacuten Kliuchevshoi en Kamchatka Rusia
Imagen oacuteptica
Imagen Radar SIR-CX-SAR
Profundidad de penetracioacuten en diversos materiales
Sensores activos P
rofu
ndid
ad
Humedad
Ejemplo de penetracioacuten en el terreno
Imagen Radar (SIR-A) y Landsat de una zona del desierto de Egipto La imagen radar muestra una red de
canales interna que es invisible para el sensor Landsat (Elachi Spaceborne Radar Remote Sensing
Applications and Techniques 1987)
Sensores activos
La mayoriacutea de los sensores son sistemas radar operando a frecuencias de
microondas
La utilizacioacuten de estas frecuencias de un modo activo hacen que los sensores activos
puedan trabajar con independencia de otras fuentes tales como la luz solar
Sensores activos
BANDA FRECUENCIA LONGITUD ONDA USUARIOS
VLF LF 3 ndash 300KHz - comunicaciones submarinas
MF HF 300KHz-30MHz 1km ndash 100m radio
VHF UHF 30MHz ndash 3GHz 10m ndash10cm televisionradar
SHF EHF 3 ndash 300 GHz 10cm ndash1mm radio de microondas
Comunicacioacuten satelital
P 300 MHz ndash1GHz 100 ndash30cm
L 1 ndash 2 GHz 30 ndash 15cm
S 2 ndash 4 GHz 15 ndash 75cm
C 4 ndash 8 GHz 75 ndash 375cm
X 8 ndash125 GHz 375 ndash 24 cm
Ku 125 ndash 18 GHz 24 ndash167 cm
K 18 ndash 265 GHz 167-1 1 cm
Ka 265 ndash40 GHz 11 ndash 075 cm
SENSORES REMOTOS
Comparacioacuten de frecuencias
Frecuencias altas
1048766 Mayor resolucioacuten
1048766 Necesitan maacutes potencia
1048766 Antenas maacutes cortas
Frecuencias bajas
1048766 Electroacutenica maacutes faacutecil
1048766 Mayor penetracioacuten en vegetacioacuten alta
Polarizacioacuten
Las antenas de los sistemas de radar se pueden configurar para transmitir y recibir
radiacioacuten electromagneacutetica polarizada ya sea horizontal o verticalmente
Cuando la energiacutea transmitida es polarizada en la misma direccioacuten que la recibida
al sistema se le conoce como de polarizacioacuten similar HH indica que la energiacutea se
transmite y se recibe horizontalmente polarizada VV que la energiacutea se transmite y
se recibe verticalmente polarizada
La reflexioacuten de una onda de radar al chocar en una superficie puede modificar la
polarizacioacuten dependiendo de las propiedades de la superficie misma
Imagen polarimeacutetrica
Radar de Apertura Real
Una limitacioacuten de los sensores de imagen a microondas
normalmente llamados radares de Apertura Real (RARs) es la
pobre resolucioacuten espacial
Radar de Apertura Real
Caso orbital Caso Aerotransportado
λ= 56 cm λ= 56 cm
L= 12 m L= 50 cm
R= 800 Km R= 8 Km
Δxasymp 3730 m Δxasymp 896 m
Radar de Apertura Real
Una caracteriacutestica importante de los sistemas RAR es su aacutengulo
de vista lateral respecto a la direccioacuten de vuelo Esto permite
evitar ambiguumledades izquierda-derecha en puntos equidistantes
Concepto de Radar de Apertura Sinteacutetica
Una manera de eliminar la limitacioacuten referente a la resolucioacuten
espacial de los sistemas RAR es el uso del concepto de la
Apertura Sinteacutetica una gran antena sintetizada por
bull El movimiento de una pequentildea antena de longitud L a lo largo de
una cierta trayectoria
bull Combinando coherentemente las sentildeales recibidas y adquiridas a
diferentes intervalos espaciales separados por una distancia d
Esta combinacioacuten coherente conocida como enfocado se explica
como una compensacioacuten de la variacioacuten relativa de distancia
sensor-tierra y resulta en una resolucioacuten Δx=L2 que es
independiente de la altitud del sensor
El Radar de Apertura Sinteacutetica (SAR)
Notar que el teacutermino frac12 tiene en cuenta que las adquisiciones SAR
no son simultaacuteneas en el tiempo como seriacutea en una apertura real
de extensioacuten X
Es necesario realizar
un procesado digital de
los datos adquiridos
para
sintetizar la antena y
obtener la imagen SAR
final
El Radar de Apertura
Sinteacutetica (SAR)
De la rugosidad del aacuterea iluminada
depende la cantidad de sentildeal
reflejada hacia el radar
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
W
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
TIPOS DE REFLEXION amp ANGULO DE DEPRESION
amp TIPO DE SUPERFICIE
Superficie
plana
Superficie
rugosa
Difusa
Especular Terreno plano
(sin sentildeal
recibida)
Terreno rugoso
(sentildeal recibida)
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
REFLECTOR DIFUSO RUGOSIDAD INTERMEDIA DE TERRENO
REFLECTOR ESPECULAR SUPERFICIE PLANA
REFLECTOR DE ESQUINA
H=017-093cm
Hlt017cm
H lt 8 Sen I
Historia del SAR
bull El concepto SAR se atribuye a C Wiley de Goodyear Aircraft Corporation
(1951)
bull La primera validacioacuten experimental fue realizada por la Universidad de
Illinois (1953)
bull El primer sistema SAR operativo fue un banda X construido en 1957 por
los Willow Run Laboratories de la Universidad de Michigan para el
departamento de defensa Americano (DoD)
bull A finales de los 60 la NASA empezoacute a financiar el desarrollo de sistemas
SAR para aplicaciones civiles
bull El ERIM y el JPL llevaron a cabo el experimento Apollo Lunar Sounder
que se instaloacute exitosamente en el Apollo 17 en 1972
bull La NASA incluyoacute un SAR en banda L en el SEASAT-A (1978)
Orbitales
bullEUROPA USA y CANADA
bullALMAZ-1 (Rusia 1991) SEASAT-A (USA 1978)
bullERS-1 (ESA 1991) SIR-A (USA 1981)
bullX-SAR (AlemaniaItalia 1994) SIR-B (USA 1984)
bullERS-2 (ESA 1995) SIR-C (USA 1994)
bullSRTM (AlemaniaItalia 2000) RADARSAT-I (Canadaacute 1995)
bullASAR (ESA 2003) SRTM (USA 2000)
bullTERRASAR-X (Alemania 2007) RADARSAT-II (Canadaacute 2007)
bullCOSMO-SKYMED (Italia 2008)
bullJAPOacuteN
bullJERS-1 (1992)
bullPALSAR (2006)
Misiones y sensores SAR
Misiones y sensores SAR
ASAR instalado sobre el sateacutelite ENVISAT
Misiones y sensores SAR
Aerotransportados
EUROPA
bullEMI-SAR (Dinamarca EMI-DTU)
bullDOSAR (Alemania Dornier)
bullE-SAR (Alemania DLR)
bullAES (Alemania Aerosensing)
bullRAMSES (Francia ONERA)
bullDERA system (DERA Gran Bretantildea)
bullPHARUS (TNO Holanda)
JAPOacuteN
bullCRLNASDA system (CRLNASDA Japoacuten)
USA y CANADA
bullAIRSAR (NASAJPL USA)
bullSANDIA system (Sandia Labs USA)
bullIFSARE (Intermap Technologies USACANADA)
bullGeoSAR (NASAARPAJPLCalgis Inc California DOC USA)
Misiones y sensores SAR
Sensor E-SAR del DLR
Modos de operacioacuten
1048766 Stripmap
1048766 Spotlight
1048766 Scansar (burst)
Stripmap Modos de operacioacuten
En este caso la antena apunta en una direccioacuten fija durante el
vuelo La dimensioacuten de la imagen SAR estaacute limitada en la direccioacuten
range y en principio no estaacute condicionada en azimut
Spotlight Modos de operacioacuten
La antena del radar es enfocada durante el vuelo iluminando la
misma zona (spot) La longitud de la antena sinteacutetica es mayor
que en el caso stripmode mejorando la resolucioacuten en azimut
Imaacutegenes SAR en banda Ku (15 GHz) de 1m x 1m de resolucioacuten
procesadas en modo spotlight
Procesado Spotlight
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Introduccioacuten
Representa la totalidad de las teacutecnicas que permiten obtener informacioacuten de
las propiedades de un objeto situado a una cierta distancia del observador
Teledeteccioacuten
bull Los sensores de imagen son instrumentos de teledeteccioacuten cuyo
propoacutesito es la generacioacuten de imaacutegenes de una zona de intereacutes
bull Estos sensores tienen hoy en diacutea una participacioacuten muy importante
en aplicaciones de la observacioacuten de la tierra asiacute como en
misiones planetarias
bull Los sensores de imagen pueden ser clasificados como activos y
pasivos
Sensores de imagen
Introduccioacuten
Este tipo de sensores utiliza la radiacioacuten emitida o reflejada por la superficie
observada
Sensores pasivos
Su principal limitacioacuten reside en la imposibilidad de su utilizacioacuten en
condiciones de falta de luz o nubosidad
Introduccioacuten
Para las aplicaciones de observacioacuten de la Tierra los sensores pasivos se
benefician de la radiacioacuten en las regiones de infrarrojo (25-15 μm) y
microondas Igualmente es importante la reradiacioacuten en el visible el
infrarojo cercano (07-13 μm) y ultravioleta
Sensores pasivos
Introduccioacuten
Sensores pasivos
Burj Dubai (UEA)
828 m de altura
Imagen Geoeye
En verdadero color
Introduccioacuten
Sensores activos
Este tipo de sensores estaacuten equipados con sistemas de transmisioacuten y
recepcioacuten que captan la sentildeal reflejada sobre la superficie iluminada
Introduccioacuten
La utilizacioacuten de microondas reduce draacutesticamente el impacto de
fenoacutemenos como el humo las nubes o la lluvia sobre las imaacutegenes
resultantes
Sensores activos
Efecto de la lluvia en la transmisioacuten de la
sentildeal
Efecto de la atmoacutesfera en
la transmisioacuten de la sentildeal
A vapor de agua aerosoles
De este modo se puede
trabajar en condiciones de
falta total de luz y cualquier
estado de la meteorologiacutea
Sensores activos
Ejemplo de penetracioacuten en las nubes
Volcaacuten Kliuchevshoi en Kamchatka Rusia
Imagen oacuteptica
Imagen Radar SIR-CX-SAR
Profundidad de penetracioacuten en diversos materiales
Sensores activos P
rofu
ndid
ad
Humedad
Ejemplo de penetracioacuten en el terreno
Imagen Radar (SIR-A) y Landsat de una zona del desierto de Egipto La imagen radar muestra una red de
canales interna que es invisible para el sensor Landsat (Elachi Spaceborne Radar Remote Sensing
Applications and Techniques 1987)
Sensores activos
La mayoriacutea de los sensores son sistemas radar operando a frecuencias de
microondas
La utilizacioacuten de estas frecuencias de un modo activo hacen que los sensores activos
puedan trabajar con independencia de otras fuentes tales como la luz solar
Sensores activos
BANDA FRECUENCIA LONGITUD ONDA USUARIOS
VLF LF 3 ndash 300KHz - comunicaciones submarinas
MF HF 300KHz-30MHz 1km ndash 100m radio
VHF UHF 30MHz ndash 3GHz 10m ndash10cm televisionradar
SHF EHF 3 ndash 300 GHz 10cm ndash1mm radio de microondas
Comunicacioacuten satelital
P 300 MHz ndash1GHz 100 ndash30cm
L 1 ndash 2 GHz 30 ndash 15cm
S 2 ndash 4 GHz 15 ndash 75cm
C 4 ndash 8 GHz 75 ndash 375cm
X 8 ndash125 GHz 375 ndash 24 cm
Ku 125 ndash 18 GHz 24 ndash167 cm
K 18 ndash 265 GHz 167-1 1 cm
Ka 265 ndash40 GHz 11 ndash 075 cm
SENSORES REMOTOS
Comparacioacuten de frecuencias
Frecuencias altas
1048766 Mayor resolucioacuten
1048766 Necesitan maacutes potencia
1048766 Antenas maacutes cortas
Frecuencias bajas
1048766 Electroacutenica maacutes faacutecil
1048766 Mayor penetracioacuten en vegetacioacuten alta
Polarizacioacuten
Las antenas de los sistemas de radar se pueden configurar para transmitir y recibir
radiacioacuten electromagneacutetica polarizada ya sea horizontal o verticalmente
Cuando la energiacutea transmitida es polarizada en la misma direccioacuten que la recibida
al sistema se le conoce como de polarizacioacuten similar HH indica que la energiacutea se
transmite y se recibe horizontalmente polarizada VV que la energiacutea se transmite y
se recibe verticalmente polarizada
La reflexioacuten de una onda de radar al chocar en una superficie puede modificar la
polarizacioacuten dependiendo de las propiedades de la superficie misma
Imagen polarimeacutetrica
Radar de Apertura Real
Una limitacioacuten de los sensores de imagen a microondas
normalmente llamados radares de Apertura Real (RARs) es la
pobre resolucioacuten espacial
Radar de Apertura Real
Caso orbital Caso Aerotransportado
λ= 56 cm λ= 56 cm
L= 12 m L= 50 cm
R= 800 Km R= 8 Km
Δxasymp 3730 m Δxasymp 896 m
Radar de Apertura Real
Una caracteriacutestica importante de los sistemas RAR es su aacutengulo
de vista lateral respecto a la direccioacuten de vuelo Esto permite
evitar ambiguumledades izquierda-derecha en puntos equidistantes
Concepto de Radar de Apertura Sinteacutetica
Una manera de eliminar la limitacioacuten referente a la resolucioacuten
espacial de los sistemas RAR es el uso del concepto de la
Apertura Sinteacutetica una gran antena sintetizada por
bull El movimiento de una pequentildea antena de longitud L a lo largo de
una cierta trayectoria
bull Combinando coherentemente las sentildeales recibidas y adquiridas a
diferentes intervalos espaciales separados por una distancia d
Esta combinacioacuten coherente conocida como enfocado se explica
como una compensacioacuten de la variacioacuten relativa de distancia
sensor-tierra y resulta en una resolucioacuten Δx=L2 que es
independiente de la altitud del sensor
El Radar de Apertura Sinteacutetica (SAR)
Notar que el teacutermino frac12 tiene en cuenta que las adquisiciones SAR
no son simultaacuteneas en el tiempo como seriacutea en una apertura real
de extensioacuten X
Es necesario realizar
un procesado digital de
los datos adquiridos
para
sintetizar la antena y
obtener la imagen SAR
final
El Radar de Apertura
Sinteacutetica (SAR)
De la rugosidad del aacuterea iluminada
depende la cantidad de sentildeal
reflejada hacia el radar
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
W
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
TIPOS DE REFLEXION amp ANGULO DE DEPRESION
amp TIPO DE SUPERFICIE
Superficie
plana
Superficie
rugosa
Difusa
Especular Terreno plano
(sin sentildeal
recibida)
Terreno rugoso
(sentildeal recibida)
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
REFLECTOR DIFUSO RUGOSIDAD INTERMEDIA DE TERRENO
REFLECTOR ESPECULAR SUPERFICIE PLANA
REFLECTOR DE ESQUINA
H=017-093cm
Hlt017cm
H lt 8 Sen I
Historia del SAR
bull El concepto SAR se atribuye a C Wiley de Goodyear Aircraft Corporation
(1951)
bull La primera validacioacuten experimental fue realizada por la Universidad de
Illinois (1953)
bull El primer sistema SAR operativo fue un banda X construido en 1957 por
los Willow Run Laboratories de la Universidad de Michigan para el
departamento de defensa Americano (DoD)
bull A finales de los 60 la NASA empezoacute a financiar el desarrollo de sistemas
SAR para aplicaciones civiles
bull El ERIM y el JPL llevaron a cabo el experimento Apollo Lunar Sounder
que se instaloacute exitosamente en el Apollo 17 en 1972
bull La NASA incluyoacute un SAR en banda L en el SEASAT-A (1978)
Orbitales
bullEUROPA USA y CANADA
bullALMAZ-1 (Rusia 1991) SEASAT-A (USA 1978)
bullERS-1 (ESA 1991) SIR-A (USA 1981)
bullX-SAR (AlemaniaItalia 1994) SIR-B (USA 1984)
bullERS-2 (ESA 1995) SIR-C (USA 1994)
bullSRTM (AlemaniaItalia 2000) RADARSAT-I (Canadaacute 1995)
bullASAR (ESA 2003) SRTM (USA 2000)
bullTERRASAR-X (Alemania 2007) RADARSAT-II (Canadaacute 2007)
bullCOSMO-SKYMED (Italia 2008)
bullJAPOacuteN
bullJERS-1 (1992)
bullPALSAR (2006)
Misiones y sensores SAR
Misiones y sensores SAR
ASAR instalado sobre el sateacutelite ENVISAT
Misiones y sensores SAR
Aerotransportados
EUROPA
bullEMI-SAR (Dinamarca EMI-DTU)
bullDOSAR (Alemania Dornier)
bullE-SAR (Alemania DLR)
bullAES (Alemania Aerosensing)
bullRAMSES (Francia ONERA)
bullDERA system (DERA Gran Bretantildea)
bullPHARUS (TNO Holanda)
JAPOacuteN
bullCRLNASDA system (CRLNASDA Japoacuten)
USA y CANADA
bullAIRSAR (NASAJPL USA)
bullSANDIA system (Sandia Labs USA)
bullIFSARE (Intermap Technologies USACANADA)
bullGeoSAR (NASAARPAJPLCalgis Inc California DOC USA)
Misiones y sensores SAR
Sensor E-SAR del DLR
Modos de operacioacuten
1048766 Stripmap
1048766 Spotlight
1048766 Scansar (burst)
Stripmap Modos de operacioacuten
En este caso la antena apunta en una direccioacuten fija durante el
vuelo La dimensioacuten de la imagen SAR estaacute limitada en la direccioacuten
range y en principio no estaacute condicionada en azimut
Spotlight Modos de operacioacuten
La antena del radar es enfocada durante el vuelo iluminando la
misma zona (spot) La longitud de la antena sinteacutetica es mayor
que en el caso stripmode mejorando la resolucioacuten en azimut
Imaacutegenes SAR en banda Ku (15 GHz) de 1m x 1m de resolucioacuten
procesadas en modo spotlight
Procesado Spotlight
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
bull Los sensores de imagen son instrumentos de teledeteccioacuten cuyo
propoacutesito es la generacioacuten de imaacutegenes de una zona de intereacutes
bull Estos sensores tienen hoy en diacutea una participacioacuten muy importante
en aplicaciones de la observacioacuten de la tierra asiacute como en
misiones planetarias
bull Los sensores de imagen pueden ser clasificados como activos y
pasivos
Sensores de imagen
Introduccioacuten
Este tipo de sensores utiliza la radiacioacuten emitida o reflejada por la superficie
observada
Sensores pasivos
Su principal limitacioacuten reside en la imposibilidad de su utilizacioacuten en
condiciones de falta de luz o nubosidad
Introduccioacuten
Para las aplicaciones de observacioacuten de la Tierra los sensores pasivos se
benefician de la radiacioacuten en las regiones de infrarrojo (25-15 μm) y
microondas Igualmente es importante la reradiacioacuten en el visible el
infrarojo cercano (07-13 μm) y ultravioleta
Sensores pasivos
Introduccioacuten
Sensores pasivos
Burj Dubai (UEA)
828 m de altura
Imagen Geoeye
En verdadero color
Introduccioacuten
Sensores activos
Este tipo de sensores estaacuten equipados con sistemas de transmisioacuten y
recepcioacuten que captan la sentildeal reflejada sobre la superficie iluminada
Introduccioacuten
La utilizacioacuten de microondas reduce draacutesticamente el impacto de
fenoacutemenos como el humo las nubes o la lluvia sobre las imaacutegenes
resultantes
Sensores activos
Efecto de la lluvia en la transmisioacuten de la
sentildeal
Efecto de la atmoacutesfera en
la transmisioacuten de la sentildeal
A vapor de agua aerosoles
De este modo se puede
trabajar en condiciones de
falta total de luz y cualquier
estado de la meteorologiacutea
Sensores activos
Ejemplo de penetracioacuten en las nubes
Volcaacuten Kliuchevshoi en Kamchatka Rusia
Imagen oacuteptica
Imagen Radar SIR-CX-SAR
Profundidad de penetracioacuten en diversos materiales
Sensores activos P
rofu
ndid
ad
Humedad
Ejemplo de penetracioacuten en el terreno
Imagen Radar (SIR-A) y Landsat de una zona del desierto de Egipto La imagen radar muestra una red de
canales interna que es invisible para el sensor Landsat (Elachi Spaceborne Radar Remote Sensing
Applications and Techniques 1987)
Sensores activos
La mayoriacutea de los sensores son sistemas radar operando a frecuencias de
microondas
La utilizacioacuten de estas frecuencias de un modo activo hacen que los sensores activos
puedan trabajar con independencia de otras fuentes tales como la luz solar
Sensores activos
BANDA FRECUENCIA LONGITUD ONDA USUARIOS
VLF LF 3 ndash 300KHz - comunicaciones submarinas
MF HF 300KHz-30MHz 1km ndash 100m radio
VHF UHF 30MHz ndash 3GHz 10m ndash10cm televisionradar
SHF EHF 3 ndash 300 GHz 10cm ndash1mm radio de microondas
Comunicacioacuten satelital
P 300 MHz ndash1GHz 100 ndash30cm
L 1 ndash 2 GHz 30 ndash 15cm
S 2 ndash 4 GHz 15 ndash 75cm
C 4 ndash 8 GHz 75 ndash 375cm
X 8 ndash125 GHz 375 ndash 24 cm
Ku 125 ndash 18 GHz 24 ndash167 cm
K 18 ndash 265 GHz 167-1 1 cm
Ka 265 ndash40 GHz 11 ndash 075 cm
SENSORES REMOTOS
Comparacioacuten de frecuencias
Frecuencias altas
1048766 Mayor resolucioacuten
1048766 Necesitan maacutes potencia
1048766 Antenas maacutes cortas
Frecuencias bajas
1048766 Electroacutenica maacutes faacutecil
1048766 Mayor penetracioacuten en vegetacioacuten alta
Polarizacioacuten
Las antenas de los sistemas de radar se pueden configurar para transmitir y recibir
radiacioacuten electromagneacutetica polarizada ya sea horizontal o verticalmente
Cuando la energiacutea transmitida es polarizada en la misma direccioacuten que la recibida
al sistema se le conoce como de polarizacioacuten similar HH indica que la energiacutea se
transmite y se recibe horizontalmente polarizada VV que la energiacutea se transmite y
se recibe verticalmente polarizada
La reflexioacuten de una onda de radar al chocar en una superficie puede modificar la
polarizacioacuten dependiendo de las propiedades de la superficie misma
Imagen polarimeacutetrica
Radar de Apertura Real
Una limitacioacuten de los sensores de imagen a microondas
normalmente llamados radares de Apertura Real (RARs) es la
pobre resolucioacuten espacial
Radar de Apertura Real
Caso orbital Caso Aerotransportado
λ= 56 cm λ= 56 cm
L= 12 m L= 50 cm
R= 800 Km R= 8 Km
Δxasymp 3730 m Δxasymp 896 m
Radar de Apertura Real
Una caracteriacutestica importante de los sistemas RAR es su aacutengulo
de vista lateral respecto a la direccioacuten de vuelo Esto permite
evitar ambiguumledades izquierda-derecha en puntos equidistantes
Concepto de Radar de Apertura Sinteacutetica
Una manera de eliminar la limitacioacuten referente a la resolucioacuten
espacial de los sistemas RAR es el uso del concepto de la
Apertura Sinteacutetica una gran antena sintetizada por
bull El movimiento de una pequentildea antena de longitud L a lo largo de
una cierta trayectoria
bull Combinando coherentemente las sentildeales recibidas y adquiridas a
diferentes intervalos espaciales separados por una distancia d
Esta combinacioacuten coherente conocida como enfocado se explica
como una compensacioacuten de la variacioacuten relativa de distancia
sensor-tierra y resulta en una resolucioacuten Δx=L2 que es
independiente de la altitud del sensor
El Radar de Apertura Sinteacutetica (SAR)
Notar que el teacutermino frac12 tiene en cuenta que las adquisiciones SAR
no son simultaacuteneas en el tiempo como seriacutea en una apertura real
de extensioacuten X
Es necesario realizar
un procesado digital de
los datos adquiridos
para
sintetizar la antena y
obtener la imagen SAR
final
El Radar de Apertura
Sinteacutetica (SAR)
De la rugosidad del aacuterea iluminada
depende la cantidad de sentildeal
reflejada hacia el radar
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
W
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
TIPOS DE REFLEXION amp ANGULO DE DEPRESION
amp TIPO DE SUPERFICIE
Superficie
plana
Superficie
rugosa
Difusa
Especular Terreno plano
(sin sentildeal
recibida)
Terreno rugoso
(sentildeal recibida)
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
REFLECTOR DIFUSO RUGOSIDAD INTERMEDIA DE TERRENO
REFLECTOR ESPECULAR SUPERFICIE PLANA
REFLECTOR DE ESQUINA
H=017-093cm
Hlt017cm
H lt 8 Sen I
Historia del SAR
bull El concepto SAR se atribuye a C Wiley de Goodyear Aircraft Corporation
(1951)
bull La primera validacioacuten experimental fue realizada por la Universidad de
Illinois (1953)
bull El primer sistema SAR operativo fue un banda X construido en 1957 por
los Willow Run Laboratories de la Universidad de Michigan para el
departamento de defensa Americano (DoD)
bull A finales de los 60 la NASA empezoacute a financiar el desarrollo de sistemas
SAR para aplicaciones civiles
bull El ERIM y el JPL llevaron a cabo el experimento Apollo Lunar Sounder
que se instaloacute exitosamente en el Apollo 17 en 1972
bull La NASA incluyoacute un SAR en banda L en el SEASAT-A (1978)
Orbitales
bullEUROPA USA y CANADA
bullALMAZ-1 (Rusia 1991) SEASAT-A (USA 1978)
bullERS-1 (ESA 1991) SIR-A (USA 1981)
bullX-SAR (AlemaniaItalia 1994) SIR-B (USA 1984)
bullERS-2 (ESA 1995) SIR-C (USA 1994)
bullSRTM (AlemaniaItalia 2000) RADARSAT-I (Canadaacute 1995)
bullASAR (ESA 2003) SRTM (USA 2000)
bullTERRASAR-X (Alemania 2007) RADARSAT-II (Canadaacute 2007)
bullCOSMO-SKYMED (Italia 2008)
bullJAPOacuteN
bullJERS-1 (1992)
bullPALSAR (2006)
Misiones y sensores SAR
Misiones y sensores SAR
ASAR instalado sobre el sateacutelite ENVISAT
Misiones y sensores SAR
Aerotransportados
EUROPA
bullEMI-SAR (Dinamarca EMI-DTU)
bullDOSAR (Alemania Dornier)
bullE-SAR (Alemania DLR)
bullAES (Alemania Aerosensing)
bullRAMSES (Francia ONERA)
bullDERA system (DERA Gran Bretantildea)
bullPHARUS (TNO Holanda)
JAPOacuteN
bullCRLNASDA system (CRLNASDA Japoacuten)
USA y CANADA
bullAIRSAR (NASAJPL USA)
bullSANDIA system (Sandia Labs USA)
bullIFSARE (Intermap Technologies USACANADA)
bullGeoSAR (NASAARPAJPLCalgis Inc California DOC USA)
Misiones y sensores SAR
Sensor E-SAR del DLR
Modos de operacioacuten
1048766 Stripmap
1048766 Spotlight
1048766 Scansar (burst)
Stripmap Modos de operacioacuten
En este caso la antena apunta en una direccioacuten fija durante el
vuelo La dimensioacuten de la imagen SAR estaacute limitada en la direccioacuten
range y en principio no estaacute condicionada en azimut
Spotlight Modos de operacioacuten
La antena del radar es enfocada durante el vuelo iluminando la
misma zona (spot) La longitud de la antena sinteacutetica es mayor
que en el caso stripmode mejorando la resolucioacuten en azimut
Imaacutegenes SAR en banda Ku (15 GHz) de 1m x 1m de resolucioacuten
procesadas en modo spotlight
Procesado Spotlight
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Este tipo de sensores utiliza la radiacioacuten emitida o reflejada por la superficie
observada
Sensores pasivos
Su principal limitacioacuten reside en la imposibilidad de su utilizacioacuten en
condiciones de falta de luz o nubosidad
Introduccioacuten
Para las aplicaciones de observacioacuten de la Tierra los sensores pasivos se
benefician de la radiacioacuten en las regiones de infrarrojo (25-15 μm) y
microondas Igualmente es importante la reradiacioacuten en el visible el
infrarojo cercano (07-13 μm) y ultravioleta
Sensores pasivos
Introduccioacuten
Sensores pasivos
Burj Dubai (UEA)
828 m de altura
Imagen Geoeye
En verdadero color
Introduccioacuten
Sensores activos
Este tipo de sensores estaacuten equipados con sistemas de transmisioacuten y
recepcioacuten que captan la sentildeal reflejada sobre la superficie iluminada
Introduccioacuten
La utilizacioacuten de microondas reduce draacutesticamente el impacto de
fenoacutemenos como el humo las nubes o la lluvia sobre las imaacutegenes
resultantes
Sensores activos
Efecto de la lluvia en la transmisioacuten de la
sentildeal
Efecto de la atmoacutesfera en
la transmisioacuten de la sentildeal
A vapor de agua aerosoles
De este modo se puede
trabajar en condiciones de
falta total de luz y cualquier
estado de la meteorologiacutea
Sensores activos
Ejemplo de penetracioacuten en las nubes
Volcaacuten Kliuchevshoi en Kamchatka Rusia
Imagen oacuteptica
Imagen Radar SIR-CX-SAR
Profundidad de penetracioacuten en diversos materiales
Sensores activos P
rofu
ndid
ad
Humedad
Ejemplo de penetracioacuten en el terreno
Imagen Radar (SIR-A) y Landsat de una zona del desierto de Egipto La imagen radar muestra una red de
canales interna que es invisible para el sensor Landsat (Elachi Spaceborne Radar Remote Sensing
Applications and Techniques 1987)
Sensores activos
La mayoriacutea de los sensores son sistemas radar operando a frecuencias de
microondas
La utilizacioacuten de estas frecuencias de un modo activo hacen que los sensores activos
puedan trabajar con independencia de otras fuentes tales como la luz solar
Sensores activos
BANDA FRECUENCIA LONGITUD ONDA USUARIOS
VLF LF 3 ndash 300KHz - comunicaciones submarinas
MF HF 300KHz-30MHz 1km ndash 100m radio
VHF UHF 30MHz ndash 3GHz 10m ndash10cm televisionradar
SHF EHF 3 ndash 300 GHz 10cm ndash1mm radio de microondas
Comunicacioacuten satelital
P 300 MHz ndash1GHz 100 ndash30cm
L 1 ndash 2 GHz 30 ndash 15cm
S 2 ndash 4 GHz 15 ndash 75cm
C 4 ndash 8 GHz 75 ndash 375cm
X 8 ndash125 GHz 375 ndash 24 cm
Ku 125 ndash 18 GHz 24 ndash167 cm
K 18 ndash 265 GHz 167-1 1 cm
Ka 265 ndash40 GHz 11 ndash 075 cm
SENSORES REMOTOS
Comparacioacuten de frecuencias
Frecuencias altas
1048766 Mayor resolucioacuten
1048766 Necesitan maacutes potencia
1048766 Antenas maacutes cortas
Frecuencias bajas
1048766 Electroacutenica maacutes faacutecil
1048766 Mayor penetracioacuten en vegetacioacuten alta
Polarizacioacuten
Las antenas de los sistemas de radar se pueden configurar para transmitir y recibir
radiacioacuten electromagneacutetica polarizada ya sea horizontal o verticalmente
Cuando la energiacutea transmitida es polarizada en la misma direccioacuten que la recibida
al sistema se le conoce como de polarizacioacuten similar HH indica que la energiacutea se
transmite y se recibe horizontalmente polarizada VV que la energiacutea se transmite y
se recibe verticalmente polarizada
La reflexioacuten de una onda de radar al chocar en una superficie puede modificar la
polarizacioacuten dependiendo de las propiedades de la superficie misma
Imagen polarimeacutetrica
Radar de Apertura Real
Una limitacioacuten de los sensores de imagen a microondas
normalmente llamados radares de Apertura Real (RARs) es la
pobre resolucioacuten espacial
Radar de Apertura Real
Caso orbital Caso Aerotransportado
λ= 56 cm λ= 56 cm
L= 12 m L= 50 cm
R= 800 Km R= 8 Km
Δxasymp 3730 m Δxasymp 896 m
Radar de Apertura Real
Una caracteriacutestica importante de los sistemas RAR es su aacutengulo
de vista lateral respecto a la direccioacuten de vuelo Esto permite
evitar ambiguumledades izquierda-derecha en puntos equidistantes
Concepto de Radar de Apertura Sinteacutetica
Una manera de eliminar la limitacioacuten referente a la resolucioacuten
espacial de los sistemas RAR es el uso del concepto de la
Apertura Sinteacutetica una gran antena sintetizada por
bull El movimiento de una pequentildea antena de longitud L a lo largo de
una cierta trayectoria
bull Combinando coherentemente las sentildeales recibidas y adquiridas a
diferentes intervalos espaciales separados por una distancia d
Esta combinacioacuten coherente conocida como enfocado se explica
como una compensacioacuten de la variacioacuten relativa de distancia
sensor-tierra y resulta en una resolucioacuten Δx=L2 que es
independiente de la altitud del sensor
El Radar de Apertura Sinteacutetica (SAR)
Notar que el teacutermino frac12 tiene en cuenta que las adquisiciones SAR
no son simultaacuteneas en el tiempo como seriacutea en una apertura real
de extensioacuten X
Es necesario realizar
un procesado digital de
los datos adquiridos
para
sintetizar la antena y
obtener la imagen SAR
final
El Radar de Apertura
Sinteacutetica (SAR)
De la rugosidad del aacuterea iluminada
depende la cantidad de sentildeal
reflejada hacia el radar
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
W
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
TIPOS DE REFLEXION amp ANGULO DE DEPRESION
amp TIPO DE SUPERFICIE
Superficie
plana
Superficie
rugosa
Difusa
Especular Terreno plano
(sin sentildeal
recibida)
Terreno rugoso
(sentildeal recibida)
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
REFLECTOR DIFUSO RUGOSIDAD INTERMEDIA DE TERRENO
REFLECTOR ESPECULAR SUPERFICIE PLANA
REFLECTOR DE ESQUINA
H=017-093cm
Hlt017cm
H lt 8 Sen I
Historia del SAR
bull El concepto SAR se atribuye a C Wiley de Goodyear Aircraft Corporation
(1951)
bull La primera validacioacuten experimental fue realizada por la Universidad de
Illinois (1953)
bull El primer sistema SAR operativo fue un banda X construido en 1957 por
los Willow Run Laboratories de la Universidad de Michigan para el
departamento de defensa Americano (DoD)
bull A finales de los 60 la NASA empezoacute a financiar el desarrollo de sistemas
SAR para aplicaciones civiles
bull El ERIM y el JPL llevaron a cabo el experimento Apollo Lunar Sounder
que se instaloacute exitosamente en el Apollo 17 en 1972
bull La NASA incluyoacute un SAR en banda L en el SEASAT-A (1978)
Orbitales
bullEUROPA USA y CANADA
bullALMAZ-1 (Rusia 1991) SEASAT-A (USA 1978)
bullERS-1 (ESA 1991) SIR-A (USA 1981)
bullX-SAR (AlemaniaItalia 1994) SIR-B (USA 1984)
bullERS-2 (ESA 1995) SIR-C (USA 1994)
bullSRTM (AlemaniaItalia 2000) RADARSAT-I (Canadaacute 1995)
bullASAR (ESA 2003) SRTM (USA 2000)
bullTERRASAR-X (Alemania 2007) RADARSAT-II (Canadaacute 2007)
bullCOSMO-SKYMED (Italia 2008)
bullJAPOacuteN
bullJERS-1 (1992)
bullPALSAR (2006)
Misiones y sensores SAR
Misiones y sensores SAR
ASAR instalado sobre el sateacutelite ENVISAT
Misiones y sensores SAR
Aerotransportados
EUROPA
bullEMI-SAR (Dinamarca EMI-DTU)
bullDOSAR (Alemania Dornier)
bullE-SAR (Alemania DLR)
bullAES (Alemania Aerosensing)
bullRAMSES (Francia ONERA)
bullDERA system (DERA Gran Bretantildea)
bullPHARUS (TNO Holanda)
JAPOacuteN
bullCRLNASDA system (CRLNASDA Japoacuten)
USA y CANADA
bullAIRSAR (NASAJPL USA)
bullSANDIA system (Sandia Labs USA)
bullIFSARE (Intermap Technologies USACANADA)
bullGeoSAR (NASAARPAJPLCalgis Inc California DOC USA)
Misiones y sensores SAR
Sensor E-SAR del DLR
Modos de operacioacuten
1048766 Stripmap
1048766 Spotlight
1048766 Scansar (burst)
Stripmap Modos de operacioacuten
En este caso la antena apunta en una direccioacuten fija durante el
vuelo La dimensioacuten de la imagen SAR estaacute limitada en la direccioacuten
range y en principio no estaacute condicionada en azimut
Spotlight Modos de operacioacuten
La antena del radar es enfocada durante el vuelo iluminando la
misma zona (spot) La longitud de la antena sinteacutetica es mayor
que en el caso stripmode mejorando la resolucioacuten en azimut
Imaacutegenes SAR en banda Ku (15 GHz) de 1m x 1m de resolucioacuten
procesadas en modo spotlight
Procesado Spotlight
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Para las aplicaciones de observacioacuten de la Tierra los sensores pasivos se
benefician de la radiacioacuten en las regiones de infrarrojo (25-15 μm) y
microondas Igualmente es importante la reradiacioacuten en el visible el
infrarojo cercano (07-13 μm) y ultravioleta
Sensores pasivos
Introduccioacuten
Sensores pasivos
Burj Dubai (UEA)
828 m de altura
Imagen Geoeye
En verdadero color
Introduccioacuten
Sensores activos
Este tipo de sensores estaacuten equipados con sistemas de transmisioacuten y
recepcioacuten que captan la sentildeal reflejada sobre la superficie iluminada
Introduccioacuten
La utilizacioacuten de microondas reduce draacutesticamente el impacto de
fenoacutemenos como el humo las nubes o la lluvia sobre las imaacutegenes
resultantes
Sensores activos
Efecto de la lluvia en la transmisioacuten de la
sentildeal
Efecto de la atmoacutesfera en
la transmisioacuten de la sentildeal
A vapor de agua aerosoles
De este modo se puede
trabajar en condiciones de
falta total de luz y cualquier
estado de la meteorologiacutea
Sensores activos
Ejemplo de penetracioacuten en las nubes
Volcaacuten Kliuchevshoi en Kamchatka Rusia
Imagen oacuteptica
Imagen Radar SIR-CX-SAR
Profundidad de penetracioacuten en diversos materiales
Sensores activos P
rofu
ndid
ad
Humedad
Ejemplo de penetracioacuten en el terreno
Imagen Radar (SIR-A) y Landsat de una zona del desierto de Egipto La imagen radar muestra una red de
canales interna que es invisible para el sensor Landsat (Elachi Spaceborne Radar Remote Sensing
Applications and Techniques 1987)
Sensores activos
La mayoriacutea de los sensores son sistemas radar operando a frecuencias de
microondas
La utilizacioacuten de estas frecuencias de un modo activo hacen que los sensores activos
puedan trabajar con independencia de otras fuentes tales como la luz solar
Sensores activos
BANDA FRECUENCIA LONGITUD ONDA USUARIOS
VLF LF 3 ndash 300KHz - comunicaciones submarinas
MF HF 300KHz-30MHz 1km ndash 100m radio
VHF UHF 30MHz ndash 3GHz 10m ndash10cm televisionradar
SHF EHF 3 ndash 300 GHz 10cm ndash1mm radio de microondas
Comunicacioacuten satelital
P 300 MHz ndash1GHz 100 ndash30cm
L 1 ndash 2 GHz 30 ndash 15cm
S 2 ndash 4 GHz 15 ndash 75cm
C 4 ndash 8 GHz 75 ndash 375cm
X 8 ndash125 GHz 375 ndash 24 cm
Ku 125 ndash 18 GHz 24 ndash167 cm
K 18 ndash 265 GHz 167-1 1 cm
Ka 265 ndash40 GHz 11 ndash 075 cm
SENSORES REMOTOS
Comparacioacuten de frecuencias
Frecuencias altas
1048766 Mayor resolucioacuten
1048766 Necesitan maacutes potencia
1048766 Antenas maacutes cortas
Frecuencias bajas
1048766 Electroacutenica maacutes faacutecil
1048766 Mayor penetracioacuten en vegetacioacuten alta
Polarizacioacuten
Las antenas de los sistemas de radar se pueden configurar para transmitir y recibir
radiacioacuten electromagneacutetica polarizada ya sea horizontal o verticalmente
Cuando la energiacutea transmitida es polarizada en la misma direccioacuten que la recibida
al sistema se le conoce como de polarizacioacuten similar HH indica que la energiacutea se
transmite y se recibe horizontalmente polarizada VV que la energiacutea se transmite y
se recibe verticalmente polarizada
La reflexioacuten de una onda de radar al chocar en una superficie puede modificar la
polarizacioacuten dependiendo de las propiedades de la superficie misma
Imagen polarimeacutetrica
Radar de Apertura Real
Una limitacioacuten de los sensores de imagen a microondas
normalmente llamados radares de Apertura Real (RARs) es la
pobre resolucioacuten espacial
Radar de Apertura Real
Caso orbital Caso Aerotransportado
λ= 56 cm λ= 56 cm
L= 12 m L= 50 cm
R= 800 Km R= 8 Km
Δxasymp 3730 m Δxasymp 896 m
Radar de Apertura Real
Una caracteriacutestica importante de los sistemas RAR es su aacutengulo
de vista lateral respecto a la direccioacuten de vuelo Esto permite
evitar ambiguumledades izquierda-derecha en puntos equidistantes
Concepto de Radar de Apertura Sinteacutetica
Una manera de eliminar la limitacioacuten referente a la resolucioacuten
espacial de los sistemas RAR es el uso del concepto de la
Apertura Sinteacutetica una gran antena sintetizada por
bull El movimiento de una pequentildea antena de longitud L a lo largo de
una cierta trayectoria
bull Combinando coherentemente las sentildeales recibidas y adquiridas a
diferentes intervalos espaciales separados por una distancia d
Esta combinacioacuten coherente conocida como enfocado se explica
como una compensacioacuten de la variacioacuten relativa de distancia
sensor-tierra y resulta en una resolucioacuten Δx=L2 que es
independiente de la altitud del sensor
El Radar de Apertura Sinteacutetica (SAR)
Notar que el teacutermino frac12 tiene en cuenta que las adquisiciones SAR
no son simultaacuteneas en el tiempo como seriacutea en una apertura real
de extensioacuten X
Es necesario realizar
un procesado digital de
los datos adquiridos
para
sintetizar la antena y
obtener la imagen SAR
final
El Radar de Apertura
Sinteacutetica (SAR)
De la rugosidad del aacuterea iluminada
depende la cantidad de sentildeal
reflejada hacia el radar
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
W
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
TIPOS DE REFLEXION amp ANGULO DE DEPRESION
amp TIPO DE SUPERFICIE
Superficie
plana
Superficie
rugosa
Difusa
Especular Terreno plano
(sin sentildeal
recibida)
Terreno rugoso
(sentildeal recibida)
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
REFLECTOR DIFUSO RUGOSIDAD INTERMEDIA DE TERRENO
REFLECTOR ESPECULAR SUPERFICIE PLANA
REFLECTOR DE ESQUINA
H=017-093cm
Hlt017cm
H lt 8 Sen I
Historia del SAR
bull El concepto SAR se atribuye a C Wiley de Goodyear Aircraft Corporation
(1951)
bull La primera validacioacuten experimental fue realizada por la Universidad de
Illinois (1953)
bull El primer sistema SAR operativo fue un banda X construido en 1957 por
los Willow Run Laboratories de la Universidad de Michigan para el
departamento de defensa Americano (DoD)
bull A finales de los 60 la NASA empezoacute a financiar el desarrollo de sistemas
SAR para aplicaciones civiles
bull El ERIM y el JPL llevaron a cabo el experimento Apollo Lunar Sounder
que se instaloacute exitosamente en el Apollo 17 en 1972
bull La NASA incluyoacute un SAR en banda L en el SEASAT-A (1978)
Orbitales
bullEUROPA USA y CANADA
bullALMAZ-1 (Rusia 1991) SEASAT-A (USA 1978)
bullERS-1 (ESA 1991) SIR-A (USA 1981)
bullX-SAR (AlemaniaItalia 1994) SIR-B (USA 1984)
bullERS-2 (ESA 1995) SIR-C (USA 1994)
bullSRTM (AlemaniaItalia 2000) RADARSAT-I (Canadaacute 1995)
bullASAR (ESA 2003) SRTM (USA 2000)
bullTERRASAR-X (Alemania 2007) RADARSAT-II (Canadaacute 2007)
bullCOSMO-SKYMED (Italia 2008)
bullJAPOacuteN
bullJERS-1 (1992)
bullPALSAR (2006)
Misiones y sensores SAR
Misiones y sensores SAR
ASAR instalado sobre el sateacutelite ENVISAT
Misiones y sensores SAR
Aerotransportados
EUROPA
bullEMI-SAR (Dinamarca EMI-DTU)
bullDOSAR (Alemania Dornier)
bullE-SAR (Alemania DLR)
bullAES (Alemania Aerosensing)
bullRAMSES (Francia ONERA)
bullDERA system (DERA Gran Bretantildea)
bullPHARUS (TNO Holanda)
JAPOacuteN
bullCRLNASDA system (CRLNASDA Japoacuten)
USA y CANADA
bullAIRSAR (NASAJPL USA)
bullSANDIA system (Sandia Labs USA)
bullIFSARE (Intermap Technologies USACANADA)
bullGeoSAR (NASAARPAJPLCalgis Inc California DOC USA)
Misiones y sensores SAR
Sensor E-SAR del DLR
Modos de operacioacuten
1048766 Stripmap
1048766 Spotlight
1048766 Scansar (burst)
Stripmap Modos de operacioacuten
En este caso la antena apunta en una direccioacuten fija durante el
vuelo La dimensioacuten de la imagen SAR estaacute limitada en la direccioacuten
range y en principio no estaacute condicionada en azimut
Spotlight Modos de operacioacuten
La antena del radar es enfocada durante el vuelo iluminando la
misma zona (spot) La longitud de la antena sinteacutetica es mayor
que en el caso stripmode mejorando la resolucioacuten en azimut
Imaacutegenes SAR en banda Ku (15 GHz) de 1m x 1m de resolucioacuten
procesadas en modo spotlight
Procesado Spotlight
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Sensores pasivos
Burj Dubai (UEA)
828 m de altura
Imagen Geoeye
En verdadero color
Introduccioacuten
Sensores activos
Este tipo de sensores estaacuten equipados con sistemas de transmisioacuten y
recepcioacuten que captan la sentildeal reflejada sobre la superficie iluminada
Introduccioacuten
La utilizacioacuten de microondas reduce draacutesticamente el impacto de
fenoacutemenos como el humo las nubes o la lluvia sobre las imaacutegenes
resultantes
Sensores activos
Efecto de la lluvia en la transmisioacuten de la
sentildeal
Efecto de la atmoacutesfera en
la transmisioacuten de la sentildeal
A vapor de agua aerosoles
De este modo se puede
trabajar en condiciones de
falta total de luz y cualquier
estado de la meteorologiacutea
Sensores activos
Ejemplo de penetracioacuten en las nubes
Volcaacuten Kliuchevshoi en Kamchatka Rusia
Imagen oacuteptica
Imagen Radar SIR-CX-SAR
Profundidad de penetracioacuten en diversos materiales
Sensores activos P
rofu
ndid
ad
Humedad
Ejemplo de penetracioacuten en el terreno
Imagen Radar (SIR-A) y Landsat de una zona del desierto de Egipto La imagen radar muestra una red de
canales interna que es invisible para el sensor Landsat (Elachi Spaceborne Radar Remote Sensing
Applications and Techniques 1987)
Sensores activos
La mayoriacutea de los sensores son sistemas radar operando a frecuencias de
microondas
La utilizacioacuten de estas frecuencias de un modo activo hacen que los sensores activos
puedan trabajar con independencia de otras fuentes tales como la luz solar
Sensores activos
BANDA FRECUENCIA LONGITUD ONDA USUARIOS
VLF LF 3 ndash 300KHz - comunicaciones submarinas
MF HF 300KHz-30MHz 1km ndash 100m radio
VHF UHF 30MHz ndash 3GHz 10m ndash10cm televisionradar
SHF EHF 3 ndash 300 GHz 10cm ndash1mm radio de microondas
Comunicacioacuten satelital
P 300 MHz ndash1GHz 100 ndash30cm
L 1 ndash 2 GHz 30 ndash 15cm
S 2 ndash 4 GHz 15 ndash 75cm
C 4 ndash 8 GHz 75 ndash 375cm
X 8 ndash125 GHz 375 ndash 24 cm
Ku 125 ndash 18 GHz 24 ndash167 cm
K 18 ndash 265 GHz 167-1 1 cm
Ka 265 ndash40 GHz 11 ndash 075 cm
SENSORES REMOTOS
Comparacioacuten de frecuencias
Frecuencias altas
1048766 Mayor resolucioacuten
1048766 Necesitan maacutes potencia
1048766 Antenas maacutes cortas
Frecuencias bajas
1048766 Electroacutenica maacutes faacutecil
1048766 Mayor penetracioacuten en vegetacioacuten alta
Polarizacioacuten
Las antenas de los sistemas de radar se pueden configurar para transmitir y recibir
radiacioacuten electromagneacutetica polarizada ya sea horizontal o verticalmente
Cuando la energiacutea transmitida es polarizada en la misma direccioacuten que la recibida
al sistema se le conoce como de polarizacioacuten similar HH indica que la energiacutea se
transmite y se recibe horizontalmente polarizada VV que la energiacutea se transmite y
se recibe verticalmente polarizada
La reflexioacuten de una onda de radar al chocar en una superficie puede modificar la
polarizacioacuten dependiendo de las propiedades de la superficie misma
Imagen polarimeacutetrica
Radar de Apertura Real
Una limitacioacuten de los sensores de imagen a microondas
normalmente llamados radares de Apertura Real (RARs) es la
pobre resolucioacuten espacial
Radar de Apertura Real
Caso orbital Caso Aerotransportado
λ= 56 cm λ= 56 cm
L= 12 m L= 50 cm
R= 800 Km R= 8 Km
Δxasymp 3730 m Δxasymp 896 m
Radar de Apertura Real
Una caracteriacutestica importante de los sistemas RAR es su aacutengulo
de vista lateral respecto a la direccioacuten de vuelo Esto permite
evitar ambiguumledades izquierda-derecha en puntos equidistantes
Concepto de Radar de Apertura Sinteacutetica
Una manera de eliminar la limitacioacuten referente a la resolucioacuten
espacial de los sistemas RAR es el uso del concepto de la
Apertura Sinteacutetica una gran antena sintetizada por
bull El movimiento de una pequentildea antena de longitud L a lo largo de
una cierta trayectoria
bull Combinando coherentemente las sentildeales recibidas y adquiridas a
diferentes intervalos espaciales separados por una distancia d
Esta combinacioacuten coherente conocida como enfocado se explica
como una compensacioacuten de la variacioacuten relativa de distancia
sensor-tierra y resulta en una resolucioacuten Δx=L2 que es
independiente de la altitud del sensor
El Radar de Apertura Sinteacutetica (SAR)
Notar que el teacutermino frac12 tiene en cuenta que las adquisiciones SAR
no son simultaacuteneas en el tiempo como seriacutea en una apertura real
de extensioacuten X
Es necesario realizar
un procesado digital de
los datos adquiridos
para
sintetizar la antena y
obtener la imagen SAR
final
El Radar de Apertura
Sinteacutetica (SAR)
De la rugosidad del aacuterea iluminada
depende la cantidad de sentildeal
reflejada hacia el radar
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
W
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
TIPOS DE REFLEXION amp ANGULO DE DEPRESION
amp TIPO DE SUPERFICIE
Superficie
plana
Superficie
rugosa
Difusa
Especular Terreno plano
(sin sentildeal
recibida)
Terreno rugoso
(sentildeal recibida)
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
REFLECTOR DIFUSO RUGOSIDAD INTERMEDIA DE TERRENO
REFLECTOR ESPECULAR SUPERFICIE PLANA
REFLECTOR DE ESQUINA
H=017-093cm
Hlt017cm
H lt 8 Sen I
Historia del SAR
bull El concepto SAR se atribuye a C Wiley de Goodyear Aircraft Corporation
(1951)
bull La primera validacioacuten experimental fue realizada por la Universidad de
Illinois (1953)
bull El primer sistema SAR operativo fue un banda X construido en 1957 por
los Willow Run Laboratories de la Universidad de Michigan para el
departamento de defensa Americano (DoD)
bull A finales de los 60 la NASA empezoacute a financiar el desarrollo de sistemas
SAR para aplicaciones civiles
bull El ERIM y el JPL llevaron a cabo el experimento Apollo Lunar Sounder
que se instaloacute exitosamente en el Apollo 17 en 1972
bull La NASA incluyoacute un SAR en banda L en el SEASAT-A (1978)
Orbitales
bullEUROPA USA y CANADA
bullALMAZ-1 (Rusia 1991) SEASAT-A (USA 1978)
bullERS-1 (ESA 1991) SIR-A (USA 1981)
bullX-SAR (AlemaniaItalia 1994) SIR-B (USA 1984)
bullERS-2 (ESA 1995) SIR-C (USA 1994)
bullSRTM (AlemaniaItalia 2000) RADARSAT-I (Canadaacute 1995)
bullASAR (ESA 2003) SRTM (USA 2000)
bullTERRASAR-X (Alemania 2007) RADARSAT-II (Canadaacute 2007)
bullCOSMO-SKYMED (Italia 2008)
bullJAPOacuteN
bullJERS-1 (1992)
bullPALSAR (2006)
Misiones y sensores SAR
Misiones y sensores SAR
ASAR instalado sobre el sateacutelite ENVISAT
Misiones y sensores SAR
Aerotransportados
EUROPA
bullEMI-SAR (Dinamarca EMI-DTU)
bullDOSAR (Alemania Dornier)
bullE-SAR (Alemania DLR)
bullAES (Alemania Aerosensing)
bullRAMSES (Francia ONERA)
bullDERA system (DERA Gran Bretantildea)
bullPHARUS (TNO Holanda)
JAPOacuteN
bullCRLNASDA system (CRLNASDA Japoacuten)
USA y CANADA
bullAIRSAR (NASAJPL USA)
bullSANDIA system (Sandia Labs USA)
bullIFSARE (Intermap Technologies USACANADA)
bullGeoSAR (NASAARPAJPLCalgis Inc California DOC USA)
Misiones y sensores SAR
Sensor E-SAR del DLR
Modos de operacioacuten
1048766 Stripmap
1048766 Spotlight
1048766 Scansar (burst)
Stripmap Modos de operacioacuten
En este caso la antena apunta en una direccioacuten fija durante el
vuelo La dimensioacuten de la imagen SAR estaacute limitada en la direccioacuten
range y en principio no estaacute condicionada en azimut
Spotlight Modos de operacioacuten
La antena del radar es enfocada durante el vuelo iluminando la
misma zona (spot) La longitud de la antena sinteacutetica es mayor
que en el caso stripmode mejorando la resolucioacuten en azimut
Imaacutegenes SAR en banda Ku (15 GHz) de 1m x 1m de resolucioacuten
procesadas en modo spotlight
Procesado Spotlight
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Sensores activos
Este tipo de sensores estaacuten equipados con sistemas de transmisioacuten y
recepcioacuten que captan la sentildeal reflejada sobre la superficie iluminada
Introduccioacuten
La utilizacioacuten de microondas reduce draacutesticamente el impacto de
fenoacutemenos como el humo las nubes o la lluvia sobre las imaacutegenes
resultantes
Sensores activos
Efecto de la lluvia en la transmisioacuten de la
sentildeal
Efecto de la atmoacutesfera en
la transmisioacuten de la sentildeal
A vapor de agua aerosoles
De este modo se puede
trabajar en condiciones de
falta total de luz y cualquier
estado de la meteorologiacutea
Sensores activos
Ejemplo de penetracioacuten en las nubes
Volcaacuten Kliuchevshoi en Kamchatka Rusia
Imagen oacuteptica
Imagen Radar SIR-CX-SAR
Profundidad de penetracioacuten en diversos materiales
Sensores activos P
rofu
ndid
ad
Humedad
Ejemplo de penetracioacuten en el terreno
Imagen Radar (SIR-A) y Landsat de una zona del desierto de Egipto La imagen radar muestra una red de
canales interna que es invisible para el sensor Landsat (Elachi Spaceborne Radar Remote Sensing
Applications and Techniques 1987)
Sensores activos
La mayoriacutea de los sensores son sistemas radar operando a frecuencias de
microondas
La utilizacioacuten de estas frecuencias de un modo activo hacen que los sensores activos
puedan trabajar con independencia de otras fuentes tales como la luz solar
Sensores activos
BANDA FRECUENCIA LONGITUD ONDA USUARIOS
VLF LF 3 ndash 300KHz - comunicaciones submarinas
MF HF 300KHz-30MHz 1km ndash 100m radio
VHF UHF 30MHz ndash 3GHz 10m ndash10cm televisionradar
SHF EHF 3 ndash 300 GHz 10cm ndash1mm radio de microondas
Comunicacioacuten satelital
P 300 MHz ndash1GHz 100 ndash30cm
L 1 ndash 2 GHz 30 ndash 15cm
S 2 ndash 4 GHz 15 ndash 75cm
C 4 ndash 8 GHz 75 ndash 375cm
X 8 ndash125 GHz 375 ndash 24 cm
Ku 125 ndash 18 GHz 24 ndash167 cm
K 18 ndash 265 GHz 167-1 1 cm
Ka 265 ndash40 GHz 11 ndash 075 cm
SENSORES REMOTOS
Comparacioacuten de frecuencias
Frecuencias altas
1048766 Mayor resolucioacuten
1048766 Necesitan maacutes potencia
1048766 Antenas maacutes cortas
Frecuencias bajas
1048766 Electroacutenica maacutes faacutecil
1048766 Mayor penetracioacuten en vegetacioacuten alta
Polarizacioacuten
Las antenas de los sistemas de radar se pueden configurar para transmitir y recibir
radiacioacuten electromagneacutetica polarizada ya sea horizontal o verticalmente
Cuando la energiacutea transmitida es polarizada en la misma direccioacuten que la recibida
al sistema se le conoce como de polarizacioacuten similar HH indica que la energiacutea se
transmite y se recibe horizontalmente polarizada VV que la energiacutea se transmite y
se recibe verticalmente polarizada
La reflexioacuten de una onda de radar al chocar en una superficie puede modificar la
polarizacioacuten dependiendo de las propiedades de la superficie misma
Imagen polarimeacutetrica
Radar de Apertura Real
Una limitacioacuten de los sensores de imagen a microondas
normalmente llamados radares de Apertura Real (RARs) es la
pobre resolucioacuten espacial
Radar de Apertura Real
Caso orbital Caso Aerotransportado
λ= 56 cm λ= 56 cm
L= 12 m L= 50 cm
R= 800 Km R= 8 Km
Δxasymp 3730 m Δxasymp 896 m
Radar de Apertura Real
Una caracteriacutestica importante de los sistemas RAR es su aacutengulo
de vista lateral respecto a la direccioacuten de vuelo Esto permite
evitar ambiguumledades izquierda-derecha en puntos equidistantes
Concepto de Radar de Apertura Sinteacutetica
Una manera de eliminar la limitacioacuten referente a la resolucioacuten
espacial de los sistemas RAR es el uso del concepto de la
Apertura Sinteacutetica una gran antena sintetizada por
bull El movimiento de una pequentildea antena de longitud L a lo largo de
una cierta trayectoria
bull Combinando coherentemente las sentildeales recibidas y adquiridas a
diferentes intervalos espaciales separados por una distancia d
Esta combinacioacuten coherente conocida como enfocado se explica
como una compensacioacuten de la variacioacuten relativa de distancia
sensor-tierra y resulta en una resolucioacuten Δx=L2 que es
independiente de la altitud del sensor
El Radar de Apertura Sinteacutetica (SAR)
Notar que el teacutermino frac12 tiene en cuenta que las adquisiciones SAR
no son simultaacuteneas en el tiempo como seriacutea en una apertura real
de extensioacuten X
Es necesario realizar
un procesado digital de
los datos adquiridos
para
sintetizar la antena y
obtener la imagen SAR
final
El Radar de Apertura
Sinteacutetica (SAR)
De la rugosidad del aacuterea iluminada
depende la cantidad de sentildeal
reflejada hacia el radar
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
W
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
TIPOS DE REFLEXION amp ANGULO DE DEPRESION
amp TIPO DE SUPERFICIE
Superficie
plana
Superficie
rugosa
Difusa
Especular Terreno plano
(sin sentildeal
recibida)
Terreno rugoso
(sentildeal recibida)
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
REFLECTOR DIFUSO RUGOSIDAD INTERMEDIA DE TERRENO
REFLECTOR ESPECULAR SUPERFICIE PLANA
REFLECTOR DE ESQUINA
H=017-093cm
Hlt017cm
H lt 8 Sen I
Historia del SAR
bull El concepto SAR se atribuye a C Wiley de Goodyear Aircraft Corporation
(1951)
bull La primera validacioacuten experimental fue realizada por la Universidad de
Illinois (1953)
bull El primer sistema SAR operativo fue un banda X construido en 1957 por
los Willow Run Laboratories de la Universidad de Michigan para el
departamento de defensa Americano (DoD)
bull A finales de los 60 la NASA empezoacute a financiar el desarrollo de sistemas
SAR para aplicaciones civiles
bull El ERIM y el JPL llevaron a cabo el experimento Apollo Lunar Sounder
que se instaloacute exitosamente en el Apollo 17 en 1972
bull La NASA incluyoacute un SAR en banda L en el SEASAT-A (1978)
Orbitales
bullEUROPA USA y CANADA
bullALMAZ-1 (Rusia 1991) SEASAT-A (USA 1978)
bullERS-1 (ESA 1991) SIR-A (USA 1981)
bullX-SAR (AlemaniaItalia 1994) SIR-B (USA 1984)
bullERS-2 (ESA 1995) SIR-C (USA 1994)
bullSRTM (AlemaniaItalia 2000) RADARSAT-I (Canadaacute 1995)
bullASAR (ESA 2003) SRTM (USA 2000)
bullTERRASAR-X (Alemania 2007) RADARSAT-II (Canadaacute 2007)
bullCOSMO-SKYMED (Italia 2008)
bullJAPOacuteN
bullJERS-1 (1992)
bullPALSAR (2006)
Misiones y sensores SAR
Misiones y sensores SAR
ASAR instalado sobre el sateacutelite ENVISAT
Misiones y sensores SAR
Aerotransportados
EUROPA
bullEMI-SAR (Dinamarca EMI-DTU)
bullDOSAR (Alemania Dornier)
bullE-SAR (Alemania DLR)
bullAES (Alemania Aerosensing)
bullRAMSES (Francia ONERA)
bullDERA system (DERA Gran Bretantildea)
bullPHARUS (TNO Holanda)
JAPOacuteN
bullCRLNASDA system (CRLNASDA Japoacuten)
USA y CANADA
bullAIRSAR (NASAJPL USA)
bullSANDIA system (Sandia Labs USA)
bullIFSARE (Intermap Technologies USACANADA)
bullGeoSAR (NASAARPAJPLCalgis Inc California DOC USA)
Misiones y sensores SAR
Sensor E-SAR del DLR
Modos de operacioacuten
1048766 Stripmap
1048766 Spotlight
1048766 Scansar (burst)
Stripmap Modos de operacioacuten
En este caso la antena apunta en una direccioacuten fija durante el
vuelo La dimensioacuten de la imagen SAR estaacute limitada en la direccioacuten
range y en principio no estaacute condicionada en azimut
Spotlight Modos de operacioacuten
La antena del radar es enfocada durante el vuelo iluminando la
misma zona (spot) La longitud de la antena sinteacutetica es mayor
que en el caso stripmode mejorando la resolucioacuten en azimut
Imaacutegenes SAR en banda Ku (15 GHz) de 1m x 1m de resolucioacuten
procesadas en modo spotlight
Procesado Spotlight
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
La utilizacioacuten de microondas reduce draacutesticamente el impacto de
fenoacutemenos como el humo las nubes o la lluvia sobre las imaacutegenes
resultantes
Sensores activos
Efecto de la lluvia en la transmisioacuten de la
sentildeal
Efecto de la atmoacutesfera en
la transmisioacuten de la sentildeal
A vapor de agua aerosoles
De este modo se puede
trabajar en condiciones de
falta total de luz y cualquier
estado de la meteorologiacutea
Sensores activos
Ejemplo de penetracioacuten en las nubes
Volcaacuten Kliuchevshoi en Kamchatka Rusia
Imagen oacuteptica
Imagen Radar SIR-CX-SAR
Profundidad de penetracioacuten en diversos materiales
Sensores activos P
rofu
ndid
ad
Humedad
Ejemplo de penetracioacuten en el terreno
Imagen Radar (SIR-A) y Landsat de una zona del desierto de Egipto La imagen radar muestra una red de
canales interna que es invisible para el sensor Landsat (Elachi Spaceborne Radar Remote Sensing
Applications and Techniques 1987)
Sensores activos
La mayoriacutea de los sensores son sistemas radar operando a frecuencias de
microondas
La utilizacioacuten de estas frecuencias de un modo activo hacen que los sensores activos
puedan trabajar con independencia de otras fuentes tales como la luz solar
Sensores activos
BANDA FRECUENCIA LONGITUD ONDA USUARIOS
VLF LF 3 ndash 300KHz - comunicaciones submarinas
MF HF 300KHz-30MHz 1km ndash 100m radio
VHF UHF 30MHz ndash 3GHz 10m ndash10cm televisionradar
SHF EHF 3 ndash 300 GHz 10cm ndash1mm radio de microondas
Comunicacioacuten satelital
P 300 MHz ndash1GHz 100 ndash30cm
L 1 ndash 2 GHz 30 ndash 15cm
S 2 ndash 4 GHz 15 ndash 75cm
C 4 ndash 8 GHz 75 ndash 375cm
X 8 ndash125 GHz 375 ndash 24 cm
Ku 125 ndash 18 GHz 24 ndash167 cm
K 18 ndash 265 GHz 167-1 1 cm
Ka 265 ndash40 GHz 11 ndash 075 cm
SENSORES REMOTOS
Comparacioacuten de frecuencias
Frecuencias altas
1048766 Mayor resolucioacuten
1048766 Necesitan maacutes potencia
1048766 Antenas maacutes cortas
Frecuencias bajas
1048766 Electroacutenica maacutes faacutecil
1048766 Mayor penetracioacuten en vegetacioacuten alta
Polarizacioacuten
Las antenas de los sistemas de radar se pueden configurar para transmitir y recibir
radiacioacuten electromagneacutetica polarizada ya sea horizontal o verticalmente
Cuando la energiacutea transmitida es polarizada en la misma direccioacuten que la recibida
al sistema se le conoce como de polarizacioacuten similar HH indica que la energiacutea se
transmite y se recibe horizontalmente polarizada VV que la energiacutea se transmite y
se recibe verticalmente polarizada
La reflexioacuten de una onda de radar al chocar en una superficie puede modificar la
polarizacioacuten dependiendo de las propiedades de la superficie misma
Imagen polarimeacutetrica
Radar de Apertura Real
Una limitacioacuten de los sensores de imagen a microondas
normalmente llamados radares de Apertura Real (RARs) es la
pobre resolucioacuten espacial
Radar de Apertura Real
Caso orbital Caso Aerotransportado
λ= 56 cm λ= 56 cm
L= 12 m L= 50 cm
R= 800 Km R= 8 Km
Δxasymp 3730 m Δxasymp 896 m
Radar de Apertura Real
Una caracteriacutestica importante de los sistemas RAR es su aacutengulo
de vista lateral respecto a la direccioacuten de vuelo Esto permite
evitar ambiguumledades izquierda-derecha en puntos equidistantes
Concepto de Radar de Apertura Sinteacutetica
Una manera de eliminar la limitacioacuten referente a la resolucioacuten
espacial de los sistemas RAR es el uso del concepto de la
Apertura Sinteacutetica una gran antena sintetizada por
bull El movimiento de una pequentildea antena de longitud L a lo largo de
una cierta trayectoria
bull Combinando coherentemente las sentildeales recibidas y adquiridas a
diferentes intervalos espaciales separados por una distancia d
Esta combinacioacuten coherente conocida como enfocado se explica
como una compensacioacuten de la variacioacuten relativa de distancia
sensor-tierra y resulta en una resolucioacuten Δx=L2 que es
independiente de la altitud del sensor
El Radar de Apertura Sinteacutetica (SAR)
Notar que el teacutermino frac12 tiene en cuenta que las adquisiciones SAR
no son simultaacuteneas en el tiempo como seriacutea en una apertura real
de extensioacuten X
Es necesario realizar
un procesado digital de
los datos adquiridos
para
sintetizar la antena y
obtener la imagen SAR
final
El Radar de Apertura
Sinteacutetica (SAR)
De la rugosidad del aacuterea iluminada
depende la cantidad de sentildeal
reflejada hacia el radar
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
W
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
TIPOS DE REFLEXION amp ANGULO DE DEPRESION
amp TIPO DE SUPERFICIE
Superficie
plana
Superficie
rugosa
Difusa
Especular Terreno plano
(sin sentildeal
recibida)
Terreno rugoso
(sentildeal recibida)
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
REFLECTOR DIFUSO RUGOSIDAD INTERMEDIA DE TERRENO
REFLECTOR ESPECULAR SUPERFICIE PLANA
REFLECTOR DE ESQUINA
H=017-093cm
Hlt017cm
H lt 8 Sen I
Historia del SAR
bull El concepto SAR se atribuye a C Wiley de Goodyear Aircraft Corporation
(1951)
bull La primera validacioacuten experimental fue realizada por la Universidad de
Illinois (1953)
bull El primer sistema SAR operativo fue un banda X construido en 1957 por
los Willow Run Laboratories de la Universidad de Michigan para el
departamento de defensa Americano (DoD)
bull A finales de los 60 la NASA empezoacute a financiar el desarrollo de sistemas
SAR para aplicaciones civiles
bull El ERIM y el JPL llevaron a cabo el experimento Apollo Lunar Sounder
que se instaloacute exitosamente en el Apollo 17 en 1972
bull La NASA incluyoacute un SAR en banda L en el SEASAT-A (1978)
Orbitales
bullEUROPA USA y CANADA
bullALMAZ-1 (Rusia 1991) SEASAT-A (USA 1978)
bullERS-1 (ESA 1991) SIR-A (USA 1981)
bullX-SAR (AlemaniaItalia 1994) SIR-B (USA 1984)
bullERS-2 (ESA 1995) SIR-C (USA 1994)
bullSRTM (AlemaniaItalia 2000) RADARSAT-I (Canadaacute 1995)
bullASAR (ESA 2003) SRTM (USA 2000)
bullTERRASAR-X (Alemania 2007) RADARSAT-II (Canadaacute 2007)
bullCOSMO-SKYMED (Italia 2008)
bullJAPOacuteN
bullJERS-1 (1992)
bullPALSAR (2006)
Misiones y sensores SAR
Misiones y sensores SAR
ASAR instalado sobre el sateacutelite ENVISAT
Misiones y sensores SAR
Aerotransportados
EUROPA
bullEMI-SAR (Dinamarca EMI-DTU)
bullDOSAR (Alemania Dornier)
bullE-SAR (Alemania DLR)
bullAES (Alemania Aerosensing)
bullRAMSES (Francia ONERA)
bullDERA system (DERA Gran Bretantildea)
bullPHARUS (TNO Holanda)
JAPOacuteN
bullCRLNASDA system (CRLNASDA Japoacuten)
USA y CANADA
bullAIRSAR (NASAJPL USA)
bullSANDIA system (Sandia Labs USA)
bullIFSARE (Intermap Technologies USACANADA)
bullGeoSAR (NASAARPAJPLCalgis Inc California DOC USA)
Misiones y sensores SAR
Sensor E-SAR del DLR
Modos de operacioacuten
1048766 Stripmap
1048766 Spotlight
1048766 Scansar (burst)
Stripmap Modos de operacioacuten
En este caso la antena apunta en una direccioacuten fija durante el
vuelo La dimensioacuten de la imagen SAR estaacute limitada en la direccioacuten
range y en principio no estaacute condicionada en azimut
Spotlight Modos de operacioacuten
La antena del radar es enfocada durante el vuelo iluminando la
misma zona (spot) La longitud de la antena sinteacutetica es mayor
que en el caso stripmode mejorando la resolucioacuten en azimut
Imaacutegenes SAR en banda Ku (15 GHz) de 1m x 1m de resolucioacuten
procesadas en modo spotlight
Procesado Spotlight
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Sensores activos
Ejemplo de penetracioacuten en las nubes
Volcaacuten Kliuchevshoi en Kamchatka Rusia
Imagen oacuteptica
Imagen Radar SIR-CX-SAR
Profundidad de penetracioacuten en diversos materiales
Sensores activos P
rofu
ndid
ad
Humedad
Ejemplo de penetracioacuten en el terreno
Imagen Radar (SIR-A) y Landsat de una zona del desierto de Egipto La imagen radar muestra una red de
canales interna que es invisible para el sensor Landsat (Elachi Spaceborne Radar Remote Sensing
Applications and Techniques 1987)
Sensores activos
La mayoriacutea de los sensores son sistemas radar operando a frecuencias de
microondas
La utilizacioacuten de estas frecuencias de un modo activo hacen que los sensores activos
puedan trabajar con independencia de otras fuentes tales como la luz solar
Sensores activos
BANDA FRECUENCIA LONGITUD ONDA USUARIOS
VLF LF 3 ndash 300KHz - comunicaciones submarinas
MF HF 300KHz-30MHz 1km ndash 100m radio
VHF UHF 30MHz ndash 3GHz 10m ndash10cm televisionradar
SHF EHF 3 ndash 300 GHz 10cm ndash1mm radio de microondas
Comunicacioacuten satelital
P 300 MHz ndash1GHz 100 ndash30cm
L 1 ndash 2 GHz 30 ndash 15cm
S 2 ndash 4 GHz 15 ndash 75cm
C 4 ndash 8 GHz 75 ndash 375cm
X 8 ndash125 GHz 375 ndash 24 cm
Ku 125 ndash 18 GHz 24 ndash167 cm
K 18 ndash 265 GHz 167-1 1 cm
Ka 265 ndash40 GHz 11 ndash 075 cm
SENSORES REMOTOS
Comparacioacuten de frecuencias
Frecuencias altas
1048766 Mayor resolucioacuten
1048766 Necesitan maacutes potencia
1048766 Antenas maacutes cortas
Frecuencias bajas
1048766 Electroacutenica maacutes faacutecil
1048766 Mayor penetracioacuten en vegetacioacuten alta
Polarizacioacuten
Las antenas de los sistemas de radar se pueden configurar para transmitir y recibir
radiacioacuten electromagneacutetica polarizada ya sea horizontal o verticalmente
Cuando la energiacutea transmitida es polarizada en la misma direccioacuten que la recibida
al sistema se le conoce como de polarizacioacuten similar HH indica que la energiacutea se
transmite y se recibe horizontalmente polarizada VV que la energiacutea se transmite y
se recibe verticalmente polarizada
La reflexioacuten de una onda de radar al chocar en una superficie puede modificar la
polarizacioacuten dependiendo de las propiedades de la superficie misma
Imagen polarimeacutetrica
Radar de Apertura Real
Una limitacioacuten de los sensores de imagen a microondas
normalmente llamados radares de Apertura Real (RARs) es la
pobre resolucioacuten espacial
Radar de Apertura Real
Caso orbital Caso Aerotransportado
λ= 56 cm λ= 56 cm
L= 12 m L= 50 cm
R= 800 Km R= 8 Km
Δxasymp 3730 m Δxasymp 896 m
Radar de Apertura Real
Una caracteriacutestica importante de los sistemas RAR es su aacutengulo
de vista lateral respecto a la direccioacuten de vuelo Esto permite
evitar ambiguumledades izquierda-derecha en puntos equidistantes
Concepto de Radar de Apertura Sinteacutetica
Una manera de eliminar la limitacioacuten referente a la resolucioacuten
espacial de los sistemas RAR es el uso del concepto de la
Apertura Sinteacutetica una gran antena sintetizada por
bull El movimiento de una pequentildea antena de longitud L a lo largo de
una cierta trayectoria
bull Combinando coherentemente las sentildeales recibidas y adquiridas a
diferentes intervalos espaciales separados por una distancia d
Esta combinacioacuten coherente conocida como enfocado se explica
como una compensacioacuten de la variacioacuten relativa de distancia
sensor-tierra y resulta en una resolucioacuten Δx=L2 que es
independiente de la altitud del sensor
El Radar de Apertura Sinteacutetica (SAR)
Notar que el teacutermino frac12 tiene en cuenta que las adquisiciones SAR
no son simultaacuteneas en el tiempo como seriacutea en una apertura real
de extensioacuten X
Es necesario realizar
un procesado digital de
los datos adquiridos
para
sintetizar la antena y
obtener la imagen SAR
final
El Radar de Apertura
Sinteacutetica (SAR)
De la rugosidad del aacuterea iluminada
depende la cantidad de sentildeal
reflejada hacia el radar
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
W
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
TIPOS DE REFLEXION amp ANGULO DE DEPRESION
amp TIPO DE SUPERFICIE
Superficie
plana
Superficie
rugosa
Difusa
Especular Terreno plano
(sin sentildeal
recibida)
Terreno rugoso
(sentildeal recibida)
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
REFLECTOR DIFUSO RUGOSIDAD INTERMEDIA DE TERRENO
REFLECTOR ESPECULAR SUPERFICIE PLANA
REFLECTOR DE ESQUINA
H=017-093cm
Hlt017cm
H lt 8 Sen I
Historia del SAR
bull El concepto SAR se atribuye a C Wiley de Goodyear Aircraft Corporation
(1951)
bull La primera validacioacuten experimental fue realizada por la Universidad de
Illinois (1953)
bull El primer sistema SAR operativo fue un banda X construido en 1957 por
los Willow Run Laboratories de la Universidad de Michigan para el
departamento de defensa Americano (DoD)
bull A finales de los 60 la NASA empezoacute a financiar el desarrollo de sistemas
SAR para aplicaciones civiles
bull El ERIM y el JPL llevaron a cabo el experimento Apollo Lunar Sounder
que se instaloacute exitosamente en el Apollo 17 en 1972
bull La NASA incluyoacute un SAR en banda L en el SEASAT-A (1978)
Orbitales
bullEUROPA USA y CANADA
bullALMAZ-1 (Rusia 1991) SEASAT-A (USA 1978)
bullERS-1 (ESA 1991) SIR-A (USA 1981)
bullX-SAR (AlemaniaItalia 1994) SIR-B (USA 1984)
bullERS-2 (ESA 1995) SIR-C (USA 1994)
bullSRTM (AlemaniaItalia 2000) RADARSAT-I (Canadaacute 1995)
bullASAR (ESA 2003) SRTM (USA 2000)
bullTERRASAR-X (Alemania 2007) RADARSAT-II (Canadaacute 2007)
bullCOSMO-SKYMED (Italia 2008)
bullJAPOacuteN
bullJERS-1 (1992)
bullPALSAR (2006)
Misiones y sensores SAR
Misiones y sensores SAR
ASAR instalado sobre el sateacutelite ENVISAT
Misiones y sensores SAR
Aerotransportados
EUROPA
bullEMI-SAR (Dinamarca EMI-DTU)
bullDOSAR (Alemania Dornier)
bullE-SAR (Alemania DLR)
bullAES (Alemania Aerosensing)
bullRAMSES (Francia ONERA)
bullDERA system (DERA Gran Bretantildea)
bullPHARUS (TNO Holanda)
JAPOacuteN
bullCRLNASDA system (CRLNASDA Japoacuten)
USA y CANADA
bullAIRSAR (NASAJPL USA)
bullSANDIA system (Sandia Labs USA)
bullIFSARE (Intermap Technologies USACANADA)
bullGeoSAR (NASAARPAJPLCalgis Inc California DOC USA)
Misiones y sensores SAR
Sensor E-SAR del DLR
Modos de operacioacuten
1048766 Stripmap
1048766 Spotlight
1048766 Scansar (burst)
Stripmap Modos de operacioacuten
En este caso la antena apunta en una direccioacuten fija durante el
vuelo La dimensioacuten de la imagen SAR estaacute limitada en la direccioacuten
range y en principio no estaacute condicionada en azimut
Spotlight Modos de operacioacuten
La antena del radar es enfocada durante el vuelo iluminando la
misma zona (spot) La longitud de la antena sinteacutetica es mayor
que en el caso stripmode mejorando la resolucioacuten en azimut
Imaacutegenes SAR en banda Ku (15 GHz) de 1m x 1m de resolucioacuten
procesadas en modo spotlight
Procesado Spotlight
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Profundidad de penetracioacuten en diversos materiales
Sensores activos P
rofu
ndid
ad
Humedad
Ejemplo de penetracioacuten en el terreno
Imagen Radar (SIR-A) y Landsat de una zona del desierto de Egipto La imagen radar muestra una red de
canales interna que es invisible para el sensor Landsat (Elachi Spaceborne Radar Remote Sensing
Applications and Techniques 1987)
Sensores activos
La mayoriacutea de los sensores son sistemas radar operando a frecuencias de
microondas
La utilizacioacuten de estas frecuencias de un modo activo hacen que los sensores activos
puedan trabajar con independencia de otras fuentes tales como la luz solar
Sensores activos
BANDA FRECUENCIA LONGITUD ONDA USUARIOS
VLF LF 3 ndash 300KHz - comunicaciones submarinas
MF HF 300KHz-30MHz 1km ndash 100m radio
VHF UHF 30MHz ndash 3GHz 10m ndash10cm televisionradar
SHF EHF 3 ndash 300 GHz 10cm ndash1mm radio de microondas
Comunicacioacuten satelital
P 300 MHz ndash1GHz 100 ndash30cm
L 1 ndash 2 GHz 30 ndash 15cm
S 2 ndash 4 GHz 15 ndash 75cm
C 4 ndash 8 GHz 75 ndash 375cm
X 8 ndash125 GHz 375 ndash 24 cm
Ku 125 ndash 18 GHz 24 ndash167 cm
K 18 ndash 265 GHz 167-1 1 cm
Ka 265 ndash40 GHz 11 ndash 075 cm
SENSORES REMOTOS
Comparacioacuten de frecuencias
Frecuencias altas
1048766 Mayor resolucioacuten
1048766 Necesitan maacutes potencia
1048766 Antenas maacutes cortas
Frecuencias bajas
1048766 Electroacutenica maacutes faacutecil
1048766 Mayor penetracioacuten en vegetacioacuten alta
Polarizacioacuten
Las antenas de los sistemas de radar se pueden configurar para transmitir y recibir
radiacioacuten electromagneacutetica polarizada ya sea horizontal o verticalmente
Cuando la energiacutea transmitida es polarizada en la misma direccioacuten que la recibida
al sistema se le conoce como de polarizacioacuten similar HH indica que la energiacutea se
transmite y se recibe horizontalmente polarizada VV que la energiacutea se transmite y
se recibe verticalmente polarizada
La reflexioacuten de una onda de radar al chocar en una superficie puede modificar la
polarizacioacuten dependiendo de las propiedades de la superficie misma
Imagen polarimeacutetrica
Radar de Apertura Real
Una limitacioacuten de los sensores de imagen a microondas
normalmente llamados radares de Apertura Real (RARs) es la
pobre resolucioacuten espacial
Radar de Apertura Real
Caso orbital Caso Aerotransportado
λ= 56 cm λ= 56 cm
L= 12 m L= 50 cm
R= 800 Km R= 8 Km
Δxasymp 3730 m Δxasymp 896 m
Radar de Apertura Real
Una caracteriacutestica importante de los sistemas RAR es su aacutengulo
de vista lateral respecto a la direccioacuten de vuelo Esto permite
evitar ambiguumledades izquierda-derecha en puntos equidistantes
Concepto de Radar de Apertura Sinteacutetica
Una manera de eliminar la limitacioacuten referente a la resolucioacuten
espacial de los sistemas RAR es el uso del concepto de la
Apertura Sinteacutetica una gran antena sintetizada por
bull El movimiento de una pequentildea antena de longitud L a lo largo de
una cierta trayectoria
bull Combinando coherentemente las sentildeales recibidas y adquiridas a
diferentes intervalos espaciales separados por una distancia d
Esta combinacioacuten coherente conocida como enfocado se explica
como una compensacioacuten de la variacioacuten relativa de distancia
sensor-tierra y resulta en una resolucioacuten Δx=L2 que es
independiente de la altitud del sensor
El Radar de Apertura Sinteacutetica (SAR)
Notar que el teacutermino frac12 tiene en cuenta que las adquisiciones SAR
no son simultaacuteneas en el tiempo como seriacutea en una apertura real
de extensioacuten X
Es necesario realizar
un procesado digital de
los datos adquiridos
para
sintetizar la antena y
obtener la imagen SAR
final
El Radar de Apertura
Sinteacutetica (SAR)
De la rugosidad del aacuterea iluminada
depende la cantidad de sentildeal
reflejada hacia el radar
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
W
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
TIPOS DE REFLEXION amp ANGULO DE DEPRESION
amp TIPO DE SUPERFICIE
Superficie
plana
Superficie
rugosa
Difusa
Especular Terreno plano
(sin sentildeal
recibida)
Terreno rugoso
(sentildeal recibida)
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
REFLECTOR DIFUSO RUGOSIDAD INTERMEDIA DE TERRENO
REFLECTOR ESPECULAR SUPERFICIE PLANA
REFLECTOR DE ESQUINA
H=017-093cm
Hlt017cm
H lt 8 Sen I
Historia del SAR
bull El concepto SAR se atribuye a C Wiley de Goodyear Aircraft Corporation
(1951)
bull La primera validacioacuten experimental fue realizada por la Universidad de
Illinois (1953)
bull El primer sistema SAR operativo fue un banda X construido en 1957 por
los Willow Run Laboratories de la Universidad de Michigan para el
departamento de defensa Americano (DoD)
bull A finales de los 60 la NASA empezoacute a financiar el desarrollo de sistemas
SAR para aplicaciones civiles
bull El ERIM y el JPL llevaron a cabo el experimento Apollo Lunar Sounder
que se instaloacute exitosamente en el Apollo 17 en 1972
bull La NASA incluyoacute un SAR en banda L en el SEASAT-A (1978)
Orbitales
bullEUROPA USA y CANADA
bullALMAZ-1 (Rusia 1991) SEASAT-A (USA 1978)
bullERS-1 (ESA 1991) SIR-A (USA 1981)
bullX-SAR (AlemaniaItalia 1994) SIR-B (USA 1984)
bullERS-2 (ESA 1995) SIR-C (USA 1994)
bullSRTM (AlemaniaItalia 2000) RADARSAT-I (Canadaacute 1995)
bullASAR (ESA 2003) SRTM (USA 2000)
bullTERRASAR-X (Alemania 2007) RADARSAT-II (Canadaacute 2007)
bullCOSMO-SKYMED (Italia 2008)
bullJAPOacuteN
bullJERS-1 (1992)
bullPALSAR (2006)
Misiones y sensores SAR
Misiones y sensores SAR
ASAR instalado sobre el sateacutelite ENVISAT
Misiones y sensores SAR
Aerotransportados
EUROPA
bullEMI-SAR (Dinamarca EMI-DTU)
bullDOSAR (Alemania Dornier)
bullE-SAR (Alemania DLR)
bullAES (Alemania Aerosensing)
bullRAMSES (Francia ONERA)
bullDERA system (DERA Gran Bretantildea)
bullPHARUS (TNO Holanda)
JAPOacuteN
bullCRLNASDA system (CRLNASDA Japoacuten)
USA y CANADA
bullAIRSAR (NASAJPL USA)
bullSANDIA system (Sandia Labs USA)
bullIFSARE (Intermap Technologies USACANADA)
bullGeoSAR (NASAARPAJPLCalgis Inc California DOC USA)
Misiones y sensores SAR
Sensor E-SAR del DLR
Modos de operacioacuten
1048766 Stripmap
1048766 Spotlight
1048766 Scansar (burst)
Stripmap Modos de operacioacuten
En este caso la antena apunta en una direccioacuten fija durante el
vuelo La dimensioacuten de la imagen SAR estaacute limitada en la direccioacuten
range y en principio no estaacute condicionada en azimut
Spotlight Modos de operacioacuten
La antena del radar es enfocada durante el vuelo iluminando la
misma zona (spot) La longitud de la antena sinteacutetica es mayor
que en el caso stripmode mejorando la resolucioacuten en azimut
Imaacutegenes SAR en banda Ku (15 GHz) de 1m x 1m de resolucioacuten
procesadas en modo spotlight
Procesado Spotlight
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Ejemplo de penetracioacuten en el terreno
Imagen Radar (SIR-A) y Landsat de una zona del desierto de Egipto La imagen radar muestra una red de
canales interna que es invisible para el sensor Landsat (Elachi Spaceborne Radar Remote Sensing
Applications and Techniques 1987)
Sensores activos
La mayoriacutea de los sensores son sistemas radar operando a frecuencias de
microondas
La utilizacioacuten de estas frecuencias de un modo activo hacen que los sensores activos
puedan trabajar con independencia de otras fuentes tales como la luz solar
Sensores activos
BANDA FRECUENCIA LONGITUD ONDA USUARIOS
VLF LF 3 ndash 300KHz - comunicaciones submarinas
MF HF 300KHz-30MHz 1km ndash 100m radio
VHF UHF 30MHz ndash 3GHz 10m ndash10cm televisionradar
SHF EHF 3 ndash 300 GHz 10cm ndash1mm radio de microondas
Comunicacioacuten satelital
P 300 MHz ndash1GHz 100 ndash30cm
L 1 ndash 2 GHz 30 ndash 15cm
S 2 ndash 4 GHz 15 ndash 75cm
C 4 ndash 8 GHz 75 ndash 375cm
X 8 ndash125 GHz 375 ndash 24 cm
Ku 125 ndash 18 GHz 24 ndash167 cm
K 18 ndash 265 GHz 167-1 1 cm
Ka 265 ndash40 GHz 11 ndash 075 cm
SENSORES REMOTOS
Comparacioacuten de frecuencias
Frecuencias altas
1048766 Mayor resolucioacuten
1048766 Necesitan maacutes potencia
1048766 Antenas maacutes cortas
Frecuencias bajas
1048766 Electroacutenica maacutes faacutecil
1048766 Mayor penetracioacuten en vegetacioacuten alta
Polarizacioacuten
Las antenas de los sistemas de radar se pueden configurar para transmitir y recibir
radiacioacuten electromagneacutetica polarizada ya sea horizontal o verticalmente
Cuando la energiacutea transmitida es polarizada en la misma direccioacuten que la recibida
al sistema se le conoce como de polarizacioacuten similar HH indica que la energiacutea se
transmite y se recibe horizontalmente polarizada VV que la energiacutea se transmite y
se recibe verticalmente polarizada
La reflexioacuten de una onda de radar al chocar en una superficie puede modificar la
polarizacioacuten dependiendo de las propiedades de la superficie misma
Imagen polarimeacutetrica
Radar de Apertura Real
Una limitacioacuten de los sensores de imagen a microondas
normalmente llamados radares de Apertura Real (RARs) es la
pobre resolucioacuten espacial
Radar de Apertura Real
Caso orbital Caso Aerotransportado
λ= 56 cm λ= 56 cm
L= 12 m L= 50 cm
R= 800 Km R= 8 Km
Δxasymp 3730 m Δxasymp 896 m
Radar de Apertura Real
Una caracteriacutestica importante de los sistemas RAR es su aacutengulo
de vista lateral respecto a la direccioacuten de vuelo Esto permite
evitar ambiguumledades izquierda-derecha en puntos equidistantes
Concepto de Radar de Apertura Sinteacutetica
Una manera de eliminar la limitacioacuten referente a la resolucioacuten
espacial de los sistemas RAR es el uso del concepto de la
Apertura Sinteacutetica una gran antena sintetizada por
bull El movimiento de una pequentildea antena de longitud L a lo largo de
una cierta trayectoria
bull Combinando coherentemente las sentildeales recibidas y adquiridas a
diferentes intervalos espaciales separados por una distancia d
Esta combinacioacuten coherente conocida como enfocado se explica
como una compensacioacuten de la variacioacuten relativa de distancia
sensor-tierra y resulta en una resolucioacuten Δx=L2 que es
independiente de la altitud del sensor
El Radar de Apertura Sinteacutetica (SAR)
Notar que el teacutermino frac12 tiene en cuenta que las adquisiciones SAR
no son simultaacuteneas en el tiempo como seriacutea en una apertura real
de extensioacuten X
Es necesario realizar
un procesado digital de
los datos adquiridos
para
sintetizar la antena y
obtener la imagen SAR
final
El Radar de Apertura
Sinteacutetica (SAR)
De la rugosidad del aacuterea iluminada
depende la cantidad de sentildeal
reflejada hacia el radar
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
W
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
TIPOS DE REFLEXION amp ANGULO DE DEPRESION
amp TIPO DE SUPERFICIE
Superficie
plana
Superficie
rugosa
Difusa
Especular Terreno plano
(sin sentildeal
recibida)
Terreno rugoso
(sentildeal recibida)
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
REFLECTOR DIFUSO RUGOSIDAD INTERMEDIA DE TERRENO
REFLECTOR ESPECULAR SUPERFICIE PLANA
REFLECTOR DE ESQUINA
H=017-093cm
Hlt017cm
H lt 8 Sen I
Historia del SAR
bull El concepto SAR se atribuye a C Wiley de Goodyear Aircraft Corporation
(1951)
bull La primera validacioacuten experimental fue realizada por la Universidad de
Illinois (1953)
bull El primer sistema SAR operativo fue un banda X construido en 1957 por
los Willow Run Laboratories de la Universidad de Michigan para el
departamento de defensa Americano (DoD)
bull A finales de los 60 la NASA empezoacute a financiar el desarrollo de sistemas
SAR para aplicaciones civiles
bull El ERIM y el JPL llevaron a cabo el experimento Apollo Lunar Sounder
que se instaloacute exitosamente en el Apollo 17 en 1972
bull La NASA incluyoacute un SAR en banda L en el SEASAT-A (1978)
Orbitales
bullEUROPA USA y CANADA
bullALMAZ-1 (Rusia 1991) SEASAT-A (USA 1978)
bullERS-1 (ESA 1991) SIR-A (USA 1981)
bullX-SAR (AlemaniaItalia 1994) SIR-B (USA 1984)
bullERS-2 (ESA 1995) SIR-C (USA 1994)
bullSRTM (AlemaniaItalia 2000) RADARSAT-I (Canadaacute 1995)
bullASAR (ESA 2003) SRTM (USA 2000)
bullTERRASAR-X (Alemania 2007) RADARSAT-II (Canadaacute 2007)
bullCOSMO-SKYMED (Italia 2008)
bullJAPOacuteN
bullJERS-1 (1992)
bullPALSAR (2006)
Misiones y sensores SAR
Misiones y sensores SAR
ASAR instalado sobre el sateacutelite ENVISAT
Misiones y sensores SAR
Aerotransportados
EUROPA
bullEMI-SAR (Dinamarca EMI-DTU)
bullDOSAR (Alemania Dornier)
bullE-SAR (Alemania DLR)
bullAES (Alemania Aerosensing)
bullRAMSES (Francia ONERA)
bullDERA system (DERA Gran Bretantildea)
bullPHARUS (TNO Holanda)
JAPOacuteN
bullCRLNASDA system (CRLNASDA Japoacuten)
USA y CANADA
bullAIRSAR (NASAJPL USA)
bullSANDIA system (Sandia Labs USA)
bullIFSARE (Intermap Technologies USACANADA)
bullGeoSAR (NASAARPAJPLCalgis Inc California DOC USA)
Misiones y sensores SAR
Sensor E-SAR del DLR
Modos de operacioacuten
1048766 Stripmap
1048766 Spotlight
1048766 Scansar (burst)
Stripmap Modos de operacioacuten
En este caso la antena apunta en una direccioacuten fija durante el
vuelo La dimensioacuten de la imagen SAR estaacute limitada en la direccioacuten
range y en principio no estaacute condicionada en azimut
Spotlight Modos de operacioacuten
La antena del radar es enfocada durante el vuelo iluminando la
misma zona (spot) La longitud de la antena sinteacutetica es mayor
que en el caso stripmode mejorando la resolucioacuten en azimut
Imaacutegenes SAR en banda Ku (15 GHz) de 1m x 1m de resolucioacuten
procesadas en modo spotlight
Procesado Spotlight
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
La mayoriacutea de los sensores son sistemas radar operando a frecuencias de
microondas
La utilizacioacuten de estas frecuencias de un modo activo hacen que los sensores activos
puedan trabajar con independencia de otras fuentes tales como la luz solar
Sensores activos
BANDA FRECUENCIA LONGITUD ONDA USUARIOS
VLF LF 3 ndash 300KHz - comunicaciones submarinas
MF HF 300KHz-30MHz 1km ndash 100m radio
VHF UHF 30MHz ndash 3GHz 10m ndash10cm televisionradar
SHF EHF 3 ndash 300 GHz 10cm ndash1mm radio de microondas
Comunicacioacuten satelital
P 300 MHz ndash1GHz 100 ndash30cm
L 1 ndash 2 GHz 30 ndash 15cm
S 2 ndash 4 GHz 15 ndash 75cm
C 4 ndash 8 GHz 75 ndash 375cm
X 8 ndash125 GHz 375 ndash 24 cm
Ku 125 ndash 18 GHz 24 ndash167 cm
K 18 ndash 265 GHz 167-1 1 cm
Ka 265 ndash40 GHz 11 ndash 075 cm
SENSORES REMOTOS
Comparacioacuten de frecuencias
Frecuencias altas
1048766 Mayor resolucioacuten
1048766 Necesitan maacutes potencia
1048766 Antenas maacutes cortas
Frecuencias bajas
1048766 Electroacutenica maacutes faacutecil
1048766 Mayor penetracioacuten en vegetacioacuten alta
Polarizacioacuten
Las antenas de los sistemas de radar se pueden configurar para transmitir y recibir
radiacioacuten electromagneacutetica polarizada ya sea horizontal o verticalmente
Cuando la energiacutea transmitida es polarizada en la misma direccioacuten que la recibida
al sistema se le conoce como de polarizacioacuten similar HH indica que la energiacutea se
transmite y se recibe horizontalmente polarizada VV que la energiacutea se transmite y
se recibe verticalmente polarizada
La reflexioacuten de una onda de radar al chocar en una superficie puede modificar la
polarizacioacuten dependiendo de las propiedades de la superficie misma
Imagen polarimeacutetrica
Radar de Apertura Real
Una limitacioacuten de los sensores de imagen a microondas
normalmente llamados radares de Apertura Real (RARs) es la
pobre resolucioacuten espacial
Radar de Apertura Real
Caso orbital Caso Aerotransportado
λ= 56 cm λ= 56 cm
L= 12 m L= 50 cm
R= 800 Km R= 8 Km
Δxasymp 3730 m Δxasymp 896 m
Radar de Apertura Real
Una caracteriacutestica importante de los sistemas RAR es su aacutengulo
de vista lateral respecto a la direccioacuten de vuelo Esto permite
evitar ambiguumledades izquierda-derecha en puntos equidistantes
Concepto de Radar de Apertura Sinteacutetica
Una manera de eliminar la limitacioacuten referente a la resolucioacuten
espacial de los sistemas RAR es el uso del concepto de la
Apertura Sinteacutetica una gran antena sintetizada por
bull El movimiento de una pequentildea antena de longitud L a lo largo de
una cierta trayectoria
bull Combinando coherentemente las sentildeales recibidas y adquiridas a
diferentes intervalos espaciales separados por una distancia d
Esta combinacioacuten coherente conocida como enfocado se explica
como una compensacioacuten de la variacioacuten relativa de distancia
sensor-tierra y resulta en una resolucioacuten Δx=L2 que es
independiente de la altitud del sensor
El Radar de Apertura Sinteacutetica (SAR)
Notar que el teacutermino frac12 tiene en cuenta que las adquisiciones SAR
no son simultaacuteneas en el tiempo como seriacutea en una apertura real
de extensioacuten X
Es necesario realizar
un procesado digital de
los datos adquiridos
para
sintetizar la antena y
obtener la imagen SAR
final
El Radar de Apertura
Sinteacutetica (SAR)
De la rugosidad del aacuterea iluminada
depende la cantidad de sentildeal
reflejada hacia el radar
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
W
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
TIPOS DE REFLEXION amp ANGULO DE DEPRESION
amp TIPO DE SUPERFICIE
Superficie
plana
Superficie
rugosa
Difusa
Especular Terreno plano
(sin sentildeal
recibida)
Terreno rugoso
(sentildeal recibida)
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
REFLECTOR DIFUSO RUGOSIDAD INTERMEDIA DE TERRENO
REFLECTOR ESPECULAR SUPERFICIE PLANA
REFLECTOR DE ESQUINA
H=017-093cm
Hlt017cm
H lt 8 Sen I
Historia del SAR
bull El concepto SAR se atribuye a C Wiley de Goodyear Aircraft Corporation
(1951)
bull La primera validacioacuten experimental fue realizada por la Universidad de
Illinois (1953)
bull El primer sistema SAR operativo fue un banda X construido en 1957 por
los Willow Run Laboratories de la Universidad de Michigan para el
departamento de defensa Americano (DoD)
bull A finales de los 60 la NASA empezoacute a financiar el desarrollo de sistemas
SAR para aplicaciones civiles
bull El ERIM y el JPL llevaron a cabo el experimento Apollo Lunar Sounder
que se instaloacute exitosamente en el Apollo 17 en 1972
bull La NASA incluyoacute un SAR en banda L en el SEASAT-A (1978)
Orbitales
bullEUROPA USA y CANADA
bullALMAZ-1 (Rusia 1991) SEASAT-A (USA 1978)
bullERS-1 (ESA 1991) SIR-A (USA 1981)
bullX-SAR (AlemaniaItalia 1994) SIR-B (USA 1984)
bullERS-2 (ESA 1995) SIR-C (USA 1994)
bullSRTM (AlemaniaItalia 2000) RADARSAT-I (Canadaacute 1995)
bullASAR (ESA 2003) SRTM (USA 2000)
bullTERRASAR-X (Alemania 2007) RADARSAT-II (Canadaacute 2007)
bullCOSMO-SKYMED (Italia 2008)
bullJAPOacuteN
bullJERS-1 (1992)
bullPALSAR (2006)
Misiones y sensores SAR
Misiones y sensores SAR
ASAR instalado sobre el sateacutelite ENVISAT
Misiones y sensores SAR
Aerotransportados
EUROPA
bullEMI-SAR (Dinamarca EMI-DTU)
bullDOSAR (Alemania Dornier)
bullE-SAR (Alemania DLR)
bullAES (Alemania Aerosensing)
bullRAMSES (Francia ONERA)
bullDERA system (DERA Gran Bretantildea)
bullPHARUS (TNO Holanda)
JAPOacuteN
bullCRLNASDA system (CRLNASDA Japoacuten)
USA y CANADA
bullAIRSAR (NASAJPL USA)
bullSANDIA system (Sandia Labs USA)
bullIFSARE (Intermap Technologies USACANADA)
bullGeoSAR (NASAARPAJPLCalgis Inc California DOC USA)
Misiones y sensores SAR
Sensor E-SAR del DLR
Modos de operacioacuten
1048766 Stripmap
1048766 Spotlight
1048766 Scansar (burst)
Stripmap Modos de operacioacuten
En este caso la antena apunta en una direccioacuten fija durante el
vuelo La dimensioacuten de la imagen SAR estaacute limitada en la direccioacuten
range y en principio no estaacute condicionada en azimut
Spotlight Modos de operacioacuten
La antena del radar es enfocada durante el vuelo iluminando la
misma zona (spot) La longitud de la antena sinteacutetica es mayor
que en el caso stripmode mejorando la resolucioacuten en azimut
Imaacutegenes SAR en banda Ku (15 GHz) de 1m x 1m de resolucioacuten
procesadas en modo spotlight
Procesado Spotlight
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
BANDA FRECUENCIA LONGITUD ONDA USUARIOS
VLF LF 3 ndash 300KHz - comunicaciones submarinas
MF HF 300KHz-30MHz 1km ndash 100m radio
VHF UHF 30MHz ndash 3GHz 10m ndash10cm televisionradar
SHF EHF 3 ndash 300 GHz 10cm ndash1mm radio de microondas
Comunicacioacuten satelital
P 300 MHz ndash1GHz 100 ndash30cm
L 1 ndash 2 GHz 30 ndash 15cm
S 2 ndash 4 GHz 15 ndash 75cm
C 4 ndash 8 GHz 75 ndash 375cm
X 8 ndash125 GHz 375 ndash 24 cm
Ku 125 ndash 18 GHz 24 ndash167 cm
K 18 ndash 265 GHz 167-1 1 cm
Ka 265 ndash40 GHz 11 ndash 075 cm
SENSORES REMOTOS
Comparacioacuten de frecuencias
Frecuencias altas
1048766 Mayor resolucioacuten
1048766 Necesitan maacutes potencia
1048766 Antenas maacutes cortas
Frecuencias bajas
1048766 Electroacutenica maacutes faacutecil
1048766 Mayor penetracioacuten en vegetacioacuten alta
Polarizacioacuten
Las antenas de los sistemas de radar se pueden configurar para transmitir y recibir
radiacioacuten electromagneacutetica polarizada ya sea horizontal o verticalmente
Cuando la energiacutea transmitida es polarizada en la misma direccioacuten que la recibida
al sistema se le conoce como de polarizacioacuten similar HH indica que la energiacutea se
transmite y se recibe horizontalmente polarizada VV que la energiacutea se transmite y
se recibe verticalmente polarizada
La reflexioacuten de una onda de radar al chocar en una superficie puede modificar la
polarizacioacuten dependiendo de las propiedades de la superficie misma
Imagen polarimeacutetrica
Radar de Apertura Real
Una limitacioacuten de los sensores de imagen a microondas
normalmente llamados radares de Apertura Real (RARs) es la
pobre resolucioacuten espacial
Radar de Apertura Real
Caso orbital Caso Aerotransportado
λ= 56 cm λ= 56 cm
L= 12 m L= 50 cm
R= 800 Km R= 8 Km
Δxasymp 3730 m Δxasymp 896 m
Radar de Apertura Real
Una caracteriacutestica importante de los sistemas RAR es su aacutengulo
de vista lateral respecto a la direccioacuten de vuelo Esto permite
evitar ambiguumledades izquierda-derecha en puntos equidistantes
Concepto de Radar de Apertura Sinteacutetica
Una manera de eliminar la limitacioacuten referente a la resolucioacuten
espacial de los sistemas RAR es el uso del concepto de la
Apertura Sinteacutetica una gran antena sintetizada por
bull El movimiento de una pequentildea antena de longitud L a lo largo de
una cierta trayectoria
bull Combinando coherentemente las sentildeales recibidas y adquiridas a
diferentes intervalos espaciales separados por una distancia d
Esta combinacioacuten coherente conocida como enfocado se explica
como una compensacioacuten de la variacioacuten relativa de distancia
sensor-tierra y resulta en una resolucioacuten Δx=L2 que es
independiente de la altitud del sensor
El Radar de Apertura Sinteacutetica (SAR)
Notar que el teacutermino frac12 tiene en cuenta que las adquisiciones SAR
no son simultaacuteneas en el tiempo como seriacutea en una apertura real
de extensioacuten X
Es necesario realizar
un procesado digital de
los datos adquiridos
para
sintetizar la antena y
obtener la imagen SAR
final
El Radar de Apertura
Sinteacutetica (SAR)
De la rugosidad del aacuterea iluminada
depende la cantidad de sentildeal
reflejada hacia el radar
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
W
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
TIPOS DE REFLEXION amp ANGULO DE DEPRESION
amp TIPO DE SUPERFICIE
Superficie
plana
Superficie
rugosa
Difusa
Especular Terreno plano
(sin sentildeal
recibida)
Terreno rugoso
(sentildeal recibida)
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
REFLECTOR DIFUSO RUGOSIDAD INTERMEDIA DE TERRENO
REFLECTOR ESPECULAR SUPERFICIE PLANA
REFLECTOR DE ESQUINA
H=017-093cm
Hlt017cm
H lt 8 Sen I
Historia del SAR
bull El concepto SAR se atribuye a C Wiley de Goodyear Aircraft Corporation
(1951)
bull La primera validacioacuten experimental fue realizada por la Universidad de
Illinois (1953)
bull El primer sistema SAR operativo fue un banda X construido en 1957 por
los Willow Run Laboratories de la Universidad de Michigan para el
departamento de defensa Americano (DoD)
bull A finales de los 60 la NASA empezoacute a financiar el desarrollo de sistemas
SAR para aplicaciones civiles
bull El ERIM y el JPL llevaron a cabo el experimento Apollo Lunar Sounder
que se instaloacute exitosamente en el Apollo 17 en 1972
bull La NASA incluyoacute un SAR en banda L en el SEASAT-A (1978)
Orbitales
bullEUROPA USA y CANADA
bullALMAZ-1 (Rusia 1991) SEASAT-A (USA 1978)
bullERS-1 (ESA 1991) SIR-A (USA 1981)
bullX-SAR (AlemaniaItalia 1994) SIR-B (USA 1984)
bullERS-2 (ESA 1995) SIR-C (USA 1994)
bullSRTM (AlemaniaItalia 2000) RADARSAT-I (Canadaacute 1995)
bullASAR (ESA 2003) SRTM (USA 2000)
bullTERRASAR-X (Alemania 2007) RADARSAT-II (Canadaacute 2007)
bullCOSMO-SKYMED (Italia 2008)
bullJAPOacuteN
bullJERS-1 (1992)
bullPALSAR (2006)
Misiones y sensores SAR
Misiones y sensores SAR
ASAR instalado sobre el sateacutelite ENVISAT
Misiones y sensores SAR
Aerotransportados
EUROPA
bullEMI-SAR (Dinamarca EMI-DTU)
bullDOSAR (Alemania Dornier)
bullE-SAR (Alemania DLR)
bullAES (Alemania Aerosensing)
bullRAMSES (Francia ONERA)
bullDERA system (DERA Gran Bretantildea)
bullPHARUS (TNO Holanda)
JAPOacuteN
bullCRLNASDA system (CRLNASDA Japoacuten)
USA y CANADA
bullAIRSAR (NASAJPL USA)
bullSANDIA system (Sandia Labs USA)
bullIFSARE (Intermap Technologies USACANADA)
bullGeoSAR (NASAARPAJPLCalgis Inc California DOC USA)
Misiones y sensores SAR
Sensor E-SAR del DLR
Modos de operacioacuten
1048766 Stripmap
1048766 Spotlight
1048766 Scansar (burst)
Stripmap Modos de operacioacuten
En este caso la antena apunta en una direccioacuten fija durante el
vuelo La dimensioacuten de la imagen SAR estaacute limitada en la direccioacuten
range y en principio no estaacute condicionada en azimut
Spotlight Modos de operacioacuten
La antena del radar es enfocada durante el vuelo iluminando la
misma zona (spot) La longitud de la antena sinteacutetica es mayor
que en el caso stripmode mejorando la resolucioacuten en azimut
Imaacutegenes SAR en banda Ku (15 GHz) de 1m x 1m de resolucioacuten
procesadas en modo spotlight
Procesado Spotlight
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Comparacioacuten de frecuencias
Frecuencias altas
1048766 Mayor resolucioacuten
1048766 Necesitan maacutes potencia
1048766 Antenas maacutes cortas
Frecuencias bajas
1048766 Electroacutenica maacutes faacutecil
1048766 Mayor penetracioacuten en vegetacioacuten alta
Polarizacioacuten
Las antenas de los sistemas de radar se pueden configurar para transmitir y recibir
radiacioacuten electromagneacutetica polarizada ya sea horizontal o verticalmente
Cuando la energiacutea transmitida es polarizada en la misma direccioacuten que la recibida
al sistema se le conoce como de polarizacioacuten similar HH indica que la energiacutea se
transmite y se recibe horizontalmente polarizada VV que la energiacutea se transmite y
se recibe verticalmente polarizada
La reflexioacuten de una onda de radar al chocar en una superficie puede modificar la
polarizacioacuten dependiendo de las propiedades de la superficie misma
Imagen polarimeacutetrica
Radar de Apertura Real
Una limitacioacuten de los sensores de imagen a microondas
normalmente llamados radares de Apertura Real (RARs) es la
pobre resolucioacuten espacial
Radar de Apertura Real
Caso orbital Caso Aerotransportado
λ= 56 cm λ= 56 cm
L= 12 m L= 50 cm
R= 800 Km R= 8 Km
Δxasymp 3730 m Δxasymp 896 m
Radar de Apertura Real
Una caracteriacutestica importante de los sistemas RAR es su aacutengulo
de vista lateral respecto a la direccioacuten de vuelo Esto permite
evitar ambiguumledades izquierda-derecha en puntos equidistantes
Concepto de Radar de Apertura Sinteacutetica
Una manera de eliminar la limitacioacuten referente a la resolucioacuten
espacial de los sistemas RAR es el uso del concepto de la
Apertura Sinteacutetica una gran antena sintetizada por
bull El movimiento de una pequentildea antena de longitud L a lo largo de
una cierta trayectoria
bull Combinando coherentemente las sentildeales recibidas y adquiridas a
diferentes intervalos espaciales separados por una distancia d
Esta combinacioacuten coherente conocida como enfocado se explica
como una compensacioacuten de la variacioacuten relativa de distancia
sensor-tierra y resulta en una resolucioacuten Δx=L2 que es
independiente de la altitud del sensor
El Radar de Apertura Sinteacutetica (SAR)
Notar que el teacutermino frac12 tiene en cuenta que las adquisiciones SAR
no son simultaacuteneas en el tiempo como seriacutea en una apertura real
de extensioacuten X
Es necesario realizar
un procesado digital de
los datos adquiridos
para
sintetizar la antena y
obtener la imagen SAR
final
El Radar de Apertura
Sinteacutetica (SAR)
De la rugosidad del aacuterea iluminada
depende la cantidad de sentildeal
reflejada hacia el radar
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
W
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
TIPOS DE REFLEXION amp ANGULO DE DEPRESION
amp TIPO DE SUPERFICIE
Superficie
plana
Superficie
rugosa
Difusa
Especular Terreno plano
(sin sentildeal
recibida)
Terreno rugoso
(sentildeal recibida)
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
REFLECTOR DIFUSO RUGOSIDAD INTERMEDIA DE TERRENO
REFLECTOR ESPECULAR SUPERFICIE PLANA
REFLECTOR DE ESQUINA
H=017-093cm
Hlt017cm
H lt 8 Sen I
Historia del SAR
bull El concepto SAR se atribuye a C Wiley de Goodyear Aircraft Corporation
(1951)
bull La primera validacioacuten experimental fue realizada por la Universidad de
Illinois (1953)
bull El primer sistema SAR operativo fue un banda X construido en 1957 por
los Willow Run Laboratories de la Universidad de Michigan para el
departamento de defensa Americano (DoD)
bull A finales de los 60 la NASA empezoacute a financiar el desarrollo de sistemas
SAR para aplicaciones civiles
bull El ERIM y el JPL llevaron a cabo el experimento Apollo Lunar Sounder
que se instaloacute exitosamente en el Apollo 17 en 1972
bull La NASA incluyoacute un SAR en banda L en el SEASAT-A (1978)
Orbitales
bullEUROPA USA y CANADA
bullALMAZ-1 (Rusia 1991) SEASAT-A (USA 1978)
bullERS-1 (ESA 1991) SIR-A (USA 1981)
bullX-SAR (AlemaniaItalia 1994) SIR-B (USA 1984)
bullERS-2 (ESA 1995) SIR-C (USA 1994)
bullSRTM (AlemaniaItalia 2000) RADARSAT-I (Canadaacute 1995)
bullASAR (ESA 2003) SRTM (USA 2000)
bullTERRASAR-X (Alemania 2007) RADARSAT-II (Canadaacute 2007)
bullCOSMO-SKYMED (Italia 2008)
bullJAPOacuteN
bullJERS-1 (1992)
bullPALSAR (2006)
Misiones y sensores SAR
Misiones y sensores SAR
ASAR instalado sobre el sateacutelite ENVISAT
Misiones y sensores SAR
Aerotransportados
EUROPA
bullEMI-SAR (Dinamarca EMI-DTU)
bullDOSAR (Alemania Dornier)
bullE-SAR (Alemania DLR)
bullAES (Alemania Aerosensing)
bullRAMSES (Francia ONERA)
bullDERA system (DERA Gran Bretantildea)
bullPHARUS (TNO Holanda)
JAPOacuteN
bullCRLNASDA system (CRLNASDA Japoacuten)
USA y CANADA
bullAIRSAR (NASAJPL USA)
bullSANDIA system (Sandia Labs USA)
bullIFSARE (Intermap Technologies USACANADA)
bullGeoSAR (NASAARPAJPLCalgis Inc California DOC USA)
Misiones y sensores SAR
Sensor E-SAR del DLR
Modos de operacioacuten
1048766 Stripmap
1048766 Spotlight
1048766 Scansar (burst)
Stripmap Modos de operacioacuten
En este caso la antena apunta en una direccioacuten fija durante el
vuelo La dimensioacuten de la imagen SAR estaacute limitada en la direccioacuten
range y en principio no estaacute condicionada en azimut
Spotlight Modos de operacioacuten
La antena del radar es enfocada durante el vuelo iluminando la
misma zona (spot) La longitud de la antena sinteacutetica es mayor
que en el caso stripmode mejorando la resolucioacuten en azimut
Imaacutegenes SAR en banda Ku (15 GHz) de 1m x 1m de resolucioacuten
procesadas en modo spotlight
Procesado Spotlight
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Polarizacioacuten
Las antenas de los sistemas de radar se pueden configurar para transmitir y recibir
radiacioacuten electromagneacutetica polarizada ya sea horizontal o verticalmente
Cuando la energiacutea transmitida es polarizada en la misma direccioacuten que la recibida
al sistema se le conoce como de polarizacioacuten similar HH indica que la energiacutea se
transmite y se recibe horizontalmente polarizada VV que la energiacutea se transmite y
se recibe verticalmente polarizada
La reflexioacuten de una onda de radar al chocar en una superficie puede modificar la
polarizacioacuten dependiendo de las propiedades de la superficie misma
Imagen polarimeacutetrica
Radar de Apertura Real
Una limitacioacuten de los sensores de imagen a microondas
normalmente llamados radares de Apertura Real (RARs) es la
pobre resolucioacuten espacial
Radar de Apertura Real
Caso orbital Caso Aerotransportado
λ= 56 cm λ= 56 cm
L= 12 m L= 50 cm
R= 800 Km R= 8 Km
Δxasymp 3730 m Δxasymp 896 m
Radar de Apertura Real
Una caracteriacutestica importante de los sistemas RAR es su aacutengulo
de vista lateral respecto a la direccioacuten de vuelo Esto permite
evitar ambiguumledades izquierda-derecha en puntos equidistantes
Concepto de Radar de Apertura Sinteacutetica
Una manera de eliminar la limitacioacuten referente a la resolucioacuten
espacial de los sistemas RAR es el uso del concepto de la
Apertura Sinteacutetica una gran antena sintetizada por
bull El movimiento de una pequentildea antena de longitud L a lo largo de
una cierta trayectoria
bull Combinando coherentemente las sentildeales recibidas y adquiridas a
diferentes intervalos espaciales separados por una distancia d
Esta combinacioacuten coherente conocida como enfocado se explica
como una compensacioacuten de la variacioacuten relativa de distancia
sensor-tierra y resulta en una resolucioacuten Δx=L2 que es
independiente de la altitud del sensor
El Radar de Apertura Sinteacutetica (SAR)
Notar que el teacutermino frac12 tiene en cuenta que las adquisiciones SAR
no son simultaacuteneas en el tiempo como seriacutea en una apertura real
de extensioacuten X
Es necesario realizar
un procesado digital de
los datos adquiridos
para
sintetizar la antena y
obtener la imagen SAR
final
El Radar de Apertura
Sinteacutetica (SAR)
De la rugosidad del aacuterea iluminada
depende la cantidad de sentildeal
reflejada hacia el radar
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
W
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
TIPOS DE REFLEXION amp ANGULO DE DEPRESION
amp TIPO DE SUPERFICIE
Superficie
plana
Superficie
rugosa
Difusa
Especular Terreno plano
(sin sentildeal
recibida)
Terreno rugoso
(sentildeal recibida)
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
REFLECTOR DIFUSO RUGOSIDAD INTERMEDIA DE TERRENO
REFLECTOR ESPECULAR SUPERFICIE PLANA
REFLECTOR DE ESQUINA
H=017-093cm
Hlt017cm
H lt 8 Sen I
Historia del SAR
bull El concepto SAR se atribuye a C Wiley de Goodyear Aircraft Corporation
(1951)
bull La primera validacioacuten experimental fue realizada por la Universidad de
Illinois (1953)
bull El primer sistema SAR operativo fue un banda X construido en 1957 por
los Willow Run Laboratories de la Universidad de Michigan para el
departamento de defensa Americano (DoD)
bull A finales de los 60 la NASA empezoacute a financiar el desarrollo de sistemas
SAR para aplicaciones civiles
bull El ERIM y el JPL llevaron a cabo el experimento Apollo Lunar Sounder
que se instaloacute exitosamente en el Apollo 17 en 1972
bull La NASA incluyoacute un SAR en banda L en el SEASAT-A (1978)
Orbitales
bullEUROPA USA y CANADA
bullALMAZ-1 (Rusia 1991) SEASAT-A (USA 1978)
bullERS-1 (ESA 1991) SIR-A (USA 1981)
bullX-SAR (AlemaniaItalia 1994) SIR-B (USA 1984)
bullERS-2 (ESA 1995) SIR-C (USA 1994)
bullSRTM (AlemaniaItalia 2000) RADARSAT-I (Canadaacute 1995)
bullASAR (ESA 2003) SRTM (USA 2000)
bullTERRASAR-X (Alemania 2007) RADARSAT-II (Canadaacute 2007)
bullCOSMO-SKYMED (Italia 2008)
bullJAPOacuteN
bullJERS-1 (1992)
bullPALSAR (2006)
Misiones y sensores SAR
Misiones y sensores SAR
ASAR instalado sobre el sateacutelite ENVISAT
Misiones y sensores SAR
Aerotransportados
EUROPA
bullEMI-SAR (Dinamarca EMI-DTU)
bullDOSAR (Alemania Dornier)
bullE-SAR (Alemania DLR)
bullAES (Alemania Aerosensing)
bullRAMSES (Francia ONERA)
bullDERA system (DERA Gran Bretantildea)
bullPHARUS (TNO Holanda)
JAPOacuteN
bullCRLNASDA system (CRLNASDA Japoacuten)
USA y CANADA
bullAIRSAR (NASAJPL USA)
bullSANDIA system (Sandia Labs USA)
bullIFSARE (Intermap Technologies USACANADA)
bullGeoSAR (NASAARPAJPLCalgis Inc California DOC USA)
Misiones y sensores SAR
Sensor E-SAR del DLR
Modos de operacioacuten
1048766 Stripmap
1048766 Spotlight
1048766 Scansar (burst)
Stripmap Modos de operacioacuten
En este caso la antena apunta en una direccioacuten fija durante el
vuelo La dimensioacuten de la imagen SAR estaacute limitada en la direccioacuten
range y en principio no estaacute condicionada en azimut
Spotlight Modos de operacioacuten
La antena del radar es enfocada durante el vuelo iluminando la
misma zona (spot) La longitud de la antena sinteacutetica es mayor
que en el caso stripmode mejorando la resolucioacuten en azimut
Imaacutegenes SAR en banda Ku (15 GHz) de 1m x 1m de resolucioacuten
procesadas en modo spotlight
Procesado Spotlight
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Imagen polarimeacutetrica
Radar de Apertura Real
Una limitacioacuten de los sensores de imagen a microondas
normalmente llamados radares de Apertura Real (RARs) es la
pobre resolucioacuten espacial
Radar de Apertura Real
Caso orbital Caso Aerotransportado
λ= 56 cm λ= 56 cm
L= 12 m L= 50 cm
R= 800 Km R= 8 Km
Δxasymp 3730 m Δxasymp 896 m
Radar de Apertura Real
Una caracteriacutestica importante de los sistemas RAR es su aacutengulo
de vista lateral respecto a la direccioacuten de vuelo Esto permite
evitar ambiguumledades izquierda-derecha en puntos equidistantes
Concepto de Radar de Apertura Sinteacutetica
Una manera de eliminar la limitacioacuten referente a la resolucioacuten
espacial de los sistemas RAR es el uso del concepto de la
Apertura Sinteacutetica una gran antena sintetizada por
bull El movimiento de una pequentildea antena de longitud L a lo largo de
una cierta trayectoria
bull Combinando coherentemente las sentildeales recibidas y adquiridas a
diferentes intervalos espaciales separados por una distancia d
Esta combinacioacuten coherente conocida como enfocado se explica
como una compensacioacuten de la variacioacuten relativa de distancia
sensor-tierra y resulta en una resolucioacuten Δx=L2 que es
independiente de la altitud del sensor
El Radar de Apertura Sinteacutetica (SAR)
Notar que el teacutermino frac12 tiene en cuenta que las adquisiciones SAR
no son simultaacuteneas en el tiempo como seriacutea en una apertura real
de extensioacuten X
Es necesario realizar
un procesado digital de
los datos adquiridos
para
sintetizar la antena y
obtener la imagen SAR
final
El Radar de Apertura
Sinteacutetica (SAR)
De la rugosidad del aacuterea iluminada
depende la cantidad de sentildeal
reflejada hacia el radar
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
W
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
TIPOS DE REFLEXION amp ANGULO DE DEPRESION
amp TIPO DE SUPERFICIE
Superficie
plana
Superficie
rugosa
Difusa
Especular Terreno plano
(sin sentildeal
recibida)
Terreno rugoso
(sentildeal recibida)
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
REFLECTOR DIFUSO RUGOSIDAD INTERMEDIA DE TERRENO
REFLECTOR ESPECULAR SUPERFICIE PLANA
REFLECTOR DE ESQUINA
H=017-093cm
Hlt017cm
H lt 8 Sen I
Historia del SAR
bull El concepto SAR se atribuye a C Wiley de Goodyear Aircraft Corporation
(1951)
bull La primera validacioacuten experimental fue realizada por la Universidad de
Illinois (1953)
bull El primer sistema SAR operativo fue un banda X construido en 1957 por
los Willow Run Laboratories de la Universidad de Michigan para el
departamento de defensa Americano (DoD)
bull A finales de los 60 la NASA empezoacute a financiar el desarrollo de sistemas
SAR para aplicaciones civiles
bull El ERIM y el JPL llevaron a cabo el experimento Apollo Lunar Sounder
que se instaloacute exitosamente en el Apollo 17 en 1972
bull La NASA incluyoacute un SAR en banda L en el SEASAT-A (1978)
Orbitales
bullEUROPA USA y CANADA
bullALMAZ-1 (Rusia 1991) SEASAT-A (USA 1978)
bullERS-1 (ESA 1991) SIR-A (USA 1981)
bullX-SAR (AlemaniaItalia 1994) SIR-B (USA 1984)
bullERS-2 (ESA 1995) SIR-C (USA 1994)
bullSRTM (AlemaniaItalia 2000) RADARSAT-I (Canadaacute 1995)
bullASAR (ESA 2003) SRTM (USA 2000)
bullTERRASAR-X (Alemania 2007) RADARSAT-II (Canadaacute 2007)
bullCOSMO-SKYMED (Italia 2008)
bullJAPOacuteN
bullJERS-1 (1992)
bullPALSAR (2006)
Misiones y sensores SAR
Misiones y sensores SAR
ASAR instalado sobre el sateacutelite ENVISAT
Misiones y sensores SAR
Aerotransportados
EUROPA
bullEMI-SAR (Dinamarca EMI-DTU)
bullDOSAR (Alemania Dornier)
bullE-SAR (Alemania DLR)
bullAES (Alemania Aerosensing)
bullRAMSES (Francia ONERA)
bullDERA system (DERA Gran Bretantildea)
bullPHARUS (TNO Holanda)
JAPOacuteN
bullCRLNASDA system (CRLNASDA Japoacuten)
USA y CANADA
bullAIRSAR (NASAJPL USA)
bullSANDIA system (Sandia Labs USA)
bullIFSARE (Intermap Technologies USACANADA)
bullGeoSAR (NASAARPAJPLCalgis Inc California DOC USA)
Misiones y sensores SAR
Sensor E-SAR del DLR
Modos de operacioacuten
1048766 Stripmap
1048766 Spotlight
1048766 Scansar (burst)
Stripmap Modos de operacioacuten
En este caso la antena apunta en una direccioacuten fija durante el
vuelo La dimensioacuten de la imagen SAR estaacute limitada en la direccioacuten
range y en principio no estaacute condicionada en azimut
Spotlight Modos de operacioacuten
La antena del radar es enfocada durante el vuelo iluminando la
misma zona (spot) La longitud de la antena sinteacutetica es mayor
que en el caso stripmode mejorando la resolucioacuten en azimut
Imaacutegenes SAR en banda Ku (15 GHz) de 1m x 1m de resolucioacuten
procesadas en modo spotlight
Procesado Spotlight
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Radar de Apertura Real
Una limitacioacuten de los sensores de imagen a microondas
normalmente llamados radares de Apertura Real (RARs) es la
pobre resolucioacuten espacial
Radar de Apertura Real
Caso orbital Caso Aerotransportado
λ= 56 cm λ= 56 cm
L= 12 m L= 50 cm
R= 800 Km R= 8 Km
Δxasymp 3730 m Δxasymp 896 m
Radar de Apertura Real
Una caracteriacutestica importante de los sistemas RAR es su aacutengulo
de vista lateral respecto a la direccioacuten de vuelo Esto permite
evitar ambiguumledades izquierda-derecha en puntos equidistantes
Concepto de Radar de Apertura Sinteacutetica
Una manera de eliminar la limitacioacuten referente a la resolucioacuten
espacial de los sistemas RAR es el uso del concepto de la
Apertura Sinteacutetica una gran antena sintetizada por
bull El movimiento de una pequentildea antena de longitud L a lo largo de
una cierta trayectoria
bull Combinando coherentemente las sentildeales recibidas y adquiridas a
diferentes intervalos espaciales separados por una distancia d
Esta combinacioacuten coherente conocida como enfocado se explica
como una compensacioacuten de la variacioacuten relativa de distancia
sensor-tierra y resulta en una resolucioacuten Δx=L2 que es
independiente de la altitud del sensor
El Radar de Apertura Sinteacutetica (SAR)
Notar que el teacutermino frac12 tiene en cuenta que las adquisiciones SAR
no son simultaacuteneas en el tiempo como seriacutea en una apertura real
de extensioacuten X
Es necesario realizar
un procesado digital de
los datos adquiridos
para
sintetizar la antena y
obtener la imagen SAR
final
El Radar de Apertura
Sinteacutetica (SAR)
De la rugosidad del aacuterea iluminada
depende la cantidad de sentildeal
reflejada hacia el radar
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
W
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
TIPOS DE REFLEXION amp ANGULO DE DEPRESION
amp TIPO DE SUPERFICIE
Superficie
plana
Superficie
rugosa
Difusa
Especular Terreno plano
(sin sentildeal
recibida)
Terreno rugoso
(sentildeal recibida)
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
REFLECTOR DIFUSO RUGOSIDAD INTERMEDIA DE TERRENO
REFLECTOR ESPECULAR SUPERFICIE PLANA
REFLECTOR DE ESQUINA
H=017-093cm
Hlt017cm
H lt 8 Sen I
Historia del SAR
bull El concepto SAR se atribuye a C Wiley de Goodyear Aircraft Corporation
(1951)
bull La primera validacioacuten experimental fue realizada por la Universidad de
Illinois (1953)
bull El primer sistema SAR operativo fue un banda X construido en 1957 por
los Willow Run Laboratories de la Universidad de Michigan para el
departamento de defensa Americano (DoD)
bull A finales de los 60 la NASA empezoacute a financiar el desarrollo de sistemas
SAR para aplicaciones civiles
bull El ERIM y el JPL llevaron a cabo el experimento Apollo Lunar Sounder
que se instaloacute exitosamente en el Apollo 17 en 1972
bull La NASA incluyoacute un SAR en banda L en el SEASAT-A (1978)
Orbitales
bullEUROPA USA y CANADA
bullALMAZ-1 (Rusia 1991) SEASAT-A (USA 1978)
bullERS-1 (ESA 1991) SIR-A (USA 1981)
bullX-SAR (AlemaniaItalia 1994) SIR-B (USA 1984)
bullERS-2 (ESA 1995) SIR-C (USA 1994)
bullSRTM (AlemaniaItalia 2000) RADARSAT-I (Canadaacute 1995)
bullASAR (ESA 2003) SRTM (USA 2000)
bullTERRASAR-X (Alemania 2007) RADARSAT-II (Canadaacute 2007)
bullCOSMO-SKYMED (Italia 2008)
bullJAPOacuteN
bullJERS-1 (1992)
bullPALSAR (2006)
Misiones y sensores SAR
Misiones y sensores SAR
ASAR instalado sobre el sateacutelite ENVISAT
Misiones y sensores SAR
Aerotransportados
EUROPA
bullEMI-SAR (Dinamarca EMI-DTU)
bullDOSAR (Alemania Dornier)
bullE-SAR (Alemania DLR)
bullAES (Alemania Aerosensing)
bullRAMSES (Francia ONERA)
bullDERA system (DERA Gran Bretantildea)
bullPHARUS (TNO Holanda)
JAPOacuteN
bullCRLNASDA system (CRLNASDA Japoacuten)
USA y CANADA
bullAIRSAR (NASAJPL USA)
bullSANDIA system (Sandia Labs USA)
bullIFSARE (Intermap Technologies USACANADA)
bullGeoSAR (NASAARPAJPLCalgis Inc California DOC USA)
Misiones y sensores SAR
Sensor E-SAR del DLR
Modos de operacioacuten
1048766 Stripmap
1048766 Spotlight
1048766 Scansar (burst)
Stripmap Modos de operacioacuten
En este caso la antena apunta en una direccioacuten fija durante el
vuelo La dimensioacuten de la imagen SAR estaacute limitada en la direccioacuten
range y en principio no estaacute condicionada en azimut
Spotlight Modos de operacioacuten
La antena del radar es enfocada durante el vuelo iluminando la
misma zona (spot) La longitud de la antena sinteacutetica es mayor
que en el caso stripmode mejorando la resolucioacuten en azimut
Imaacutegenes SAR en banda Ku (15 GHz) de 1m x 1m de resolucioacuten
procesadas en modo spotlight
Procesado Spotlight
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Radar de Apertura Real
Caso orbital Caso Aerotransportado
λ= 56 cm λ= 56 cm
L= 12 m L= 50 cm
R= 800 Km R= 8 Km
Δxasymp 3730 m Δxasymp 896 m
Radar de Apertura Real
Una caracteriacutestica importante de los sistemas RAR es su aacutengulo
de vista lateral respecto a la direccioacuten de vuelo Esto permite
evitar ambiguumledades izquierda-derecha en puntos equidistantes
Concepto de Radar de Apertura Sinteacutetica
Una manera de eliminar la limitacioacuten referente a la resolucioacuten
espacial de los sistemas RAR es el uso del concepto de la
Apertura Sinteacutetica una gran antena sintetizada por
bull El movimiento de una pequentildea antena de longitud L a lo largo de
una cierta trayectoria
bull Combinando coherentemente las sentildeales recibidas y adquiridas a
diferentes intervalos espaciales separados por una distancia d
Esta combinacioacuten coherente conocida como enfocado se explica
como una compensacioacuten de la variacioacuten relativa de distancia
sensor-tierra y resulta en una resolucioacuten Δx=L2 que es
independiente de la altitud del sensor
El Radar de Apertura Sinteacutetica (SAR)
Notar que el teacutermino frac12 tiene en cuenta que las adquisiciones SAR
no son simultaacuteneas en el tiempo como seriacutea en una apertura real
de extensioacuten X
Es necesario realizar
un procesado digital de
los datos adquiridos
para
sintetizar la antena y
obtener la imagen SAR
final
El Radar de Apertura
Sinteacutetica (SAR)
De la rugosidad del aacuterea iluminada
depende la cantidad de sentildeal
reflejada hacia el radar
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
W
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
TIPOS DE REFLEXION amp ANGULO DE DEPRESION
amp TIPO DE SUPERFICIE
Superficie
plana
Superficie
rugosa
Difusa
Especular Terreno plano
(sin sentildeal
recibida)
Terreno rugoso
(sentildeal recibida)
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
REFLECTOR DIFUSO RUGOSIDAD INTERMEDIA DE TERRENO
REFLECTOR ESPECULAR SUPERFICIE PLANA
REFLECTOR DE ESQUINA
H=017-093cm
Hlt017cm
H lt 8 Sen I
Historia del SAR
bull El concepto SAR se atribuye a C Wiley de Goodyear Aircraft Corporation
(1951)
bull La primera validacioacuten experimental fue realizada por la Universidad de
Illinois (1953)
bull El primer sistema SAR operativo fue un banda X construido en 1957 por
los Willow Run Laboratories de la Universidad de Michigan para el
departamento de defensa Americano (DoD)
bull A finales de los 60 la NASA empezoacute a financiar el desarrollo de sistemas
SAR para aplicaciones civiles
bull El ERIM y el JPL llevaron a cabo el experimento Apollo Lunar Sounder
que se instaloacute exitosamente en el Apollo 17 en 1972
bull La NASA incluyoacute un SAR en banda L en el SEASAT-A (1978)
Orbitales
bullEUROPA USA y CANADA
bullALMAZ-1 (Rusia 1991) SEASAT-A (USA 1978)
bullERS-1 (ESA 1991) SIR-A (USA 1981)
bullX-SAR (AlemaniaItalia 1994) SIR-B (USA 1984)
bullERS-2 (ESA 1995) SIR-C (USA 1994)
bullSRTM (AlemaniaItalia 2000) RADARSAT-I (Canadaacute 1995)
bullASAR (ESA 2003) SRTM (USA 2000)
bullTERRASAR-X (Alemania 2007) RADARSAT-II (Canadaacute 2007)
bullCOSMO-SKYMED (Italia 2008)
bullJAPOacuteN
bullJERS-1 (1992)
bullPALSAR (2006)
Misiones y sensores SAR
Misiones y sensores SAR
ASAR instalado sobre el sateacutelite ENVISAT
Misiones y sensores SAR
Aerotransportados
EUROPA
bullEMI-SAR (Dinamarca EMI-DTU)
bullDOSAR (Alemania Dornier)
bullE-SAR (Alemania DLR)
bullAES (Alemania Aerosensing)
bullRAMSES (Francia ONERA)
bullDERA system (DERA Gran Bretantildea)
bullPHARUS (TNO Holanda)
JAPOacuteN
bullCRLNASDA system (CRLNASDA Japoacuten)
USA y CANADA
bullAIRSAR (NASAJPL USA)
bullSANDIA system (Sandia Labs USA)
bullIFSARE (Intermap Technologies USACANADA)
bullGeoSAR (NASAARPAJPLCalgis Inc California DOC USA)
Misiones y sensores SAR
Sensor E-SAR del DLR
Modos de operacioacuten
1048766 Stripmap
1048766 Spotlight
1048766 Scansar (burst)
Stripmap Modos de operacioacuten
En este caso la antena apunta en una direccioacuten fija durante el
vuelo La dimensioacuten de la imagen SAR estaacute limitada en la direccioacuten
range y en principio no estaacute condicionada en azimut
Spotlight Modos de operacioacuten
La antena del radar es enfocada durante el vuelo iluminando la
misma zona (spot) La longitud de la antena sinteacutetica es mayor
que en el caso stripmode mejorando la resolucioacuten en azimut
Imaacutegenes SAR en banda Ku (15 GHz) de 1m x 1m de resolucioacuten
procesadas en modo spotlight
Procesado Spotlight
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Radar de Apertura Real
Una caracteriacutestica importante de los sistemas RAR es su aacutengulo
de vista lateral respecto a la direccioacuten de vuelo Esto permite
evitar ambiguumledades izquierda-derecha en puntos equidistantes
Concepto de Radar de Apertura Sinteacutetica
Una manera de eliminar la limitacioacuten referente a la resolucioacuten
espacial de los sistemas RAR es el uso del concepto de la
Apertura Sinteacutetica una gran antena sintetizada por
bull El movimiento de una pequentildea antena de longitud L a lo largo de
una cierta trayectoria
bull Combinando coherentemente las sentildeales recibidas y adquiridas a
diferentes intervalos espaciales separados por una distancia d
Esta combinacioacuten coherente conocida como enfocado se explica
como una compensacioacuten de la variacioacuten relativa de distancia
sensor-tierra y resulta en una resolucioacuten Δx=L2 que es
independiente de la altitud del sensor
El Radar de Apertura Sinteacutetica (SAR)
Notar que el teacutermino frac12 tiene en cuenta que las adquisiciones SAR
no son simultaacuteneas en el tiempo como seriacutea en una apertura real
de extensioacuten X
Es necesario realizar
un procesado digital de
los datos adquiridos
para
sintetizar la antena y
obtener la imagen SAR
final
El Radar de Apertura
Sinteacutetica (SAR)
De la rugosidad del aacuterea iluminada
depende la cantidad de sentildeal
reflejada hacia el radar
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
W
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
TIPOS DE REFLEXION amp ANGULO DE DEPRESION
amp TIPO DE SUPERFICIE
Superficie
plana
Superficie
rugosa
Difusa
Especular Terreno plano
(sin sentildeal
recibida)
Terreno rugoso
(sentildeal recibida)
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
REFLECTOR DIFUSO RUGOSIDAD INTERMEDIA DE TERRENO
REFLECTOR ESPECULAR SUPERFICIE PLANA
REFLECTOR DE ESQUINA
H=017-093cm
Hlt017cm
H lt 8 Sen I
Historia del SAR
bull El concepto SAR se atribuye a C Wiley de Goodyear Aircraft Corporation
(1951)
bull La primera validacioacuten experimental fue realizada por la Universidad de
Illinois (1953)
bull El primer sistema SAR operativo fue un banda X construido en 1957 por
los Willow Run Laboratories de la Universidad de Michigan para el
departamento de defensa Americano (DoD)
bull A finales de los 60 la NASA empezoacute a financiar el desarrollo de sistemas
SAR para aplicaciones civiles
bull El ERIM y el JPL llevaron a cabo el experimento Apollo Lunar Sounder
que se instaloacute exitosamente en el Apollo 17 en 1972
bull La NASA incluyoacute un SAR en banda L en el SEASAT-A (1978)
Orbitales
bullEUROPA USA y CANADA
bullALMAZ-1 (Rusia 1991) SEASAT-A (USA 1978)
bullERS-1 (ESA 1991) SIR-A (USA 1981)
bullX-SAR (AlemaniaItalia 1994) SIR-B (USA 1984)
bullERS-2 (ESA 1995) SIR-C (USA 1994)
bullSRTM (AlemaniaItalia 2000) RADARSAT-I (Canadaacute 1995)
bullASAR (ESA 2003) SRTM (USA 2000)
bullTERRASAR-X (Alemania 2007) RADARSAT-II (Canadaacute 2007)
bullCOSMO-SKYMED (Italia 2008)
bullJAPOacuteN
bullJERS-1 (1992)
bullPALSAR (2006)
Misiones y sensores SAR
Misiones y sensores SAR
ASAR instalado sobre el sateacutelite ENVISAT
Misiones y sensores SAR
Aerotransportados
EUROPA
bullEMI-SAR (Dinamarca EMI-DTU)
bullDOSAR (Alemania Dornier)
bullE-SAR (Alemania DLR)
bullAES (Alemania Aerosensing)
bullRAMSES (Francia ONERA)
bullDERA system (DERA Gran Bretantildea)
bullPHARUS (TNO Holanda)
JAPOacuteN
bullCRLNASDA system (CRLNASDA Japoacuten)
USA y CANADA
bullAIRSAR (NASAJPL USA)
bullSANDIA system (Sandia Labs USA)
bullIFSARE (Intermap Technologies USACANADA)
bullGeoSAR (NASAARPAJPLCalgis Inc California DOC USA)
Misiones y sensores SAR
Sensor E-SAR del DLR
Modos de operacioacuten
1048766 Stripmap
1048766 Spotlight
1048766 Scansar (burst)
Stripmap Modos de operacioacuten
En este caso la antena apunta en una direccioacuten fija durante el
vuelo La dimensioacuten de la imagen SAR estaacute limitada en la direccioacuten
range y en principio no estaacute condicionada en azimut
Spotlight Modos de operacioacuten
La antena del radar es enfocada durante el vuelo iluminando la
misma zona (spot) La longitud de la antena sinteacutetica es mayor
que en el caso stripmode mejorando la resolucioacuten en azimut
Imaacutegenes SAR en banda Ku (15 GHz) de 1m x 1m de resolucioacuten
procesadas en modo spotlight
Procesado Spotlight
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Concepto de Radar de Apertura Sinteacutetica
Una manera de eliminar la limitacioacuten referente a la resolucioacuten
espacial de los sistemas RAR es el uso del concepto de la
Apertura Sinteacutetica una gran antena sintetizada por
bull El movimiento de una pequentildea antena de longitud L a lo largo de
una cierta trayectoria
bull Combinando coherentemente las sentildeales recibidas y adquiridas a
diferentes intervalos espaciales separados por una distancia d
Esta combinacioacuten coherente conocida como enfocado se explica
como una compensacioacuten de la variacioacuten relativa de distancia
sensor-tierra y resulta en una resolucioacuten Δx=L2 que es
independiente de la altitud del sensor
El Radar de Apertura Sinteacutetica (SAR)
Notar que el teacutermino frac12 tiene en cuenta que las adquisiciones SAR
no son simultaacuteneas en el tiempo como seriacutea en una apertura real
de extensioacuten X
Es necesario realizar
un procesado digital de
los datos adquiridos
para
sintetizar la antena y
obtener la imagen SAR
final
El Radar de Apertura
Sinteacutetica (SAR)
De la rugosidad del aacuterea iluminada
depende la cantidad de sentildeal
reflejada hacia el radar
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
W
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
TIPOS DE REFLEXION amp ANGULO DE DEPRESION
amp TIPO DE SUPERFICIE
Superficie
plana
Superficie
rugosa
Difusa
Especular Terreno plano
(sin sentildeal
recibida)
Terreno rugoso
(sentildeal recibida)
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
REFLECTOR DIFUSO RUGOSIDAD INTERMEDIA DE TERRENO
REFLECTOR ESPECULAR SUPERFICIE PLANA
REFLECTOR DE ESQUINA
H=017-093cm
Hlt017cm
H lt 8 Sen I
Historia del SAR
bull El concepto SAR se atribuye a C Wiley de Goodyear Aircraft Corporation
(1951)
bull La primera validacioacuten experimental fue realizada por la Universidad de
Illinois (1953)
bull El primer sistema SAR operativo fue un banda X construido en 1957 por
los Willow Run Laboratories de la Universidad de Michigan para el
departamento de defensa Americano (DoD)
bull A finales de los 60 la NASA empezoacute a financiar el desarrollo de sistemas
SAR para aplicaciones civiles
bull El ERIM y el JPL llevaron a cabo el experimento Apollo Lunar Sounder
que se instaloacute exitosamente en el Apollo 17 en 1972
bull La NASA incluyoacute un SAR en banda L en el SEASAT-A (1978)
Orbitales
bullEUROPA USA y CANADA
bullALMAZ-1 (Rusia 1991) SEASAT-A (USA 1978)
bullERS-1 (ESA 1991) SIR-A (USA 1981)
bullX-SAR (AlemaniaItalia 1994) SIR-B (USA 1984)
bullERS-2 (ESA 1995) SIR-C (USA 1994)
bullSRTM (AlemaniaItalia 2000) RADARSAT-I (Canadaacute 1995)
bullASAR (ESA 2003) SRTM (USA 2000)
bullTERRASAR-X (Alemania 2007) RADARSAT-II (Canadaacute 2007)
bullCOSMO-SKYMED (Italia 2008)
bullJAPOacuteN
bullJERS-1 (1992)
bullPALSAR (2006)
Misiones y sensores SAR
Misiones y sensores SAR
ASAR instalado sobre el sateacutelite ENVISAT
Misiones y sensores SAR
Aerotransportados
EUROPA
bullEMI-SAR (Dinamarca EMI-DTU)
bullDOSAR (Alemania Dornier)
bullE-SAR (Alemania DLR)
bullAES (Alemania Aerosensing)
bullRAMSES (Francia ONERA)
bullDERA system (DERA Gran Bretantildea)
bullPHARUS (TNO Holanda)
JAPOacuteN
bullCRLNASDA system (CRLNASDA Japoacuten)
USA y CANADA
bullAIRSAR (NASAJPL USA)
bullSANDIA system (Sandia Labs USA)
bullIFSARE (Intermap Technologies USACANADA)
bullGeoSAR (NASAARPAJPLCalgis Inc California DOC USA)
Misiones y sensores SAR
Sensor E-SAR del DLR
Modos de operacioacuten
1048766 Stripmap
1048766 Spotlight
1048766 Scansar (burst)
Stripmap Modos de operacioacuten
En este caso la antena apunta en una direccioacuten fija durante el
vuelo La dimensioacuten de la imagen SAR estaacute limitada en la direccioacuten
range y en principio no estaacute condicionada en azimut
Spotlight Modos de operacioacuten
La antena del radar es enfocada durante el vuelo iluminando la
misma zona (spot) La longitud de la antena sinteacutetica es mayor
que en el caso stripmode mejorando la resolucioacuten en azimut
Imaacutegenes SAR en banda Ku (15 GHz) de 1m x 1m de resolucioacuten
procesadas en modo spotlight
Procesado Spotlight
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
El Radar de Apertura Sinteacutetica (SAR)
Notar que el teacutermino frac12 tiene en cuenta que las adquisiciones SAR
no son simultaacuteneas en el tiempo como seriacutea en una apertura real
de extensioacuten X
Es necesario realizar
un procesado digital de
los datos adquiridos
para
sintetizar la antena y
obtener la imagen SAR
final
El Radar de Apertura
Sinteacutetica (SAR)
De la rugosidad del aacuterea iluminada
depende la cantidad de sentildeal
reflejada hacia el radar
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
W
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
TIPOS DE REFLEXION amp ANGULO DE DEPRESION
amp TIPO DE SUPERFICIE
Superficie
plana
Superficie
rugosa
Difusa
Especular Terreno plano
(sin sentildeal
recibida)
Terreno rugoso
(sentildeal recibida)
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
REFLECTOR DIFUSO RUGOSIDAD INTERMEDIA DE TERRENO
REFLECTOR ESPECULAR SUPERFICIE PLANA
REFLECTOR DE ESQUINA
H=017-093cm
Hlt017cm
H lt 8 Sen I
Historia del SAR
bull El concepto SAR se atribuye a C Wiley de Goodyear Aircraft Corporation
(1951)
bull La primera validacioacuten experimental fue realizada por la Universidad de
Illinois (1953)
bull El primer sistema SAR operativo fue un banda X construido en 1957 por
los Willow Run Laboratories de la Universidad de Michigan para el
departamento de defensa Americano (DoD)
bull A finales de los 60 la NASA empezoacute a financiar el desarrollo de sistemas
SAR para aplicaciones civiles
bull El ERIM y el JPL llevaron a cabo el experimento Apollo Lunar Sounder
que se instaloacute exitosamente en el Apollo 17 en 1972
bull La NASA incluyoacute un SAR en banda L en el SEASAT-A (1978)
Orbitales
bullEUROPA USA y CANADA
bullALMAZ-1 (Rusia 1991) SEASAT-A (USA 1978)
bullERS-1 (ESA 1991) SIR-A (USA 1981)
bullX-SAR (AlemaniaItalia 1994) SIR-B (USA 1984)
bullERS-2 (ESA 1995) SIR-C (USA 1994)
bullSRTM (AlemaniaItalia 2000) RADARSAT-I (Canadaacute 1995)
bullASAR (ESA 2003) SRTM (USA 2000)
bullTERRASAR-X (Alemania 2007) RADARSAT-II (Canadaacute 2007)
bullCOSMO-SKYMED (Italia 2008)
bullJAPOacuteN
bullJERS-1 (1992)
bullPALSAR (2006)
Misiones y sensores SAR
Misiones y sensores SAR
ASAR instalado sobre el sateacutelite ENVISAT
Misiones y sensores SAR
Aerotransportados
EUROPA
bullEMI-SAR (Dinamarca EMI-DTU)
bullDOSAR (Alemania Dornier)
bullE-SAR (Alemania DLR)
bullAES (Alemania Aerosensing)
bullRAMSES (Francia ONERA)
bullDERA system (DERA Gran Bretantildea)
bullPHARUS (TNO Holanda)
JAPOacuteN
bullCRLNASDA system (CRLNASDA Japoacuten)
USA y CANADA
bullAIRSAR (NASAJPL USA)
bullSANDIA system (Sandia Labs USA)
bullIFSARE (Intermap Technologies USACANADA)
bullGeoSAR (NASAARPAJPLCalgis Inc California DOC USA)
Misiones y sensores SAR
Sensor E-SAR del DLR
Modos de operacioacuten
1048766 Stripmap
1048766 Spotlight
1048766 Scansar (burst)
Stripmap Modos de operacioacuten
En este caso la antena apunta en una direccioacuten fija durante el
vuelo La dimensioacuten de la imagen SAR estaacute limitada en la direccioacuten
range y en principio no estaacute condicionada en azimut
Spotlight Modos de operacioacuten
La antena del radar es enfocada durante el vuelo iluminando la
misma zona (spot) La longitud de la antena sinteacutetica es mayor
que en el caso stripmode mejorando la resolucioacuten en azimut
Imaacutegenes SAR en banda Ku (15 GHz) de 1m x 1m de resolucioacuten
procesadas en modo spotlight
Procesado Spotlight
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Es necesario realizar
un procesado digital de
los datos adquiridos
para
sintetizar la antena y
obtener la imagen SAR
final
El Radar de Apertura
Sinteacutetica (SAR)
De la rugosidad del aacuterea iluminada
depende la cantidad de sentildeal
reflejada hacia el radar
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
W
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
TIPOS DE REFLEXION amp ANGULO DE DEPRESION
amp TIPO DE SUPERFICIE
Superficie
plana
Superficie
rugosa
Difusa
Especular Terreno plano
(sin sentildeal
recibida)
Terreno rugoso
(sentildeal recibida)
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
REFLECTOR DIFUSO RUGOSIDAD INTERMEDIA DE TERRENO
REFLECTOR ESPECULAR SUPERFICIE PLANA
REFLECTOR DE ESQUINA
H=017-093cm
Hlt017cm
H lt 8 Sen I
Historia del SAR
bull El concepto SAR se atribuye a C Wiley de Goodyear Aircraft Corporation
(1951)
bull La primera validacioacuten experimental fue realizada por la Universidad de
Illinois (1953)
bull El primer sistema SAR operativo fue un banda X construido en 1957 por
los Willow Run Laboratories de la Universidad de Michigan para el
departamento de defensa Americano (DoD)
bull A finales de los 60 la NASA empezoacute a financiar el desarrollo de sistemas
SAR para aplicaciones civiles
bull El ERIM y el JPL llevaron a cabo el experimento Apollo Lunar Sounder
que se instaloacute exitosamente en el Apollo 17 en 1972
bull La NASA incluyoacute un SAR en banda L en el SEASAT-A (1978)
Orbitales
bullEUROPA USA y CANADA
bullALMAZ-1 (Rusia 1991) SEASAT-A (USA 1978)
bullERS-1 (ESA 1991) SIR-A (USA 1981)
bullX-SAR (AlemaniaItalia 1994) SIR-B (USA 1984)
bullERS-2 (ESA 1995) SIR-C (USA 1994)
bullSRTM (AlemaniaItalia 2000) RADARSAT-I (Canadaacute 1995)
bullASAR (ESA 2003) SRTM (USA 2000)
bullTERRASAR-X (Alemania 2007) RADARSAT-II (Canadaacute 2007)
bullCOSMO-SKYMED (Italia 2008)
bullJAPOacuteN
bullJERS-1 (1992)
bullPALSAR (2006)
Misiones y sensores SAR
Misiones y sensores SAR
ASAR instalado sobre el sateacutelite ENVISAT
Misiones y sensores SAR
Aerotransportados
EUROPA
bullEMI-SAR (Dinamarca EMI-DTU)
bullDOSAR (Alemania Dornier)
bullE-SAR (Alemania DLR)
bullAES (Alemania Aerosensing)
bullRAMSES (Francia ONERA)
bullDERA system (DERA Gran Bretantildea)
bullPHARUS (TNO Holanda)
JAPOacuteN
bullCRLNASDA system (CRLNASDA Japoacuten)
USA y CANADA
bullAIRSAR (NASAJPL USA)
bullSANDIA system (Sandia Labs USA)
bullIFSARE (Intermap Technologies USACANADA)
bullGeoSAR (NASAARPAJPLCalgis Inc California DOC USA)
Misiones y sensores SAR
Sensor E-SAR del DLR
Modos de operacioacuten
1048766 Stripmap
1048766 Spotlight
1048766 Scansar (burst)
Stripmap Modos de operacioacuten
En este caso la antena apunta en una direccioacuten fija durante el
vuelo La dimensioacuten de la imagen SAR estaacute limitada en la direccioacuten
range y en principio no estaacute condicionada en azimut
Spotlight Modos de operacioacuten
La antena del radar es enfocada durante el vuelo iluminando la
misma zona (spot) La longitud de la antena sinteacutetica es mayor
que en el caso stripmode mejorando la resolucioacuten en azimut
Imaacutegenes SAR en banda Ku (15 GHz) de 1m x 1m de resolucioacuten
procesadas en modo spotlight
Procesado Spotlight
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
De la rugosidad del aacuterea iluminada
depende la cantidad de sentildeal
reflejada hacia el radar
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
W
90
deg
60
deg
45
deg
30
deg
TIPOS DE REFLEXION amp ANGULO DE DEPRESION
amp TIPO DE SUPERFICIE
Superficie
plana
Superficie
rugosa
Difusa
Especular Terreno plano
(sin sentildeal
recibida)
Terreno rugoso
(sentildeal recibida)
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
REFLECTOR DIFUSO RUGOSIDAD INTERMEDIA DE TERRENO
REFLECTOR ESPECULAR SUPERFICIE PLANA
REFLECTOR DE ESQUINA
H=017-093cm
Hlt017cm
H lt 8 Sen I
Historia del SAR
bull El concepto SAR se atribuye a C Wiley de Goodyear Aircraft Corporation
(1951)
bull La primera validacioacuten experimental fue realizada por la Universidad de
Illinois (1953)
bull El primer sistema SAR operativo fue un banda X construido en 1957 por
los Willow Run Laboratories de la Universidad de Michigan para el
departamento de defensa Americano (DoD)
bull A finales de los 60 la NASA empezoacute a financiar el desarrollo de sistemas
SAR para aplicaciones civiles
bull El ERIM y el JPL llevaron a cabo el experimento Apollo Lunar Sounder
que se instaloacute exitosamente en el Apollo 17 en 1972
bull La NASA incluyoacute un SAR en banda L en el SEASAT-A (1978)
Orbitales
bullEUROPA USA y CANADA
bullALMAZ-1 (Rusia 1991) SEASAT-A (USA 1978)
bullERS-1 (ESA 1991) SIR-A (USA 1981)
bullX-SAR (AlemaniaItalia 1994) SIR-B (USA 1984)
bullERS-2 (ESA 1995) SIR-C (USA 1994)
bullSRTM (AlemaniaItalia 2000) RADARSAT-I (Canadaacute 1995)
bullASAR (ESA 2003) SRTM (USA 2000)
bullTERRASAR-X (Alemania 2007) RADARSAT-II (Canadaacute 2007)
bullCOSMO-SKYMED (Italia 2008)
bullJAPOacuteN
bullJERS-1 (1992)
bullPALSAR (2006)
Misiones y sensores SAR
Misiones y sensores SAR
ASAR instalado sobre el sateacutelite ENVISAT
Misiones y sensores SAR
Aerotransportados
EUROPA
bullEMI-SAR (Dinamarca EMI-DTU)
bullDOSAR (Alemania Dornier)
bullE-SAR (Alemania DLR)
bullAES (Alemania Aerosensing)
bullRAMSES (Francia ONERA)
bullDERA system (DERA Gran Bretantildea)
bullPHARUS (TNO Holanda)
JAPOacuteN
bullCRLNASDA system (CRLNASDA Japoacuten)
USA y CANADA
bullAIRSAR (NASAJPL USA)
bullSANDIA system (Sandia Labs USA)
bullIFSARE (Intermap Technologies USACANADA)
bullGeoSAR (NASAARPAJPLCalgis Inc California DOC USA)
Misiones y sensores SAR
Sensor E-SAR del DLR
Modos de operacioacuten
1048766 Stripmap
1048766 Spotlight
1048766 Scansar (burst)
Stripmap Modos de operacioacuten
En este caso la antena apunta en una direccioacuten fija durante el
vuelo La dimensioacuten de la imagen SAR estaacute limitada en la direccioacuten
range y en principio no estaacute condicionada en azimut
Spotlight Modos de operacioacuten
La antena del radar es enfocada durante el vuelo iluminando la
misma zona (spot) La longitud de la antena sinteacutetica es mayor
que en el caso stripmode mejorando la resolucioacuten en azimut
Imaacutegenes SAR en banda Ku (15 GHz) de 1m x 1m de resolucioacuten
procesadas en modo spotlight
Procesado Spotlight
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
0
100
REFLECTOR DIFUSO RUGOSIDAD INTERMEDIA DE TERRENO
REFLECTOR ESPECULAR SUPERFICIE PLANA
REFLECTOR DE ESQUINA
H=017-093cm
Hlt017cm
H lt 8 Sen I
Historia del SAR
bull El concepto SAR se atribuye a C Wiley de Goodyear Aircraft Corporation
(1951)
bull La primera validacioacuten experimental fue realizada por la Universidad de
Illinois (1953)
bull El primer sistema SAR operativo fue un banda X construido en 1957 por
los Willow Run Laboratories de la Universidad de Michigan para el
departamento de defensa Americano (DoD)
bull A finales de los 60 la NASA empezoacute a financiar el desarrollo de sistemas
SAR para aplicaciones civiles
bull El ERIM y el JPL llevaron a cabo el experimento Apollo Lunar Sounder
que se instaloacute exitosamente en el Apollo 17 en 1972
bull La NASA incluyoacute un SAR en banda L en el SEASAT-A (1978)
Orbitales
bullEUROPA USA y CANADA
bullALMAZ-1 (Rusia 1991) SEASAT-A (USA 1978)
bullERS-1 (ESA 1991) SIR-A (USA 1981)
bullX-SAR (AlemaniaItalia 1994) SIR-B (USA 1984)
bullERS-2 (ESA 1995) SIR-C (USA 1994)
bullSRTM (AlemaniaItalia 2000) RADARSAT-I (Canadaacute 1995)
bullASAR (ESA 2003) SRTM (USA 2000)
bullTERRASAR-X (Alemania 2007) RADARSAT-II (Canadaacute 2007)
bullCOSMO-SKYMED (Italia 2008)
bullJAPOacuteN
bullJERS-1 (1992)
bullPALSAR (2006)
Misiones y sensores SAR
Misiones y sensores SAR
ASAR instalado sobre el sateacutelite ENVISAT
Misiones y sensores SAR
Aerotransportados
EUROPA
bullEMI-SAR (Dinamarca EMI-DTU)
bullDOSAR (Alemania Dornier)
bullE-SAR (Alemania DLR)
bullAES (Alemania Aerosensing)
bullRAMSES (Francia ONERA)
bullDERA system (DERA Gran Bretantildea)
bullPHARUS (TNO Holanda)
JAPOacuteN
bullCRLNASDA system (CRLNASDA Japoacuten)
USA y CANADA
bullAIRSAR (NASAJPL USA)
bullSANDIA system (Sandia Labs USA)
bullIFSARE (Intermap Technologies USACANADA)
bullGeoSAR (NASAARPAJPLCalgis Inc California DOC USA)
Misiones y sensores SAR
Sensor E-SAR del DLR
Modos de operacioacuten
1048766 Stripmap
1048766 Spotlight
1048766 Scansar (burst)
Stripmap Modos de operacioacuten
En este caso la antena apunta en una direccioacuten fija durante el
vuelo La dimensioacuten de la imagen SAR estaacute limitada en la direccioacuten
range y en principio no estaacute condicionada en azimut
Spotlight Modos de operacioacuten
La antena del radar es enfocada durante el vuelo iluminando la
misma zona (spot) La longitud de la antena sinteacutetica es mayor
que en el caso stripmode mejorando la resolucioacuten en azimut
Imaacutegenes SAR en banda Ku (15 GHz) de 1m x 1m de resolucioacuten
procesadas en modo spotlight
Procesado Spotlight
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Historia del SAR
bull El concepto SAR se atribuye a C Wiley de Goodyear Aircraft Corporation
(1951)
bull La primera validacioacuten experimental fue realizada por la Universidad de
Illinois (1953)
bull El primer sistema SAR operativo fue un banda X construido en 1957 por
los Willow Run Laboratories de la Universidad de Michigan para el
departamento de defensa Americano (DoD)
bull A finales de los 60 la NASA empezoacute a financiar el desarrollo de sistemas
SAR para aplicaciones civiles
bull El ERIM y el JPL llevaron a cabo el experimento Apollo Lunar Sounder
que se instaloacute exitosamente en el Apollo 17 en 1972
bull La NASA incluyoacute un SAR en banda L en el SEASAT-A (1978)
Orbitales
bullEUROPA USA y CANADA
bullALMAZ-1 (Rusia 1991) SEASAT-A (USA 1978)
bullERS-1 (ESA 1991) SIR-A (USA 1981)
bullX-SAR (AlemaniaItalia 1994) SIR-B (USA 1984)
bullERS-2 (ESA 1995) SIR-C (USA 1994)
bullSRTM (AlemaniaItalia 2000) RADARSAT-I (Canadaacute 1995)
bullASAR (ESA 2003) SRTM (USA 2000)
bullTERRASAR-X (Alemania 2007) RADARSAT-II (Canadaacute 2007)
bullCOSMO-SKYMED (Italia 2008)
bullJAPOacuteN
bullJERS-1 (1992)
bullPALSAR (2006)
Misiones y sensores SAR
Misiones y sensores SAR
ASAR instalado sobre el sateacutelite ENVISAT
Misiones y sensores SAR
Aerotransportados
EUROPA
bullEMI-SAR (Dinamarca EMI-DTU)
bullDOSAR (Alemania Dornier)
bullE-SAR (Alemania DLR)
bullAES (Alemania Aerosensing)
bullRAMSES (Francia ONERA)
bullDERA system (DERA Gran Bretantildea)
bullPHARUS (TNO Holanda)
JAPOacuteN
bullCRLNASDA system (CRLNASDA Japoacuten)
USA y CANADA
bullAIRSAR (NASAJPL USA)
bullSANDIA system (Sandia Labs USA)
bullIFSARE (Intermap Technologies USACANADA)
bullGeoSAR (NASAARPAJPLCalgis Inc California DOC USA)
Misiones y sensores SAR
Sensor E-SAR del DLR
Modos de operacioacuten
1048766 Stripmap
1048766 Spotlight
1048766 Scansar (burst)
Stripmap Modos de operacioacuten
En este caso la antena apunta en una direccioacuten fija durante el
vuelo La dimensioacuten de la imagen SAR estaacute limitada en la direccioacuten
range y en principio no estaacute condicionada en azimut
Spotlight Modos de operacioacuten
La antena del radar es enfocada durante el vuelo iluminando la
misma zona (spot) La longitud de la antena sinteacutetica es mayor
que en el caso stripmode mejorando la resolucioacuten en azimut
Imaacutegenes SAR en banda Ku (15 GHz) de 1m x 1m de resolucioacuten
procesadas en modo spotlight
Procesado Spotlight
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Orbitales
bullEUROPA USA y CANADA
bullALMAZ-1 (Rusia 1991) SEASAT-A (USA 1978)
bullERS-1 (ESA 1991) SIR-A (USA 1981)
bullX-SAR (AlemaniaItalia 1994) SIR-B (USA 1984)
bullERS-2 (ESA 1995) SIR-C (USA 1994)
bullSRTM (AlemaniaItalia 2000) RADARSAT-I (Canadaacute 1995)
bullASAR (ESA 2003) SRTM (USA 2000)
bullTERRASAR-X (Alemania 2007) RADARSAT-II (Canadaacute 2007)
bullCOSMO-SKYMED (Italia 2008)
bullJAPOacuteN
bullJERS-1 (1992)
bullPALSAR (2006)
Misiones y sensores SAR
Misiones y sensores SAR
ASAR instalado sobre el sateacutelite ENVISAT
Misiones y sensores SAR
Aerotransportados
EUROPA
bullEMI-SAR (Dinamarca EMI-DTU)
bullDOSAR (Alemania Dornier)
bullE-SAR (Alemania DLR)
bullAES (Alemania Aerosensing)
bullRAMSES (Francia ONERA)
bullDERA system (DERA Gran Bretantildea)
bullPHARUS (TNO Holanda)
JAPOacuteN
bullCRLNASDA system (CRLNASDA Japoacuten)
USA y CANADA
bullAIRSAR (NASAJPL USA)
bullSANDIA system (Sandia Labs USA)
bullIFSARE (Intermap Technologies USACANADA)
bullGeoSAR (NASAARPAJPLCalgis Inc California DOC USA)
Misiones y sensores SAR
Sensor E-SAR del DLR
Modos de operacioacuten
1048766 Stripmap
1048766 Spotlight
1048766 Scansar (burst)
Stripmap Modos de operacioacuten
En este caso la antena apunta en una direccioacuten fija durante el
vuelo La dimensioacuten de la imagen SAR estaacute limitada en la direccioacuten
range y en principio no estaacute condicionada en azimut
Spotlight Modos de operacioacuten
La antena del radar es enfocada durante el vuelo iluminando la
misma zona (spot) La longitud de la antena sinteacutetica es mayor
que en el caso stripmode mejorando la resolucioacuten en azimut
Imaacutegenes SAR en banda Ku (15 GHz) de 1m x 1m de resolucioacuten
procesadas en modo spotlight
Procesado Spotlight
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Misiones y sensores SAR
ASAR instalado sobre el sateacutelite ENVISAT
Misiones y sensores SAR
Aerotransportados
EUROPA
bullEMI-SAR (Dinamarca EMI-DTU)
bullDOSAR (Alemania Dornier)
bullE-SAR (Alemania DLR)
bullAES (Alemania Aerosensing)
bullRAMSES (Francia ONERA)
bullDERA system (DERA Gran Bretantildea)
bullPHARUS (TNO Holanda)
JAPOacuteN
bullCRLNASDA system (CRLNASDA Japoacuten)
USA y CANADA
bullAIRSAR (NASAJPL USA)
bullSANDIA system (Sandia Labs USA)
bullIFSARE (Intermap Technologies USACANADA)
bullGeoSAR (NASAARPAJPLCalgis Inc California DOC USA)
Misiones y sensores SAR
Sensor E-SAR del DLR
Modos de operacioacuten
1048766 Stripmap
1048766 Spotlight
1048766 Scansar (burst)
Stripmap Modos de operacioacuten
En este caso la antena apunta en una direccioacuten fija durante el
vuelo La dimensioacuten de la imagen SAR estaacute limitada en la direccioacuten
range y en principio no estaacute condicionada en azimut
Spotlight Modos de operacioacuten
La antena del radar es enfocada durante el vuelo iluminando la
misma zona (spot) La longitud de la antena sinteacutetica es mayor
que en el caso stripmode mejorando la resolucioacuten en azimut
Imaacutegenes SAR en banda Ku (15 GHz) de 1m x 1m de resolucioacuten
procesadas en modo spotlight
Procesado Spotlight
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Misiones y sensores SAR
Aerotransportados
EUROPA
bullEMI-SAR (Dinamarca EMI-DTU)
bullDOSAR (Alemania Dornier)
bullE-SAR (Alemania DLR)
bullAES (Alemania Aerosensing)
bullRAMSES (Francia ONERA)
bullDERA system (DERA Gran Bretantildea)
bullPHARUS (TNO Holanda)
JAPOacuteN
bullCRLNASDA system (CRLNASDA Japoacuten)
USA y CANADA
bullAIRSAR (NASAJPL USA)
bullSANDIA system (Sandia Labs USA)
bullIFSARE (Intermap Technologies USACANADA)
bullGeoSAR (NASAARPAJPLCalgis Inc California DOC USA)
Misiones y sensores SAR
Sensor E-SAR del DLR
Modos de operacioacuten
1048766 Stripmap
1048766 Spotlight
1048766 Scansar (burst)
Stripmap Modos de operacioacuten
En este caso la antena apunta en una direccioacuten fija durante el
vuelo La dimensioacuten de la imagen SAR estaacute limitada en la direccioacuten
range y en principio no estaacute condicionada en azimut
Spotlight Modos de operacioacuten
La antena del radar es enfocada durante el vuelo iluminando la
misma zona (spot) La longitud de la antena sinteacutetica es mayor
que en el caso stripmode mejorando la resolucioacuten en azimut
Imaacutegenes SAR en banda Ku (15 GHz) de 1m x 1m de resolucioacuten
procesadas en modo spotlight
Procesado Spotlight
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Misiones y sensores SAR
Sensor E-SAR del DLR
Modos de operacioacuten
1048766 Stripmap
1048766 Spotlight
1048766 Scansar (burst)
Stripmap Modos de operacioacuten
En este caso la antena apunta en una direccioacuten fija durante el
vuelo La dimensioacuten de la imagen SAR estaacute limitada en la direccioacuten
range y en principio no estaacute condicionada en azimut
Spotlight Modos de operacioacuten
La antena del radar es enfocada durante el vuelo iluminando la
misma zona (spot) La longitud de la antena sinteacutetica es mayor
que en el caso stripmode mejorando la resolucioacuten en azimut
Imaacutegenes SAR en banda Ku (15 GHz) de 1m x 1m de resolucioacuten
procesadas en modo spotlight
Procesado Spotlight
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Modos de operacioacuten
1048766 Stripmap
1048766 Spotlight
1048766 Scansar (burst)
Stripmap Modos de operacioacuten
En este caso la antena apunta en una direccioacuten fija durante el
vuelo La dimensioacuten de la imagen SAR estaacute limitada en la direccioacuten
range y en principio no estaacute condicionada en azimut
Spotlight Modos de operacioacuten
La antena del radar es enfocada durante el vuelo iluminando la
misma zona (spot) La longitud de la antena sinteacutetica es mayor
que en el caso stripmode mejorando la resolucioacuten en azimut
Imaacutegenes SAR en banda Ku (15 GHz) de 1m x 1m de resolucioacuten
procesadas en modo spotlight
Procesado Spotlight
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Stripmap Modos de operacioacuten
En este caso la antena apunta en una direccioacuten fija durante el
vuelo La dimensioacuten de la imagen SAR estaacute limitada en la direccioacuten
range y en principio no estaacute condicionada en azimut
Spotlight Modos de operacioacuten
La antena del radar es enfocada durante el vuelo iluminando la
misma zona (spot) La longitud de la antena sinteacutetica es mayor
que en el caso stripmode mejorando la resolucioacuten en azimut
Imaacutegenes SAR en banda Ku (15 GHz) de 1m x 1m de resolucioacuten
procesadas en modo spotlight
Procesado Spotlight
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Spotlight Modos de operacioacuten
La antena del radar es enfocada durante el vuelo iluminando la
misma zona (spot) La longitud de la antena sinteacutetica es mayor
que en el caso stripmode mejorando la resolucioacuten en azimut
Imaacutegenes SAR en banda Ku (15 GHz) de 1m x 1m de resolucioacuten
procesadas en modo spotlight
Procesado Spotlight
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Imaacutegenes SAR en banda Ku (15 GHz) de 1m x 1m de resolucioacuten
procesadas en modo spotlight
Procesado Spotlight
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Procesado Spotlight - Cucuta
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Modos de operacioacuten Scansar
Este modo permite aumentar la dimensioacuten range de la imagen al
cambiar perioacutedicamente la direccioacuten del haz de la antena E contrapartida se
pierde resolucioacuten en azimut
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Resoluciones geomeacutetricas Geometriacutea del sistema SAR
Se considera una geometriacutea en coordenadas ciliacutendricas (xrθ)
donde x es azimuth r es range (o slant range) y θ el aacutengulo de
visioacuten
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Resoluciones geomeacutetricas
Resolucioacuten range
bull τ es la duracioacuten temporal del pulso electromagneacutetico transmitido
bull Δr es la resolucioacuten range (la miacutenima distancia entre dos objetos
que pueden ser discriminados)
P longitud del pulsos
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Resolucioacuten range
Resoluciones geomeacutetricas
donde es el ancho de banda del pulso
Es importante destacar que una mejora en la resolucioacuten implica una reduccioacuten de τ
esto resulta en unos requerimientos de potencia de pico mucho mayores
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Resolucioacuten azimut
La alta resolucioacuten en azimut se consigue utilizando el concepto de apertura sinteacutetica Se
sintetiza una gran antena mediante el movimiento de una maacutes pequentildea de dimensioacuten L
Esto se consigue mediante la combinacioacuten coherente de los ecos recibidos en
diferentes posiciones espaciadas por una distancia d
A haz de la antena
1 2 no se pueden resolver
3 y 4 si que se puede
Resoluciones geomeacutetricas
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Imagen SAR enfocada
bull Amplitud de imagen ERS
enfocada
bull Delta del Ebro
Catalunya
Resoluciones geomeacutetricas
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Distorsiones geomeacutetricas
bull Las imaacutegenes SAR son geomeacutetricamente diferentes de una imagen oacuteptica
bull Debido a la geometriacutea slant range y al modo de operacioacuten del radar (medicioacuten de
distancias) las imaacutegenes SAR parecen estar distorsionadas
Altura de vuelo
Aacutengulo de depresioacuten
Borde cercano del Aacutengulo de incidencia
Borde lejano del Aacutengulo de incidencia
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Distorsiones geomeacutetricas
En algunas aplicaciones el uso de imaacutegenes SAR en coordenadas azimut y
range estaacute limitado por estas distorsiones geomeacutetricas Por ejemplo si la
zona iluminada es plana una resolucioacuten constante Δr (slant range) no se
corresponde con una resolucioacuten constante Δy (ground range)
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Angulo de incideacutencia
El aacutengulo de incidencia describe la relacioacuten entre la iluminacioacuten SAR y la superficie
del suelo Especiacuteficamente es el aacutengulo entre el haz y el objeto El aacutengulo de
incidencia ayuda a determinar la apariencia del objeto en una imagen
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Distorsiones geomeacutetricas
Imaacutegenes SAR iluminadas desde distintas direcciones
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita ascendente)
Imagen ERS del Monte Etna (oacuterbita descendente)
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Aacutengulo de incidencia
Debido a su mayor altitud los aacutengulos de
incidencia para los sensores en sateacutelites
variacutean menos que los instalados en avioacuten
Esto conduce a una iluminacioacuten maacutes
uniforme en imaacutegenes de sateacutelite que las
de avioacuten
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Imagen radar sin corregir
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Comparacioacuten VIRSAR
Un raacutepido vistazo a una imagen radar y una imagen visible revelaraacute diferencias
obvias no soacutelo en la respuesta de estos objetos sino tambieacuten en su posicioacuten
relativa
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Distorsiones geomeacutetricas
La situacioacuten se complica cuando estamos iluminando una
superficie con pendiente α Los tres casos de intereacutes son
bull Foreshortening (Escorzo)
bull Layover
bull Shadow
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Se corresponde con un efecto de compresioacuten de la celda de
resolucioacuten que se acentuacutea con la pendiente del terreno (-θ ltα lt θ )
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Distorsiones geomeacutetricas Foreshortening (Escorzo)
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Distorsiones geomeacutetricas Layover
Causa una inversioacuten de la geometriacutea de la imagen (α ge θ ) Los picos de las montantildeas
con una fuerte pendiente aparecen antes que sus bases en la geometriacutea slant-range
causando una importante distorsioacuten Un caso particular es el representado por la
situacioacuten (α = θ ) que resulta en una compresioacuten de la pendiente de la montantildea en un
soacutelo pixel
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Layover Distorsiones geomeacutetricas
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Georreferenciacioacuten de los datos
Referencia Cartograacutefica
(proyeccioacuten UTM)
Geometriacutea SAR
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Distorsiones geomeacutetricas
En este caso la zona afectada no refleja sentildeal y queda representada como un
aacuterea sin reflectividad en la imagen SAR final
Shadow
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Shadow Distorsiones geomeacutetricas
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Cuando un objeto es iluminado por una onda electromagneacutetica se
produce una dispersioacuten de la sentildeal incidente en diversas direcciones
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
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Operativo desde junio 21 de 2010
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Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS caracteriza las propiedades de dispersioacuten del objeto que dependen de su
tamantildeo forma y orientacioacuten asiacute como de la longitud de onda y la polarizacioacuten de la
sentildeal incidente
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de reflectores en forma de triedro usados como dispersores de
referencia en las imaacutegenes SAR
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Ejemplo de reflectores en una imagen SAR aerotransportada en banda X
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
La RCS se utiliza para dispersores determiniacutesticos (tiacutepicamente objetos creados
por el hombre) Sin embargo las imaacutegenes SAR estaacuten compuestas en gran
medida por escenas naturales y la RCS debe ser tratada desde un punto de vista
estadiacutestico
Donde σ0 representa la RCS del terreno normalizada al aacuterea de la celda de resolucioacuten
Asumimos que los dispersores en el interior de la celda de resolucioacuten estaacuten incorrelados
y el terreno es localmente homogeacuteneo desde un punto de vista macroscoacutepico
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
La RCS normalizada se mide generalmente en decibelios y representa las propiedades
generales de dispersioacuten de la escena iluminada
Depende de las caracteriacutesticas fiacutesicas (forma rugosidad etc) y quiacutemicas
(constantes dieleacutectricas y magneacuteticas contenido de agua etc) del terreno
Adicionalmente depende de la longitud de onda del campo incidente la
polarizacioacuten y el aacutengulo de incidencia
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Reglas generales en imaacutegenes radar
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Seccioacuten Recta Radar Caracteriacutesticas de la sentildeal
Dependencia de la dispersioacuten con la rugosidad A antena h variaciones
de altura λ longitud de onda
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
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Posee Visioacuten estereoscoacutepica
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SRTM
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Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
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ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
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ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Reflectividad
La rugosidad de la superficie influencia en la reflectividad
Superficies horizontales planas reflejaraacuten casi toda la energiacutea incidente y se
denominan reflectores especulares y apareceraacuten oscuras en la imagen
Superficies rugosas reflejaraacuten la energiacutea incidente en muchas direcciones y se
denominaraacuten reflectores difusos apareciendo en diferentes tonos de gris
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
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SRTM
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Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
La humedad del suelo cambia las propiedades eleacutectricas del material y como consecuencia la
respuesta a la sentildeal SAR incidente Las microondas pueden penetrar materiales muy secos tal
como la arena del desierto
En general cuanto maacutes larga la longitud de onda maacutes puede penetrar en material seco
Contenido de humedad
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ERS de la zona del volcaacuten Popocatepetl
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Imagen ENVISAT de la zona de Galicia despueacutes del desastre del Prestige
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Dependencia del aacutengulo de incidencia con la dispersioacuten superficial
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Caracteriacutesticas de la sentildeal Seccioacuten Recta Radar
Banda X
Banda L
Ejemplo de dependencia de la frecuencia
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Polarizacioacuten HH
Polarizacioacuten VV
Polarizacioacuten HV
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Ejemplo de dependencia con la
polarizacioacuten
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
La celda de resolucioacuten SAR es muy grande cuando se compara con la longitud de onda utilizada
Por lo tanto en una celda de resolucioacuten se encuentra un gran nuacutemero de dispersores puntuales
La sentildeal recibida es el resultado de la suma coherente de los ecos de todos los dispersores
puntuales Para un sistema en movimiento estas contribuciones cambian con el tiempo y la sentildeal
recibida presenta fluctuaciones (fading)
Caracteriacutesticas de la sentildeal
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
La generacioacuten de la imagen SAR implica un procesado coherente de este modo el
fading resulta en una apariencia final granulada de la imagen conocida como ruido
speckle
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Distribucioacuten gamma para
diferentes valores de N
La combinacioacuten de muestras reduce la varianza por un factor igual al nuacutemero de looks
N Esto permite mejorar la resolucioacuten radiomeacutetrica y se corresponde con un
incremento de ISNR ISNR rarr NsdotISNR
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Estas consideraciones resultan en una teacutecnica para reducir el speckle conocida como
multilook Consiste en primero dividir y despueacutes procesar separadamente porciones
no superpuestas del ancho de banda SAR La combinacioacuten incoherente mejora la
resolucioacuten radiomeacutetrica
multilook
Caracteriacutesticas de la sentildeal
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Utilizacioacuten de un filtro adaptativo
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
ACROacuteNIMOS AGENCIAS
ESA European Space Agency
NASA US National Aeronautical and Space Administration
NGA US National GeoSpatial-Intelligence Agency (formally NIMA and DMA)
JAXA Japan Aerospace EXploration Agency
NASDA NAtional Space Develepment Agency of Japan
ASI Agenzia Spaziale Italiana
DARA Deutsche Agentur fuer Raumfahrtangelegenheiten (German Space
Agency)
DLR Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt
(German Aerospace Research Center)
CSA Canadian Space Agency
RSA Russian Space Agency
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
CRONOLOGIacuteA SENSORES SAR SATEacuteLITE
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
Estudio de los oceacuteanos
Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
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TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
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Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
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Operativo desde junio 21 de 2010
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Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
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COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
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Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Primer sateacutelite con un SAR
Banda L (1275 GHz) Pol HH
Range = 25 m Azimut = 25 m
Swath = 100 Km
28 de junio de 1978
Operativo 105 diacuteas
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Oacuterbita a 800 Km
NASA
SEASAT
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
ALMAZ-1
EKOR-A
Banda S (3125 GHz)
Range = 5-20 m
Swath = 40 Km
31-mar-1991 ndash 17-oct-1992
Oacuterbita a 270 Km
RSA
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Banda C (53 GHz) Pol VV
Range = 26 m
Azimut = entre 6 m y 30 m
Swath = 100 Km
Oacuterbita a 785 Km
Oacuterbita de precisioacuten PRARE
(Precision Range and Range-
Rate Equipment)
ESA
ERS-12
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
ERS-12
ERS-1 17-jul-1991
10-mar-2000
ERS-2 21-abr-1995
22-jun-2003 falloacute
Sigue operativo
Taacutendem
-adquisiciones con 1 diacutea
de diferencia
-Interferogramas con
mucha calidad de fase
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
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Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
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ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
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JAXA
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TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
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Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
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CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
ERS-12
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
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9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
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Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
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Oacuterbita de precisioacuten NO
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Posee Visioacuten estereoscoacutepica
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SRTM
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Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
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SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
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Hasta 10 metros de resolucioacuten
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Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
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Hasta 1 metro de resolucioacuten
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Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
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VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
JERS-1
Banda L (1275 GHz) HH
Resolucioacuten = 18 m
Swath = 75 Km
Oacuterbita a 568 Km
Oacuterbita precisioacuten NO
NASDAJAXA
11-feb-1992 ndash oct-1998
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
SIR-CX-SAR
Precedentes SIR-A Nov-1981
SIR-B Oct 1984
Banda L (234 cm) ndash Full Pol
Banda C (58 cm) ndash Full Pol
Banda X ( 31 cm) - VV
Resolucioacuten = 30 m x 30 m
Swath
LC 1048766 15-90 Km
X 1048766 15-45 Km
Oacuterbita a 225 Km
NASADARAASI
9-abr-1994 ndash 20-abr-1994
30-sep-1994 ndash 11-oct-1994
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
SIR-CX-SAR North Central Thailand P-49640 March 5 1998
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
Lanzamiento noviembre-1995
CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
Banda C (53 GHz) HH
Resolucioacuten 8 m ndash 100 m
Swath 50 Km ndash 500 Km
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten NO
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CSA
RADARSAT-1
Posee Visioacuten estereoscoacutepica
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Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
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procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
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procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
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ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
RADARSAT-1
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
resolucioacuten = 3 arcsec
procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
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TerraSAR-X
Primera Imagen
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Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
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Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
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1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
SRTM
Febrero-2000
Misioacuten de 11 diacuteas
Direccioacuten NGA y NASA
DTM entre 60 N y 54 S
Banda C
resolucioacuten = 1 arcsec
procesado JPL
distribuido por USGS
Banda X
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procesado y distribuido por DLR
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
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ESA
ENVISAT
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Satellite
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SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
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Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
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JAXA
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Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
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Hasta 1 metro de resolucioacuten
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Primera Imagen
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Operativo desde junio 21 de 2010
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Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
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CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
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Sentinel-1
Banda C
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Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
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bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
SRTM
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
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SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
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Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
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Hasta 1 metro de resolucioacuten
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TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
SRTM
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 24-ene-2006
JAXA
ALOS - PALSAR
TerraSAR-X
Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
Oacuterbita a 514 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 1 metro de resolucioacuten
Lanzamiento 16-jun-2007
DLR amp EADS Astrium GmbH
TerraSAR-X
Primera Imagen
TerraSAR-X
19-jun-2007
Tsimlyanskoye reservoir (West of Volgograd)
TerraSAR-X
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
ENVISAT
ASAR Banda C (5331 GHz)
Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
Oacuterbita a 790 Km
Oacuterbita de precisioacuten DORIS
Lanzamiento 1-mar-2002
ESA
ENVISAT
ENVISAT
Interferograma del terremoto de Bam (Iran 26-diciembre-2003) usando
ENVISAT-ASAR
ENVISAT
ALOS - PALSAR
ALOS Advanced Land Observing
Satellite
PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 10 metros de resolucioacuten
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Banda X (965 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
HV+VV
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Hasta 1 metro de resolucioacuten
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bull VV o bien HH
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Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
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Polarizacioacuten
VV HH VV+HH HV+HH VH+VV
Image mode res = 30 m x 30 m
Wide swath mode res = 150 m x 150 m
Global mode res = 1 Km x 1 Km
Swath = 100 ndash 400 Km
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PALSAR (Phased Array type L-band
SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
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Aumento gradual de misiones satelitales SAR
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que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
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Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
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HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
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Hasta 3 metros de resolucioacuten
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Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
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SAR) Banda L (127 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HH+HV
VV+VH HH+VV+HV+VH
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Hasta 10 metros de resolucioacuten
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Polarizacioacuten HH VV HH+VV HH+HV
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Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
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Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
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-Costos
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Objetivo
Escala
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que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
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Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
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Objetivo
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RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
TanDEM-X
Operativo desde junio 21 de 2010
RADARSAT-2
Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
RADARSAT-2
RADARSAT-2
RADARSAT-2
COSMO-SkyMED
COnstellation of Small satellites for the Mediterranean basin
Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
Sentinel-1
Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
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Banda C (5405 GHz)
Polarizacioacuten HH VV HV VH
HH+HV VV+VH HH+VV+HV+VH
Oacuterbita a 798 Km
Oacuterbita de precisioacuten SI
Hasta 3 metros de resolucioacuten
Lanzamiento 14-dic-2007
CSA
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Observation ASI
Banda X (96 GHz)
4 sateacutelites
1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
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Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
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1 sat en oacuterbita (2007)
Oacuterbita a 620 Km
Sentinel-1
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Banda C
Continuidad con ENVISAT
Lanzamiento previsto 2013
VV+VH o bien HH+HV
Stripmap Mode
Swath 80 Km Res 5 m x 5 m
Interferometric Wideswath mode
Swath 250 Km Res 5 m x 20 m
Extra wide Swath mode
Swath 400 Km Res 25 m x 100 m
bull VV o bien HH
Wave mode
Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
CONCLUSIONES
Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
Escala
Conocer Sensores y plataformas
Caracteriacutesticas de los datos
-Resolucioacuten temporal
-Resolucioacuten espacial
-Resolucioacuten espectral
-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
Criterios para seleccionar un sensor
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Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
en bandas C X y L
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que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
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Criterios para seleccionar un sensor
Objetivo
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Caracteriacutesticas de los datos
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-Costos
-Posibilidad de multi-operabilidad y multi-compatibilidad
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Aumento gradual de misiones satelitales SAR
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Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
Aumento de las oportunidades de captura de geo-eventos
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Objetivo
Escala
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-Costos
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Res 5 m x 20 m
Aumento gradual de misiones satelitales SAR
Existen sistemas SAR satelitales operativos
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con polarizacioacuten completa
que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
Aumento de las capacidades interferomeacutetricas
Aumento de sistemas aerotransportados y terrestres
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Objetivo
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-Resolucioacuten espectral
-Costos
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Aumento gradual de misiones satelitales SAR
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que han alcanzado la resolucioacuten de 1 m
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