DPZ10 Radar, lidar. Doc. Dr. Ing. Jiří Horák Institut geoinformatiky VŠB-TU Ostrava

Transkript

1 DPZ10 Radar, lidar Doc. Dr. Ing. Jiří Horák Institut geoinformatiky VŠB-TU Ostrava

2 RADAR

3

4

5 SRTM Shuttle Radar Topography Mission. Endeavour, 2000 Dobrovolný

6 Hlavní anténa v nákladovém prostoru, 2. na stožáru 60 m Dobrovolný

7 Kolář

8

9

10

11 Prostorové rozlišení SLAR Příčné rozlišení kontroluje délka pulsu. Dva objekty lze odlišit, pokud jejich šikmá vzdálenost > DP/2. Pro rozlišení na zemském povrchu (horizontální) se musí přepočítat s pomocí depresního úhlu. Podélné rozlišení (azimutální) kontroluje šířka antény. R a =L*β kde L je vzdálenost od osy letu na Zemi, β úhlová šířka paprsku

12 2 stejně vzdálené body lze rozlišit blízko letadla, ale ne ve větší vzdálenosti (1-2 x 3-4) Dobrovolný

13 Příčné rozlišení SLAR Objekty A a B nelze rozlišit, protože jejich šikmá vzdálenost <PL/2 Kolář

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37 Družicová radarová interferometrie vstupní data - dvou gridy v SAR souřadnicích hodnoty v řádcích odpovídají směru družicového letu (směr azimut), zatímco hodnoty ve sloupcích odpovídají měření ve směru radarového pohledu kolmém k dráze letu (range). Měřená veličina - intenzita odrazu, příp. přijatá frakce (fáze) vyslaného mikrovlnného záření SAR interferogram - obraz znázorňující interferenci SAR nosné vlny v jednotlivých buňkách SAR rozlišení snímaného prostoru. 2 SAR snímky určitého území vytvořené s časovým odstupem při mírně odlišné poloze družic při snímání, jako rozdíl fázové složky vyslaného a přijatého radarového signálu. fázový rozdíl obsahuje informaci o časových změnách pixelu (např. o výškové změně v tomto pixelu ve sledovaném období) a současně vzhledem k rozdílům v poloze družice při obou snímáních obsahuje fázový rozdíl i stereoskopický jev, tedy je možné z interferogramu odvodit digitální výškový model (DEM).

38 Družice se SAR využívají signál radiové vlny v mikrovlnných pásmech X (2,5-3,75 cm), C (3,75-7,5 cm) anebo L (15-30 cm). Fázová složka SLC snímku odpovídá zlomku periody radiové vlny. Z toho vyplývají základní omezení metody - nejistota při vyhodnocení deformací přesahujících velikost vlnové délky za sledované období a citlivost na pohyb objektů velikostně srovnatelných s vlnovou délkou radaru (tudíž i citlivost na pohyb vegetace v případě krátkých vln).

39 Radarová vlna se odráží od objektů srovnatelných s její délkou: vlna pásma X o délce 3,1 cm bude odrážena od listů vegetace, vlna pásma C o délce 5,5 cm se odrazí od větví stromů, vlna pásma L o délce 23,6 cm prochází vegetací a zohlední poklesy terénu (a) Envisat ( ), pásmo C - není detekován pokles v zalesněném území (b) Alos ( ) pásmo L - viditelné poklesové kotliny (c) TerraSAR-X ( ), pásmo X - pohyb mimo zalesněné území díky snímání v zimním období vegetačního klidu Území v okolí Stonavy je na ortofotosnímku (d).

40 Metody interferometrického zpracování Diferenční metoda DInSAR kombinuje dva SAR snímky a pokouší se o filtrování veškerých nepotřebných fázových složek (jako je vliv topografie, zakřivení Země, systematické chyby, šum a v případě existence vhodných dat i vliv zpoždění signálu atmosférou). Výsledný obraz interferogramu zachycuje terénní změny. Vícesnímkové metody MT-InSAR využívají celé sady interferogramů DInSAR z mnoha SAR snímků kombinovaných se společným referenčním snímkem (metoda PS-InSAR a její modifikace) či kombinovaných v jiné síti založené především na minimalizaci časového odstupu mezi snímky a minimální vzdálenosti mezi pozicemi družic při snímání (kolmá základna, B perp ) např. metody SBAS či Quasi PS-InSAR.

41 vybrané stabilně odrážející body Metoda PS pevné body Metoda Quasi PS - výpočtu celkových poklesů na základě vážených a filtrovaných interferometrických kombinací snímků, které formují konzistentní síť, kterou je možné vztáhnout vyhodnocené hodnoty poklesů mezi jednotlivými vazbami k referenčnímu snímku váženým výpočtem metodou nejmenších čtverců, kde vahou je hodnota průměrné koherence daného interferogramu Spíše horší výsledky

42

43 Průměrná rychlost pohybu PS bodů v okolí vybraných LÚC za období 10/ /2016 (hodnoty jsou převedeny z LOS do vertikálního směru).

44

45

46

47

48

49 Mapování ČR lidarem (LLS) začátek , konec Výšková chyba cca 18 cm až 0,5m. 95 mil. (ČUZK, armáda, Povodí) Výška letu nad terénem m průměrný překryt sousedních skenovacích pásů %, čímž bude dosažena hustota bodů minimálně 1bod/m 2 Po zpracování dat vzniknou tyto 3 realizační produkty: Digitální model reliéfu území České republiky 4. generace (DMR 4G) - v síti 5 x 5 m s úplnou střední chybou výšky 0,3 m v odkrytém terénu a 1 m v zalesněném terénu. Konec Digitální model reliéfu území České republiky 5. generace (DMR 5G) - TIN s úplnou střední chybou výšky 0,18 m v odkrytém terénu a 0,3 m v zalesněném terénu Digitální model povrchu území České republiky 1. generace (DMP 1G) - TIN s úplnou střední chybou výšky 0,4 m pro přesně vymezené objekty (budovy) a 0,7 m pro objekty přesně neohraničené (lesy a další prvky rostlinného půdního krytu)

50