Βέλτιστη Αξιοποίηση της Επαναληπτικής Συμβολομετρίας και Ανάπτυξη Μεθόδου Δημιουργίας Μωσαϊκών για τη Παραγωγή Ψηφιακού Μοντέλου Εδάφους

Abstract

Η συμβολομετρία SAR απεικονίσεων είναι μια τεχνική της τηλεπισκόπησης η οποία αξιοποιεί τη διαφορά φάσης δυο SAR απεικονίσεων προκειμένου να δημιουργηθεί ΨΜΕ μεγάλης ακρίβειας. Αποτελεί μια από τις τρεις πιο σύγχρονες τεχνικές για την απόκτηση της υψομετρικής πληροφορίας για μεγάλης έκτασης περιοχές. Η συνεχής βελτίωση της τεχνικής και η ανάπτυξη νέων συστημάτων λήψης RADAR απεικονίσεων επιβάλλει την συνεχή αξιολόγηση της δυναμικής της συμβολομετρίας. Η συγκεκριμένη εργασία πραγματεύεται την αξιοποίηση πολλαπλών απεικονίσεων του δέκτη ALOS/PALSAR για τη δημιουργία ΨΜΕ μέσα από τη συμβολομετρική διαδικασία και επιπρόσθετα τη βελτιστοποίηση του αποτελέσματος μέσα από τη δημιουργία μωσαϊκών ΨΜΕ. Στη συμβολομετρική διαδικασία χρησιμοποιήθηκαν δύο τύποι δεδομένων του δέκτη ALOS/PALSAR (FBS & FBD). Συνολικά είχαμε 16 SAR απεικονίσεις σε μορφή SLC εκ των οποίων 8 είναι τύπου FBS με πόλωση ΗΗ (ανοδικής τροχιάς), 2 είναι τύπου FBS με πόλωση VV (καθοδικής τροχιάς) και 6 είναι τύπου FBD με πόλωση HH+HV(ανοδικής τροχιάς). Με αυτές τις απεικονίσεις δημιουργήθηκαν συνολικά 107 συμβολομετρικά ζευγάρια για τα οποία εφαρμόστηκε συμβολομετρική διαδικασία με χρήση του λογισμικό SARscape. Η αφαίρεση του όρου της επίπεδης γης έγινε με τη χρήση του ΨΜΕ από το δορυφόρο ASTER. To φιλτράρισμα του συμβολογράμματος έγινε με τον αλγόριθμο Goldstein ορίζοντας το κατώφλι της συνάφειας στην τιμή 0.15. Για την αποκατάσταση της φάσης εφαρμόστηκε ο αλγόριθμος Region Growing. Τα αποτελέσματα της συμβολομετρικής διαδικασίας αξιολογήθηκαν με δύο μεθόδους (ΨΜΕ και υψομετρικά σημεία) υπολογίζοντας το Μέσο Τετραγωνικό Σφάλμα για κάθε συμβολομετρικό ζευγάρι. Το ΜΤΣ των πρωτογενών αποτελεσμάτων ήταν αρκετά υψηλό με αποτέλεσμα να μην ενδείκνυται η αυτούσια χρησιμοποίηση τους. Η δημιουργία μωσαϊκών ΨΜΕ από τα πρωτογενή ΨΜΕ δεν οδήγησε σε βελτίωση της ακρίβειας. Η βελτιστοποίηση του αποτελέσματος επιτεύχθηκε μετά από επεξεργασία των πρωτογενών ΨΜΕ και την επιλογή κατάλληλων περιοχών.

SAR interferometry is a remote sensing technique which exploits the phase difference of two SAR images in order to generate accurate Digital Elevation Model. It is one of the three most modern techniques for obtaining altitude information for wide-scale areas. The continuous improvement of InSAR and development of new SAR systems requires an ongoing assessment on the potential of SAR interferometry. This thesis discusses the use of repeat pass interferometry with ALOS/PALSAR (L band) acquisitions in order to produce accurate DEMs through the interferometric processing and additionally the outcome optimization by creating mosaic DEM. We used 16 ALOS/PALSAR SLC acquisitions in fine-beam single polarization mode (FBS) and in fine-beam dual polarization (FBD). Eight acquisitions are HH polarization (ascending orbit), two acquisitions are VV polarization (descending orbit) and six acquisitions are HH+HV polarization (ascending orbit). We form 107 interferometric pairs and the interferometric process was applied on each pair using SARscape software. The flat earth component removed by using ASTER DEM. The interferogram filtering performed with Goldstein algorithm while we define the coherence threshold to the value 0.15. Finally, for the phase unwrapping the Region Growing algorithm was applied. The produced DEMs by interferometric processing evaluated using two methods (other DEM with better accuracy and elevation points). For each pair and for each method, the root mean square error calculated. The RMSE of the primary outcomes were quite high, thus not appropriate for further use. The mosaic DEM production from raw DEMs has not resulted to the improvement of accuracy. The optimization of the result obtained after processing of primary DEMS and selecting suitable areas.