Como produzir DEMs de alta resolução a partir de novos dados do Sentinel-1?

Essa é uma pergunta geral relacionada aos novos dados do Sentinel-1. Estou interessado no potencial de usar esses dados para criar DEMs de alta resolução em SIG (eu uso o QGIS), para investigar sítios e paisagens arqueológicos e modelar suas mudanças.

O satélite do programa Copernicus da Agência Espacial Europeia Sentinel-1a foi recentemente encomendado, com os dados apenas começando a ficar disponíveis no site do hub de dados da ESA ( https://scihub.esa.int/ ). Esses dados podem ser visualizados e processados ​​usando um software especialmente preparado chamado Sentinel-1 Toolbox ( https://earth.esa.int/web/sentinel-tbx/sentinel-1-toolbox ). Os dados do radar permitirão que as observações da superfície terrestre e as alterações nas superfícies terrestres sejam modeladas usando 'interferometria por radar de abertura sintética', com a maioria dos exemplos dados até agora detalhando o impacto de terremotos ou outras alterações naturais da paisagem em larga escala ( https: // earth). esa.int/web/sentinel/thematic-content/-/article/radar-vision-maps-napa-valley-earthquake) Depois de pesquisar na Internet, descobri que, além do site da própria ESA, parece haver pouca informação sobre o uso prático desses novos dados.

Existe alguma literatura sobre como produzir DEMs de alta resolução a partir desses novos dados do Sentinel-1?

Suponho que você nunca trabalhou com dados SAR antes, portanto, dividirei sua pergunta em partes que posso responder:

1) Crie DEMs de alta resolução no GIS

O processo de criação de um DEM apenas a partir de dados SAR é bastante complexo e requer muito poder de processamento e memória. Não conheço um software GIS que implemente a criação do DEM devido a essas restrições.

2) Investigue sites / paisagens e modele suas mudanças

Se você deseja modelar / observar a mudança de elevação, a Interferometria Diferencial é a palavra-chave que você deve procurar. Essa abordagem permite observar até pequenas mudanças na elevação sem o processo complexo de criação de dois DEMs.

3) Como produzir DEMs de alta resolução

Este é um processo complexo que exige muitas etapas. Eu sugiro que você leia sobre a interferometria SAR em geral, uma vez que os dados do Sentinel-1 têm basicamente as mesmas (des) desvantagens que quaisquer outros dados SAR.

A ESA fornece um livro gratuito contendo todas as informações relevantes sobre a interferometria de SAR, tanto do ponto de vista matemático quanto de processamento:

ESA: Princípios InSAR

Etapas necessárias para criar um DEM

• co-registrar cenas
• calcular linhas de base
• criar interferograma e extrair informações de fase
• corrija o movimento do sensor, remoção de terra plana, atmosfera, etc.
• converter fase diferencial em diferenças absolutas de fase
• fase de desembrulhar
• conversão de fase para altura
• correto para elevação absoluta, saltos de fase, etc.

Obviamente, isso é apenas um esboço. Os processos detalhados para cada etapa são explicados no livro a que me referi e, em teoria, podem ser executados com o S1-Toolbox (em breve SNAP) ou o Next ESA SAR Toolbox (NEST) .

Aqui encontrei um artigo "Resultados preliminares do uso de dados SAR do Sentinel-1 para geração de DSM", 2015 . Como eu entendi, a precisão vertical não será melhor que 20m (a altura média de uma única árvore). Isso é comparável à precisão SRTMGL1, GDEM2.

Não achei útil melhorar o SRTM DEM preenchendo as áreas mascaradas da floresta no SRTM1GL (para eliminar o deslocamento vertical da cobertura das árvores). Não sou especialista em SAR, DEM.

Resposta de um professor do INSAR

Dear Eric

Ouvi de XXXXX que você está interessado em um (InSAR) DEM, presumo que seja em uma área no Quênia? Observe que já existem produtos disponíveis, por exemplo, o SRTM DEM e produtos da missão TanDEM-X. Ambas as missões do InSAR foram ajustadas para obter os DEMs da melhor qualidade, pois trabalhavam no modo biestático de passagem única, o que impede que o sinal de erro atmosférico entre no DEM. Com o Sentinel-1a e o Sentinel-1b, não é possível criar um produto de passagem única, pois eles não estão voando em tandem (estático). É possível criar DEMs de passagem repetitiva mono-estática do Sentinel-1a ou Sentinel-1b, mas a configuração de passagem repetida apresentará erros de DEM induzidos pela atmosfera com centenas de metros de erro, ou seja, muito piores que os produtos DEM da por exemplo, SRTM, que você pode baixar facilmente gratuitamente. Além disso,

Por esse motivo, presumo que sua solicitação possa não ser necessária. Informe-me se tiver mais alguma dúvida