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TerraSAR X Oceanography End of Comissioning Phase Susanne Lehner

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TerraSAR X OceanographyEnd of Comissioning Phase

Susanne Lehner

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Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum

Folie 2Institut für Methodik der Fernerkundung

TerraSAR-X

… is a sun synchron satellite with a right side looking X-band synthetic aperture radar (SAR)

StripMap Mode

I m a g i n g g e o m e t r y

ScanSAR Mode

ResolutionPolarizationIncidence angleScene extensionWavelength

2m-16mSingle/Multi20°-60°10,30,100 km0.031m

SpotLight Mode

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Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum

Folie 3Institut für Methodik der Fernerkundung

First TerraSAR-X image processed on June 19th !

SM, HH pol, beam 19, 51º incidence

Novopetrovskiy/Russia near Volgograd

Tsimlyansk Reservoir / river Don

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Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum

Folie 4Institut für Methodik der Fernerkundung

1. Introduction

2. TerraSAR X

3. SAR algorithms for wind field and sea state

4. Coastal Applications, Currents, Bottom Topography

5. Outlook

Outline

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Folie 5Institut für Methodik der Fernerkundung

Basic Product PortfolioSSC: single look complex in slant range geometry

equidistant spacing in azimuth and in slant rangecomplex representation

MGD: multi look ground range detectedhomogenous ground spacingno interpolation artifacts due to image rotation.geo-referenced, but no precise geometry

GEC: geocoded ellipsoid correctedUTM projection, WGS84 reference, no DEM considered

EEC: enhanced ellipsoid correctedUTM projection, WGS84 reference, “coarse” DEM considered (e.g. SRTM, DTED-1 and -2)pixel localization accuracy down to meter leveldepends on DEM availability/quality

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Folie 6Institut für Methodik der Fernerkundung

L1B SAR Processing: Stripmap Single PolarisationAcquisition

o Oberpfaffenhofen, Fünf-Seen-Lando Stripmap (HH)o Incidence angle: 39.5° .. 42.5 °o 100 MHz bandwidth

ProcessingMGD-RE:

o 56 km x 30 km (az, rg)o 7 m resolution, 3.25 m spacingo 2.9 (az) x 3.5 (rg) lookso 17360 lines x 10306 samples (358 MB)

MGD-SE:o 56 km x 30 km (az, rg)o 3 m resolution, 1.25 m spacingo 1 (az) x 1.5 (rg) lookso 45136 lines x 26796 samples (2419 MB)

B.Schättler

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Folie 7Institut für Methodik der Fernerkundung

MGD - RE

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Folie 8Institut für Methodik der Fernerkundung

ScanSARgeometric accuracy

Asc / Desc crossings

2007 10 22-27

AR scan_11 (17:10)AR scan_05 (17:02)DR scan_11 (05:42)

Th.Fritz

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Folie 9Institut für Methodik der Fernerkundung

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Folie 10Institut für Methodik der Fernerkundung

ENVISAT IMS subscene acquired on Apr, 04, 2004

ERS-2 SLC subscene acquired on Apr, 04, 2004

ship

TSX subscene acquired on Aug, 27, 2007 (~6kmx1km)

TSX subscene acquired on Aug, 27, 2007 (~17kmx7km)

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Folie 11Institut für Methodik der Fernerkundung

SeaSAR Software ToolQuicklook Menue (TSX_MGD_20070827T171837 )

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Folie 12Institut für Methodik der Fernerkundung

Norderney

TerraSAR X StripmapNorderney 28. Juli, 2007, 17:18 UTC

10 km

Topography

Wind Field

J.Schulz-Stellenfleth

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Folie 13Institut für Methodik der Fernerkundung

Jul, 7, 2007Island of Hiddensee05:24 UTC

…around 2 hours time shift (west wind situation)

MODIS Level 2 FR TWP [g/m^2]

Detection of Clouds ( HH / VV / | HH – VV | )

GEC RE, 8 m res., 3.75 m spacing, 50 km x 15 km

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Folie 14Institut für Methodik der Fernerkundung

Dual Polarisation Image of the Baltic ( HH / VV / | HH – VV | )

H.Breit

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Folie 15Institut für Methodik der Fernerkundung

TerraSAR-X Stripmap 16.11.2007, 3:52 UTC.

Dual polarisation

10 km

( HH / VV / | HH – VV | )

Kerch

Oil Spill Strait of Kerch

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Folie 16Institut für Methodik der Fernerkundung

Wind Field Estimation from SAR Images

13.00o 13.50o 54.50o

54.75o

12.50o 13.00o 13.50o 54.50o

54.75o

12.50o

Wind streakdetectionSAR image Wind direction

SAR imagecalibration

Normalized RadarCross Section

Incidence angle

Inversionof

CMOD-5

WindSpeed

Rügen, 1991 FRANCES, 2004

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Folie 17Institut für Methodik der Fernerkundung

XMOD tuned by SIR C / X SAR Data and ECMWF data

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Folie 18Institut für Methodik der Fernerkundung

Strait of Gibraltar

TerraSAR-X Stripmap mode scene acquired on July 9, 2007 at 06:29 UTC

S. Brusch

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Folie 19Institut für Methodik der Fernerkundung

TSX Stripmap image, English Channel

30 km x 100 km TSX VV Stripmap image acquired on July 2, 2007, 17:35 UTC

Offshore Windfarm

Waves

Ships

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Folie 20Institut für Methodik der Fernerkundung

Okinawa3.5 km x 2 km

TSX Stripmap image acquired overOkinawa on June 12, 2007

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Folie 21Institut für Methodik der Fernerkundung

SRTM ATI Current MeasurementsShuttle Radar Topographie Mission (SRTM)

11-23 Feb, 2000

Along Track Interferometric SAR systems measure the across trackcomponent of current fields

headingur

CuxhavenBrunsbüttel

7 m

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Folie 22Institut für Methodik der Fernerkundung

2-D Current Measurements with Tandem-X„Squinted Split Antenna Mode“

αIdea: Operate both TX-1 and TX-2in split antenna mode withTX-2 flown with a largesquint angle (in the frameworkof an experiment)

Similar to „Dual-Beam ATI“TX-1

TX-2

132-363 km

187-514 km

Distance not critical

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Folie 23Institut für Methodik der Fernerkundung

Oceanography Algorithms at DLRToolbox

- Input, Quicklook generation- General Image Analysis

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

Ship and Oil Detection- Threshold Algorithm

Sea State- Two Dimensional Spectra- Determination of Peak parameters

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Folie 24Institut für Methodik der Fernerkundung

TerraSAR X Test sites ordered in AOs

New AO for general proposalsor see COFUR price list: sss.terrasar-x.dlr.de

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Folie 25Institut für Methodik der Fernerkundung

Sth we cannot do with TerraSAR XSea State Statistic – 2 Years - 1 Million Radar Images

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Folie 26Institut für Methodik der Fernerkundung

Benefits of TerraSAR-X High spatial resolution

Ocean waves in the Baltic, Black Sea, estuaries, harbours, …High resolution wind fields (offshore wind farming, coastal models, LM-DWD)Tidal inlets, dredging activitiesShip detection, Observation of ship wakesBeach erosion, rip currents, wave development

High temporal resolutionCurrent tracking by feature detection

All weather and day&night observation capabilitySAR the instrument for severe weather monitoringDisaster prevention, tropical and extratropical cyclones, extreme waves

Polarimetric and interferometric capabilityInvestigation of steep waves Sea ice parametersATI current measurements

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Folie 27Institut für Methodik der Fernerkundung

ENVISAT IMS subscene acquiredon Apr, 04, 2004

ERS-2 SLC subscene acquiredon Apr, 04, 2004

TSX subscene acquiredon Aug, 27, 2007 (~2kmx5km)

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Folie 28Institut für Methodik der Fernerkundung

Imaging Modes of TerraSAR-X for Basic Products