Interferometric SAR (InSAR) Nedir?
Tıpkı bir optik interferometrenin, bir cam tabakanın kalınlığındaki değişiklikleri ışığın dalga boyuna hassas bir şekilde yaklaşarak ölçebilmesi gibi, bir interferometrik SAR radarı, mikrodalgaların dalga boyuna yaklaşan hassas bir şekilde arazinin yüksekliğindeki değişiklikleri ölçebilir. Geleneksel yüksek çözünürlüklü SAR haritalama ile birleştirildiğinde, interferometrik yükseklik ölçümleri, üç boyutlu topografik haritaların üretilmesini sağlar.
Uydu tabanlı radarlar tarafından kullanılan InSAR, jeofizik uygulamalar için gerekli olan doğru, yüksek çözünürlüklü küresel topografik haritaları sağlamayı vaat ediyor. Hava radarlarında kullanılan InSAR, çok daha ince çözünürlükte yerelleştirilmiş topografik haritalar sağlamayı vaat ediyor.
Temel Kavram
Bir InSAR radarı, haritalanan alan veya yamadaki her bir çözünürlük hücresinin merkezine görüş hattının yükseklik açısını belirleyerek üç boyutlu haritalama için gereken yükseklik verilerini elde eder. Bu açıdan (θe), radarın yüksekliği (H) ve hücreye olan eğim aralığı (r), hücrenin yüksekliği ve radardan yatay mesafesi hesaplanır.
Radar, bir çözünürlük hücresinin yükseklik açısını, bir faz karşılaştırmalı monopulse sisteminin bir izleme hatasını belirlediğine çok benzer şekilde belirler. Hücrenin merkezindeki p noktasından gelen radar dönüşleri, bir çapraz iz taban çizgisi üzerinde nispeten kısa bir mesafe olan B ile ayrılan iki anten tarafından alınır. Taban çizgisi, haritası çıkarılan alana doğru belirli bir miktarda eğilir. İki antenden p'ye rl ve r2 aralıkları, görüş hattı ile p ile taban çizgisine normal bir çizgi arasında, açının sinüsünün θL kabaca B katına eşit bir miktarda farklılık gösterir.
İki anten tarafından alınan tutarlı radar dönüşlerinin fazları, iki aralıktaki farkla orantılı olarak farklılık gösterir:
Faz karşılaştırma monopulse ile olduğu gibi, φ ölçülerek, p'ye olan görüş hattı ve B'ye normal olan arasındaki yükseklik açısı (θL) hesaplanabilir.
Uygulama
InSAR, alan veya yama iki farklı yoldan biriyle eşleştirilerek uygulanabilir: Birinde, istenen çapraz iz mesafesi B ile ayrılmış iki antene sahip bir radarla tek bir geçiş yapılır. Bir anten iletir ve her ikisi de bistatik olarak alır. Diğer uygulamada, istenen çapraz iz taban çizgisi B ile tam olarak ayrılmış iki ardışık geçiş, monostatik olarak çalışan her geçişte aynı anten ile yapılır.
Belirsizlikler ve Çözümleri
Haritalanan alanın tam genişliği boyunca ardışık aralık artışından elde edilen sonuçların toplanmasında aralık farkı (r1 - r2), dolayısıyla φ, sürekli olarak artar. Dalga boyu nispeten kısa olduğundan, φ döngülerinin değeri 2π radyan (360 °) boyunca tekrar tekrar döner ve bu nedenle belirsizdir.
Belirsizlikler, her bir anten tarafından alınan tutarlı dönüşlerle ayrı ayrı geleneksel bir SAR görüntüsü yapılarak çözülebilir. İki görüntü daha sonra birlikte kaydedilir ve birleştirilir. Görüntüler arasındaki faz farkı φ nedeniyle, sonuç bir interferogramdır.
Φ değerine 2π eklenerek interferogramdaki her bir saçak geçildiğinde (faz sarmalama adı verilen bir işlem) belirsizlikler ortadan kaldırılır. Her hücrenin yatay konumu, y ve yüksekliği, z, daha sonra doğru bir şekilde hesaplanır ve harita topografik olarak yeniden oluşturulur.
Topografik doğruluk, elbette, önemli ölçüde, faz sarmalama işleminin gerçekleştirildiği doğruluğa bağlıdır. Sinyal-gürültü oranının makul ölçüde yüksek olması ve saçakların birbirine çok yakın olmaması koşuluyla, bu basit bir işlemdir. Ancak dik yamaçlar veya gölgelerle karşılaşılırsa durum karmaşıklaşabilir. Çünkü eğimler, saçakların geçtiği bazı noktaların başkaları tarafından örtülmesine neden olabilir ve gölgeler bazı noktaların gözden kaçmasına neden olabilir.
Tıpkı bir optik interferometrenin, bir cam tabakanın kalınlığındaki değişiklikleri ışığın dalga boyuna hassas bir şekilde yaklaşarak ölçebilmesi gibi, bir interferometrik SAR radarı, mikrodalgaların dalga boyuna yaklaşan hassas bir şekilde arazinin yüksekliğindeki değişiklikleri ölçebilir. Geleneksel yüksek çözünürlüklü SAR haritalama ile birleştirildiğinde, interferometrik yükseklik ölçümleri, üç boyutlu topografik haritaların üretilmesini sağlar.
Uydu tabanlı radarlar tarafından kullanılan InSAR, jeofizik uygulamalar için gerekli olan doğru, yüksek çözünürlüklü küresel topografik haritaları sağlamayı vaat ediyor. Hava radarlarında kullanılan InSAR, çok daha ince çözünürlükte yerelleştirilmiş topografik haritalar sağlamayı vaat ediyor.
Temel Kavram
Bir InSAR radarı, haritalanan alan veya yamadaki her bir çözünürlük hücresinin merkezine görüş hattının yükseklik açısını belirleyerek üç boyutlu haritalama için gereken yükseklik verilerini elde eder. Bu açıdan (θe), radarın yüksekliği (H) ve hücreye olan eğim aralığı (r), hücrenin yüksekliği ve radardan yatay mesafesi hesaplanır.
Radar, bir çözünürlük hücresinin yükseklik açısını, bir faz karşılaştırmalı monopulse sisteminin bir izleme hatasını belirlediğine çok benzer şekilde belirler. Hücrenin merkezindeki p noktasından gelen radar dönüşleri, bir çapraz iz taban çizgisi üzerinde nispeten kısa bir mesafe olan B ile ayrılan iki anten tarafından alınır. Taban çizgisi, haritası çıkarılan alana doğru belirli bir miktarda eğilir. İki antenden p'ye rl ve r2 aralıkları, görüş hattı ile p ile taban çizgisine normal bir çizgi arasında, açının sinüsünün θL kabaca B katına eşit bir miktarda farklılık gösterir.
İki anten tarafından alınan tutarlı radar dönüşlerinin fazları, iki aralıktaki farkla orantılı olarak farklılık gösterir:
Faz karşılaştırma monopulse ile olduğu gibi, φ ölçülerek, p'ye olan görüş hattı ve B'ye normal olan arasındaki yükseklik açısı (θL) hesaplanabilir.
Uygulama
InSAR, alan veya yama iki farklı yoldan biriyle eşleştirilerek uygulanabilir: Birinde, istenen çapraz iz mesafesi B ile ayrılmış iki antene sahip bir radarla tek bir geçiş yapılır. Bir anten iletir ve her ikisi de bistatik olarak alır. Diğer uygulamada, istenen çapraz iz taban çizgisi B ile tam olarak ayrılmış iki ardışık geçiş, monostatik olarak çalışan her geçişte aynı anten ile yapılır.
Belirsizlikler ve Çözümleri
Haritalanan alanın tam genişliği boyunca ardışık aralık artışından elde edilen sonuçların toplanmasında aralık farkı (r1 - r2), dolayısıyla φ, sürekli olarak artar. Dalga boyu nispeten kısa olduğundan, φ döngülerinin değeri 2π radyan (360 °) boyunca tekrar tekrar döner ve bu nedenle belirsizdir.
Belirsizlikler, her bir anten tarafından alınan tutarlı dönüşlerle ayrı ayrı geleneksel bir SAR görüntüsü yapılarak çözülebilir. İki görüntü daha sonra birlikte kaydedilir ve birleştirilir. Görüntüler arasındaki faz farkı φ nedeniyle, sonuç bir interferogramdır.
Φ değerine 2π eklenerek interferogramdaki her bir saçak geçildiğinde (faz sarmalama adı verilen bir işlem) belirsizlikler ortadan kaldırılır. Her hücrenin yatay konumu, y ve yüksekliği, z, daha sonra doğru bir şekilde hesaplanır ve harita topografik olarak yeniden oluşturulur.
Topografik doğruluk, elbette, önemli ölçüde, faz sarmalama işleminin gerçekleştirildiği doğruluğa bağlıdır. Sinyal-gürültü oranının makul ölçüde yüksek olması ve saçakların birbirine çok yakın olmaması koşuluyla, bu basit bir işlemdir. Ancak dik yamaçlar veya gölgelerle karşılaşılırsa durum karmaşıklaşabilir. Çünkü eğimler, saçakların geçtiği bazı noktaların başkaları tarafından örtülmesine neden olabilir ve gölgeler bazı noktaların gözden kaçmasına neden olabilir.
