RADAR: Synthetic Aperture Radar (SAR) II

Operaciones Básicas con los radar SAR


Polarimetría

Las ondas de radar tienen una polarización. Diferentes materiales reflejan las ondas de radar con diferentes intensidades, pero los materiales anisotrópicos tales como la hierba frecuentemente reflejan diferentes polarizaciones con diferentes intensidades. Algunos materiales también convierten una polarización en otras. Emitiendo una mezcla de polarizaciones y usando antenas receptoras con una polarización específica, varias imágenes diferentes pueden tomarse de la misma serie de pulsos. Frecuentemente estas tres imágenes se usan para los tres canales de color de la imagen sintetizada. La interpretación de los colores resultantes requieren muestran materiales conocidos.

Los nuevos desarrollos en polarimetría también incluyen la utilización de los cambios en los retornos aleatorios de polarización de algunas superficies (pasto, o arena), entre dos imágenes de la misma locación en diferentes puntos temporales para determinar donde hay cambios no visibles a simple vista. Ejemplos: túneles, caminos de vehículos, etc.

Interferometría

Si dos observaciones del mismo terreno de muy similares posiciones están disponibles, la síntesis de apertura puede formarse para obtener una resolución que podría darse con un sistema de Radar con dimensiones iguales a la separación de las dos mediciones. Esta técnica se llama interferometría SAR o InSAR.

Si las dos muestras se obtienen simultáneamente (quizás porque hay dos antenas en la misma aeronave, con cierta distancia entre ellas), cualquier diferencia de fase contendrá información acerca del ángulo de dónde el eco del radar volvió. Combinando esto con la información de la distancia, se puede determinar la posición en tres dimensiones del píxel de la imagen. En otras palabras, se puede extraer la altitud del terreno como reflectividad del radar, produciendo un modelo digital de elevación(DEM) con una simple pasada de aeroplano.

Si las dos muestras están separadas en el tiempo, quizás dos diferentes vuelos sobre el mismo terreno, haya dos posibles fuentes de deriva de fase. La primera es la altitud del terreno, como se a visto arriba. La segunda es el movimiento del terreno: si el terreno se ha desviado entre observaciones, devolverá una diferente fase. La cantidad de deriva requiere una significativa diferencia de fase del orden de la longitud de onda usada. Esto significa que si las derivas del terreno medidas en cm, podrán ser vistas en la resultante imagen (un mapa de elevación inicial debe estar disponible para poder separar las dos diferencia de fase; un tercer paso puede ser necesario en orden a producir uno).

Este segundo método ofrece una herramienta poderosa en geología y en geografía. Los flujos de glaciares pueden cartearse en dos pasos. Los mapas muestran la deformación del paisaje después de un terremoto menor, o de una erupción volcánica (mostrando la contracción del propio volcán por varios centímetros).

Interferometría diferencial

La interferometría diferencial (D-InSAR) requiere adquirir al menos dos imágenes con adición de un DEM. Ese DEM puede ser obra de una medida GPS o generarse por interferometría, el tiempo entre adquisición de los pares de imágenes es pequeño, con mínimas garantías de distorsión de imágenes de la superficie del blanco. En principio, con tres imágenes del área terrestre, con similar geometría de adquisición de imágenes, es frecuentemente adecuado para D-InSar.

El principio para detectar movimiento en el terreno es simple: el interferograma se crea de las dos primeras imágenes; esto es también llamado "interferograma de referencia" o "interferograma topográfico". Un segundo interferograma se crea para capturar topografía y la distorsión. Restando lo último del "interferograma referencial" pueden revelarse orlas diferenciales, indicando movimiento. Esta descripción de técnica de generar tres imágenes D-InSAR es llamada 3-pasos o "método de la doble diferencia.

Las bandas diferenciales que permanecen como "irregularidades" en el interferograma diferencial son resultado de los cambios en el rango SAR por cualquier desplazamiento de puntos del terreno de un interferograma al siguiente. En el interferograma diferencial, cada orla es directamente proporcional a la longitud de onda del SAR. El desplazamiento de superficie para la dirección de enfoque de un satélite, causa un incremento en la diferencia de paso (traducido a fase). Ya que la señal va de la antena SAR al blanco y retorna de nuevo, el desplazamiento medido es dos veces la unidad de longitud de onda. Esto significa en interferometría diferencial un ciclo de onda -pi a +pi o una longitud de onda que corresponde al desplazamiento relativo de la antena SAR de solo media long. de onda. Más avances con esta técnica es el uso de la interferometría diferencial, del satélite SAR con pasadas ascendentes y descendentes, usadas para estimar movimiento en 3-D del terreno. Los estudios en esta área muestran medidas seguras de movimiento de la superficie 3-D con certezas comparables a las lecturas con GPS.

Ultrabanda ancha SAR

Un radar normal emite pulsos con un muy estrecho rango de frecuencias. Esto coloca un límite más bajo en la longitud del pulso (y por ende, en la resolución en la dirección de la distancia) y simplifica mucho la electrónica. La interpretación de los resultados es también facilitado porque la respuesta material debe conocerse solo en un angosto rango de frecuencias.

El radar de ultra banda ancha emite muy cortos pulsos consistentes de un gran rango de frecuencias, de cero hasta las frecuencias de operación normal del radar. Tales pulsos alcanzan resoluciones de larga distancia, pero mucha de la información se concentra en relativamente bajas frecuencias (con largas longitudes de ondas).

La información a capturar en bajas frecuencias significa que las propiedades materiales más relevantes serán aquellas a más bajas frecuencias que las de la mayoría de los sistemas radar. En particular, tales radares pueden penetrar alguna distancia dentro del follaje y del suelo.