Interferometria SAR (InSAR)
Figure 1: La differenza di fase Δφ (ovvero la differenza di distanza ΔR) è una misura della distanza del riflettore, più il riflettore è vicino all’antenna, maggiore è la differenza di fase.
Figure 1: La differenza di fase Δφ (ovvero la differenza di distanza ΔR) è una misura della distanza del riflettore, più il riflettore è vicino all’antenna, maggiore è la differenza di fase.
Interferometria SAR (InSAR)
Nella tecnologia radar, l’interferometria si riferisce a tutti i metodi di misurazione in cui viene valutato l’angolo di fase del segnale ricevuto. L’interferometria SAR è una tecnica radar di imaging in cui le informazioni aggiuntive vengono calcolate confrontando le fasi di due immagini ottenute da angoli di aspetto diversi. Si presume che il contributo interno, legato alle proprietà fisiche, geometriche e dielettriche dei bersagli, rimanga stabile tra i due scatti e che solo il punto di vista determini la differenza di fase.
La risoluzione dei dispositivi radar per la misurazione della distanza è limitata dalla larghezza di banda del loro trasmettitore. Nei dispositivi radar con una semplice modulazione della lunghezza dell’impulso trasmesso e nei dispositivi radar con modulazione intra-impulso della larghezza di banda dell’impulso trasmesso, la misura diretta della fase del segnale di eco può essere utilizzata per una misura di distanza molto più accurata.
| φ = − | 4π·R | dove | R = distanza dal riflettore λ = lunghezza d’onda del segnale trasmesso |
(1) |
| λ |
Purtroppo, la distanza di misurazione non univoca dipende dalla ripetizione ciclica dell’onda sinusoidale ed è pari a più o meno metà della lunghezza d’onda. Sebbene la fase possa essere misurata con una certa precisione nell’intervallo −π < φ ≤ +π all’interno di una lunghezza d’onda, non è possibile distinguere le stesse informazioni da quelle provenienti da un multiplo di tale lunghezza d’onda. Ad esempio, due oggetti distanti mezza lunghezza d’onda sono indistinguibili da altri due distanti una lunghezza d’onda e mezza o due lunghezze d’onda e mezza, e così via.
Il prerequisito obbligatorio per un radar di questo tipo è che sia coerente e che produca un’immagine bidimensionale mediante rotazione, rotazione o movimento lineare dell’antenna. Le informazioni di fase misurate vengono memorizzate per ogni pixel. L’intero processo viene ripetuto da un’altra posizione dell’antenna. Per ogni punto dell’immagine, la differenza di fase dei due dati è una misura della differenza di distanza ΔR e quindi anche della sua distanza (vedi Figura 1).
| ΔR = f(φ1 − φ2) | (2) |
Grazie all’elaborazione delle immagini, è ora possibile ottenere una precisione di misura fino a frazioni di lunghezza d’onda quando si confrontano immagini bifasiche. Anche in questo caso si verificano delle ambiguità, ma molto meno rispetto alla misurazione diretta. Confrontando i pixel vicini e valutando la probabilità di un salto di fase, queste ambiguità possono essere eliminate.
Di conseguenza, l’immagine di fase di ogni singola misurazione è caotica e appare come un modello di rumore colorato. Solo la differenza di fase tra le due immagini fornisce informazioni valutabili sulla distanza. Esistono semplici relazioni trigonometriche tra la differenza di fase e la distanza esatta. La distanza tra le due posizioni dell’antenna (la linea di base) è un moltiplicatore della differenza di fase. Deve essere abbastanza piccola da non modificare le condizioni di riflessione tra le due misure.
L’interferometria InSAR è stata originariamente sviluppata per il telerilevamento della superficie terrestre mediante radar ad apertura sintetica. Ad esempio, durante la Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) del febbraio 2000, è stata dispiegata una seconda antenna ricevente lungo una rampa di 60 metri. I due set di dati sono stati rilevati simultaneamente. Nella missione tandem di ERS-1 e ERS-2 le due misure sono state effettuate consecutivamente.
Questa tecnica è utilizzata anche per applicazioni a terra con un metodo appropriato. In questo caso, si chiama Ground Based Interferometric SAR (GBInSAR). In questo caso, i cambiamenti nell’ambiente possono essere misurati con un’approssimazione millimetrica, come i cambiamenti nella calotta glaciale, le frane, l’attività vulcanica, le faglie dopo i terremoti e il monitoraggio statico delle strutture.