Remote Sensing Technology Institute German Aerospace...

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Transcript of Remote Sensing Technology Institute German Aerospace...

  • Use of ALOS-PALSAR for Oceanography

    Remote Sensing Technology Institute German Aerospace Agency, DLR-Germany

    S.Lehner, S.Brusch, Li XiaoMing, T. König

  • Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum

    Folie 2 Institut für Methodik der Fernerkundung

    Line detection Scatterometer Algorithm,

    CMOD

    Empirical, Inversion Individual

    Along Track Interferometry

    Doppler

    Currents Coast Line Oil Detection

    Sea State Hs, 2D, Hmax

    Wind Field

    13.00o 13.50o 54.50o

    54.75o

    12.50o 13.00 o 13.50o 54.50o

    54.75o

    12.50o

    SAR Processor

    SAR Oceanography Algorithms

    Ship Detection

    Intensity Speed Wake

  • Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum

    Folie 3 Institut für Methodik der Fernerkundung

    Detection of Ocean Waves

    Sao Miguel

    ALOS-PALSAR image acquired on Jan, 07 2007 HH-Polarization; (70kmx70km)

    Subscene of ~ 4x4km with moving waves

    left: ocean wave spectrum

    N

    200m

    400m

  • Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum

    Folie 4 Institut für Methodik der Fernerkundung

    Detection of Waves

    Background:

    DWD model SWH

    White Arrows:

    Wave direction of wind sea

    Black Arrows:

    Wave direction of swell

  • Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum

    Folie 5 Institut für Methodik der Fernerkundung

    Wind Field Estimation from L-Band SAR Images

    Wind streak detectionSAR image Wind direction

    SAR image calibration

    Normalized Radar Cross Section

    Incidence angle

    Inversion of

    L-MOD

    Wind Speed

  • Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum

    Folie 6 Institut für Methodik der Fernerkundung

    Influence of Atmosphere, Rain

    SIR C / X- SAR Mission

  • Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum

    Folie 7 Institut für Methodik der Fernerkundung

    Elbe and Weser Estuary, Nov, 02 2006

    Error < 2m/s, operational Research: CMOD5 / XMOD Saturation Rain, Snow, Sea State

    ENVISAT ASAR

    High Wind Speed CASES ENVISAT ASAR and TerraSAR-X

    Polar Low, Trondheim, Mar, 15 2005

    TerraSAR-X image acquired on July, 23 2007 at 05:33 UTC over the Baltic sea

  • Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum

    Folie 8 Institut für Methodik der Fernerkundung

    Wind Field Estimation from L-Band SAR Images

    ALOS-PALSAR image acquired on Jan, 07 2007 HH-Polarization; (70kmx70km) incidence angle: 38°

    N

    Quikscat Wind Field Jan, 07 2007

    wind direction (~3m/s)

    Wind speed vs NRCS for different spectral models (Thompson, 2008)

  • Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum

    Folie 9 Institut für Methodik der Fernerkundung

    Shipdetection - ships are bright spots

    Double bouncing

    SAR

    Strong radar return from ships

  • Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum

    Folie 10 Institut für Methodik der Fernerkundung

    Shipdetection - Constant false Alarm Rate Detectors (CFAR)

    Target window (big enough to contain ships)

    Guard window (separate ships from background pixels)

    Background window (compute background statistics)

    Sliding windows:

  • Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum

    Folie 11 Institut für Methodik der Fernerkundung

    Ship detection

    Ios

    Thira

    Keros

    ALOS-PALSAR image acquired on Jun, 13 2007 at 20:45:02, HH-Polarization; (70kmx40km)

    Subscene with detected ship

  • Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum

    Folie 12 Institut für Methodik der Fernerkundung

    ALOS-PALSAR (subscene of around 20 km x 15 km) 12-APR-2007 21:28:30 UTC; Polarimetry mode; Proccessing Facility: Japan JAXA; HH-Polarization

    TerraSAR-X Spotlight (10km x 10km) River Elbe, Germany 2008-03-20 at 05:50:34 UTC HH- Polarization

    Elbe River Estuary – L-Band vs X-Band

  • Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum

    Folie 13 Institut für Methodik der Fernerkundung

    Summary - Oceanography Algorithms available for SAR

    Toolbox - Input, Quicklook generation - General Image Analysis

    Windfield Analysis - Calibration - Streak Detection – Wind Direction - Wind Field - New XMOD Algorithm

    Ship and Oil Detection - Threshold Algorithm (CFAR) - Complex Phase Information - Multipol. Algorithms

    Sea State - Two Dimensional Spectra - Determination of Peak parameters -Integrated parameters

    Currents - Feature Detection - SLC Analysis

  • Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum

    Folie 14 Institut für Methodik der Fernerkundung

    The Zero Doppler Geometry for PALSAR SLC images.

    A.Parizzi, M. Eineder

  • Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum

    Folie 15 Institut für Methodik der Fernerkundung

    The Geometry of a SAR SLC image.

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    Folie 16 Institut für Methodik der Fernerkundung

    The Geometry of a SAR SLC image.(2)

    Doppler Centroid Geometry Zero Doppler Geometry

  • Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum

    Folie 17 Institut für Methodik der Fernerkundung

    The Geometry of a SAR SLC image.(3)

    ΔΨ

    t0

    t0+ tc

    r0

    R(t0,r0)

    Where:

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    Folie 18 Institut für Methodik der Fernerkundung

    Azimuth Shift to Zero-Doppler

    master

    slave

    ⎟⎟ ⎠

    ⎞ ⎜⎜ ⎝

    ⎛ ΔΨ−= )sin(

    rel

    DC DCZD v

    Rg AzAz

  • Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum

    Folie 19 Institut für Methodik der Fernerkundung

    Geocoding