Interferometrický radar se syntetickou aperturou
Obrázek 1: Fázový rozdíl Δφ (tj. rozdíl vzdáleností ΔR) je mírou vzdálenosti od reflektoru; čím blíže je reflektor k anténě, tím větší je tento fázový rozdíl.
Obrázek 1: Fázový rozdíl Δφ (tj. rozdíl vzdáleností ΔR) je mírou vzdálenosti od reflektoru; čím blíže je reflektor k anténě, tím větší je tento fázový rozdíl.
Interferometrický radar se syntetickou aperturou
V radarové technice se interferometrií označují všechny metody měření, při nichž se vyhodnocuje fázový úhel přijímaného signálu. Interferometrický radar se syntetickou aperturou (InSAR) je zobrazovací radarová technika, při níž se další informace vypočítávají porovnáním fází dvou snímků získaných z různých úhlů pohledu. Předpokládá se, že vnitřní příspěvek spojený s fyzikálními, geometrickými a dielektrickými vlastnostmi cílů zůstává mezi dvěma snímky stabilní a že rozdíl fází způsobuje pouze úhel pohledu.
Rozlišovací schopnost radarových zařízení pro měření vzdálenosti je omezena šířkou pásma jejich vysílače. U radarových zařízení s jednoduchou pulzní modulací délky vysílaného impulzu a u radarových zařízení s vnitropulzní modulací šířkou pásma vysílaného impulzu lze k mnohem přesnějšímu měření vzdálenosti použít přímé měření fáze echosignálu.
| φ = − | 4π·R | kde | R = vzdálenost k reflektoru λ = vlnová délka vysílaného signálu |
(1) |
| λ |
Bohužel nejednoznačné měření vzdálenosti závisí na cyklickém opakování sinusové vlny a je rovno plus nebo minus polovině vlnové délky. Ačkoli lze fázi v rozsahu −π < φ ≤ +π v rámci vlnové délky měřit poměrně přesně, nelze stejnou informaci odlišit od informace z násobku této vlnové délky. Například dva objekty vzdálené od sebe polovinu vlnové délky nelze rozlišit od dvou jiných, které jsou od sebe vzdáleny jeden a půl vlnové délky nebo dvě a půl vlnové délky atd.
Povinným předpokladem pro takový radar je, že musí být koherentní a musí vytvářet dvojrozměrný obraz otáčením, rotací nebo lineárním pohybem antény. Pro každý pixel je uložena naměřená fázová informace. Celý proces se opakuje z jiné polohy antény. Pro každý bod v obraze je fázový rozdíl obou dat mírou rozdílu vzdáleností ΔR, a tedy i jeho vzdálenosti (viz obrázek 1).
| ΔR = f(φ1 − φ2) | (2) |
Díky zpracování obrazu je nyní možné při porovnávání dvou fázových obrazů dosáhnout přesnosti měření až na zlomky vlnové délky. I zde vznikají nejednoznačnosti, ale mnohem méně než při přímém měření. Porovnáním se sousedními pixely a vyhodnocením pravděpodobnosti fázového skoku lze tyto nejednoznačnosti odstranit.
Výsledkem je, že fázový obraz každého jednotlivého měření je chaotický a jeví se jako vzor barevného šumu. Pouze fázový rozdíl mezi oběma obrazy poskytuje vyhodnotitelnou informaci o vzdálenosti. Mezi fázovým rozdílem a přesnou vzdáleností existují jednoduché trigonometrické vztahy. Vzdálenost mezi dvěma polohami antény (základní linie) je násobitelem fázového rozdílu. Měla by být dostatečně malá, aby se podmínky odrazu mezi oběma měřeními nezměnily.
Interferometrie InSAR byla původně vyvinuta pro dálkový průzkum zemského povrchu pomocí radaru se syntetickou aperturou. Například během mise SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) v únoru 2000 byla podél 60 metrů dlouhé rampy rozmístěna druhá přijímací anténa. Obě sady dat byly pořízeny současně. Při tandemové misi ERS-1 a ERS-2 byla obě měření pořízena postupně.
Tato technika se s vhodnou metodou používá i pro pozemní aplikace. Zde se nazývá Ground Based Interferometric SAR (GBInSAR). Zde lze s přesností na milimetr měřit změny v životním prostředí, například změny ledovce, sesuvy půdy, sopečnou činnost, zlomy po zemětřeseních a statické monitorování staveb.