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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 2Institut für Methodik der Fernerkundung
Line detection Scatterometer Algorithm,
CMOD
Empirical,Inversion Individual
Along Track Interferometry
Doppler
Currents Coast LineOil Detection
Sea StateHs, 2D, Hmax
Wind Field
13.00o 13.50o 54.50o
54.75o
12.50o 13.00o 13.50o 54.50o
54.75o
12.50o
SAR Processor
SAR Oceanography Algorithms
ShipDetection
IntensitySpeedWake
Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum
Folie 3Institut 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 4Institut 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 5Institut für Methodik der Fernerkundung
Wind Field Estimation from L-Band SAR Images
Wind streakdetectionSAR image Wind direction
SAR imagecalibration
Normalized RadarCross Section
Incidence angle
Inversionof
L-MOD
WindSpeed
Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum
Folie 6Institut für Methodik der Fernerkundung
Influence of Atmosphere, Rain
SIR C / X- SAR Mission
Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum
Folie 7Institut 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 8Institut für Methodik der Fernerkundung
Wind Field Estimation from L-Band SAR Images
ALOS-PALSAR image acquiredon Jan, 07 2007 HH-Polarization; (70kmx70km)incidence angle: 38°
N
Quikscat Wind FieldJan, 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 9Institut 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 10Institut 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 11Institut 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 12Institut 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, Germany2008-03-20 at 05:50:34 UTCHH- Polarization
Elbe River Estuary – L-Band vs X-Band
Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum
Folie 13Institut 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 14Institut 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 15Institut für Methodik der Fernerkundung
The Geometry of a SAR SLC image.
Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum
Folie 16Institut 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 17Institut für Methodik der Fernerkundung
The Geometry of a SAR SLC image.(3)
ΔΨ
t0
t0+ tc
r0
R(t0,r0)
Where:
Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum
Folie 18Institut für Methodik der Fernerkundung
Azimuth Shift to Zero-Doppler
master
slave
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ΔΨ−= )sin(
rel
DCDCZD v
RgAzAz
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Folie 19Institut für Methodik der Fernerkundung
Geocoding