SAR-Interferometrie
Figuur 1: Het faseverschil Δφ (d.w.z. afstandsverschil ΔR) is een maat voor de afstand van de reflector; hoe dichter de reflector bij de antenne is, hoe groter dit faseverschil is.
Figuur 1: Het faseverschil Δφ (d.w.z. afstandsverschil ΔR) is een maat voor de afstand van de reflector; hoe dichter de reflector bij de antenne is, hoe groter dit faseverschil is.
SAR-Interferometrie
In de radartechnologie verwijst interferometrie naar alle meetmethoden waarbij een fasepositie van het ontvangen signaal wordt geëvalueerd. SAR-interferometrie (InSAR) is een beeldvormende radarmethode waarbij extra informatie wordt berekend door de fase van twee beelden, genomen vanuit verschillende invalshoeken, met elkaar te vergelijken.
Het oplossend vermogen van afstandzoekende radars wordt beperkt door hun zenderbandbreedte. Voor radars met eenvoudige pulsmodulatie door de lengte van de zendpuls en voor radars met intrapulsmodulatie door de bandbreedte van de zendpuls. Een directe meting van de fase van het echosignaal kan worden gebruikt voor een veel nauwkeurigere afstandsmeting.
| φ = − | 4π·R | met | R = afstand tot de reflector λ = golflengte van het uitgezonden signaal |
(1) |
| λ |
Helaas wordt bij een dergelijke meting de ondubbelzinnige meetafstand gereduceerd tot plus of min de helft van de golflengte door de cyclische functie van de sinusgolf. De fase kan redelijk nauwkeurig worden gemeten in het bereik −π < φ ≤ +π, maar het is niet mogelijk om te bepalen hoeveel volle golflengten er bij deze afstand worden opgeteld. Met InSAR kan deze tekortkoming worden verholpen.
De basisstructuur is een functionele radar die in staat is om de fase-informatie van het ontvangen echosignaal te evalueren. De verplichte voorwaarde is dus een coherente radar die een tweedimensionaal beeld kan genereren door de antenne te draaien, te roteren of lineair te bewegen. De gemeten fase-informatie wordt voor elke pixel opgeslagen. Het hele proces wordt herhaald vanaf een andere antennepositie. Voor elk punt in het beeld is het faseverschil van beide metingen een maat voor het afstandsverschil ΔR en dus ook voor de afstand (zie Figuur 1).
| ΔR = f(φ1 − φ2) | (2) |
Door beeldbewerking kan nu een meetnauwkeurigheid tot fracties van de golflengte worden bereikt bij het vergelijken van de twee fasebeelden. Ook hier treden nog steeds dubbelzinnigheden op, maar veel minder dan bij directe meting. Door te vergelijken met naburige pixels en de waarschijnlijkheid van een mogelijke fasesprong te evalueren, kunnen deze dubbelzinnigheden worden verwijderd.
Als gevolg hiervan zou het fasebeeld van elke afzonderlijke meting een chaotische warboel zijn die eruitziet als een kleurrijk ruispatroon. Alleen het faseverschil van de twee beelden levert evalueerbare afstandsinformatie op. Er bestaan eenvoudige trigonometrische relaties tussen het faseverschil en de exacte afstand. De afstand tussen de twee antenneposities (de zogenaamde basislijn) is een vermenigvuldiger voor het faseverschil. Deze mag niet te groot zijn zodat de reflectieomstandigheden tussen de twee metingen niet veranderen.
InSAR werd oorspronkelijk ontwikkeld voor teledetectie van de aarde met behulp van synthetische apertuurradar. Tijdens de Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) in februari 2000 werd bijvoorbeeld een tweede ontvangstantenne geplaatst op een 60 m lang schaarrooster. Beide aspecten werden dus tegelijkertijd gecreëerd. In het geval van de tandemmissie ERS-1 en ERS-2 vonden beide metingen na elkaar plaats.
De methode is ook geschikt voor gebruik op de grond. Hier heet het Ground Based Interferometric SAR (GBInSAR). Met GBInSAR kunnen veranderingen in de omgeving tot op de millimeter nauwkeurig worden gemeten, bijvoorbeeld veranderingen in gletsjers, aardverschuivingen, vulkanische activiteit, breuken na aardbevingen en statische monitoring van gebouwen.