Αξιολόγηση μεθόδων μείωσης των επιπτώσεων της ατμόσφαιρας στην αποκατάσταση της φάσης συμβολογραμμάτων συνθετικών απεικονίσεων ραντάρ

Κουτσαντώνη, Πελαγία; Koutsantoni, Pelagia

dc.contributor.author	Κουτσαντώνη, Πελαγία	el
dc.contributor.author	Koutsantoni, Pelagia	en
dc.date.accessioned	2022-07-21T08:36:39Z
dc.date.available	2022-07-21T08:36:39Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/55469
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.23167
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/gr/	*
dc.subject	Συμβολομετρία	el
dc.subject	Αποκατάσταση φάσης	el
dc.subject	Ραντάρ συνθετικού ανοίγματος	el
dc.subject	Φάση κλεισίματος	el
dc.subject	Ατμοσφαιρική καθυστέρηση	el
dc.subject	SAR interferometry	en
dc.subject	Phase unwrapping	en
dc.subject	Synthetic aperture radar	en
dc.subject	Phase closure	en
dc.subject	Atmospheric delay	en
dc.title	Αξιολόγηση μεθόδων μείωσης των επιπτώσεων της ατμόσφαιρας στην αποκατάσταση της φάσης συμβολογραμμάτων συνθετικών απεικονίσεων ραντάρ	el
dc.title	Evaluation of methods for reducing atmospheric effects in phase unwrapping of interferograms of synthetic radar images	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Τηλεπισκόπηση	el
heal.classification	Remote sensing	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-03-08
heal.abstract	Η Συμβολομετρία SAR (InSAR) είναι μια σημαντική τεχνολογία για την παρατήρηση της επιφάνειας της Γης, ειδικά για τη χαρτογράφηση της τοπογραφίας και των παραμορφώσεων της. Ωστόσο, οι μετρήσεις InSAR συχνά επηρεάζονται σημαντικά από χωρικές και χρονικές διακυμάνσεις της ατμόσφαιρας που προκαλούν σημαντικές καθυστερήσεις στις παρατηρήσεις. Η διόρθωση από ατμοσφαιρικές καθυστερήσεις είναι μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις στην τεχνολογία InSAR και για αυτόν τον λόγο έχουν αναπτυχθεί πολλές τεχνικές διόρθωσης. Αυτές οι τεχνικές βασίζονται είτε σε βοηθητικά δεδομένα όπως τα Αριθμητικά Καιρικά Μοντέλα είτε στην ανάλυση της ίδιας της συμβολομετρικής φάσης. Στην παρούσα μελέτη, αξιολογούμε τις επιπτώσεις των ατμοσφαιρικών καθυστερήσεων στην αποκατάσταση της φάσης και εξετάζουμε εάν η διόρθωση των ατμοσφαιρικών καθυστερήσεων πριν από την αποκατάσταση της φάσης μπορεί να οδηγήσει στη μείωση των σφαλμάτων της αποκατάστασης. Για να ποσοτικοποιήσουμε αυτή τη μείωση χρησιμοποιούμε την παρατηρούμενη φάση μη κλεισίματος (αναφέρεται ως φάση κλεισίματος) τριπλετών που κατασκευάζονται με συνδυασμό οποιωνδήποτε τριών μεμονωμένων SAR απεικονίσεων. Η ατμοσφαιρική καθυστέρηση υπολογίζεται με τέσσερις μεθόδους: (i) χρησιμοποιώντας το αριθμητικό καιρικό μοντέλο ERA5, (ii) αξιοποιώντας τη γραμμική συσχέτιση φάσης – ύψους (Linear), (iii) χρησιμοποιώντας το λογισμικό PyAPS και (iv) χρησιμοποιώντας την Ηλεκτρονική Υπηρεσία Γενικευμένης Ατμοσφαιρικής Διόρθωσης (GACOS), και οι εκτιμώμενες ατμοσφαιρικές διορθώσεις αφαιρούνται από τα αποκατεστημένα και τα μη αποκατεστημένα συμβολογράμματα. Έπειτα, εξετάζεται αν αφαίρεση της ατμοσφαιρικής φάσης οδηγεί σε διόρθωση της συμβολομετρικής φάσης και διερευνάται ποια από τις μεθόδους ατμοσφαιρικής διόρθωσης μειώνει περισσότερο το σφάλμα λόγω ατμοσφαιρικής καθυστέρησης. Αυτή η μεθοδολογία δοκιμάστηκε σε 15 συμβολογράμματα Sentinel-1 πάνω από τον Όλυμπο, Ελλάδα. Διαπιστώνουμε ότι μόνο η μέθοδος γραμμικής συσχέτισης φάσης – ύψους παρέχει σημαντική μείωση του κλεισίματος φάσης, αποτρέποντας έτσι τα σφάλματα κατά την αποκατάσταση της φάσης. Επιπλέον, παρατηρούμε ότι οι μέθοδοι PyAPS και GACOS φαίνεται να διορθώνουν με μεγαλύτερη επιτυχία τα ατμοσφαιρικά σφάλματα όταν η διόρθωση εφαρμοστεί μετά την αποκατάσταση φάσης, αλλά η μέθοδος Linear υπερτερεί στην διόρθωση της ατμοσφαιρικής καθυστέρησης όταν η διόρθωση γίνει πριν την αποκατάσταση της φάσης.	el
heal.abstract	Interferometic SAR (InSAR) is a powerful technology for observing the Earth surface, especially for mapping the Earth's topography and deformations. InSAR measurements are however often significantly affected by spatial and temporal variations of the atmosphere that introduce significant delays in InSAR observations. Correcting for tropospheric delays is one of the largest challenges in InSAR technology and many techniques have been developed for this reason. These techniques rely either on auxiliary data such as numerical weather models (NWMs) or on the analysis of the interferometric phase itself. In this study, initially, we evaluate the effects of atmospheric delays in phase unwrapping and examine if the correction of atmospheric delays prior to phase unwrapping can lead to the reduction of unwrapping errors. To quantify this reduction we utilize the observed phase nonclosure (referred to as the closure phase) of triplet combinations of any three individual SAR scenes. We calculate the atmospheric delay with four methods: (I) employing the ERA5 Numerical Weather Model, (ii) exploiting the phase – height linear correlation, (iii) utilizing the PyAPS software, and (iv) using the Generic Atmospheric Correction Online Service (GACOS), and the estimated atmospheric corrections are removed on both unwrapped and wrapped interferograms. Then, we examine whether the removal of the atmospheric phase leads to correction of the interferometric phase and investigate which of the atmospheric correction methods further reduces the error due to atmospheric delay. This methodology was tested on 15 Sentinel-1 interferograms over mountain Olympos, Greece. We find that only the phase – height linear correlation method provides significant reduction of the phase closure, thus preventing unwrapping errors. In addition, we observe that the PyAPS and GACOS methods appear to be more successful in correcting atmospheric errors when the correction is applied after phase unwrapping, but the Linear method outperforms the other methods in atmospheric delay correction when the correction is applied before the phase unwrapping.	en
heal.advisorName	Καραθανάση, Βασιλεία	el
heal.committeeMemberName	Καραθανάση, Βασιλεία	el
heal.committeeMemberName	Γκίκας, Βασίλειος	el
heal.committeeMemberName	Καράντζαλος, Κωνσταντίνος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών. Τομέας Τοπογραφίας. Εργαστήριο Τηλεπισκόπησης	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	221 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false