INFORME DE AVANCE: ESTIMACIÓN DE PARÁMETROS DE INGENIERIA GLOBALES DEL SAOCOM A PARTIR DE UNA SIMULACIÓN DE LA APLICACIÓN OBTENCIÓN HUMEDAD DEL SUELO

KARSZENBAUM HAYDEE; GRINGS, FRANCISCO MATIAS; TIFFENBERG, JAVIER; SALVIA, MARÍA MERCEDES; PERNA, PABLO; JACOBO BERLLES, JULIO; KANDUS, PATRICIA; SKIGIN, DIANA; INSCHAUSSANDAGUE, MARINA; DEPINE, RICARDO; FERRAZZOLI, PAOLO

2006-01-01

2006-05-25

Produccion de una plataforma orbital eqiupada con un instrumento SAR full polarimetrico

Espacio-Varios

A. ContextoRequerimiento planteado porCONAE. Debido a las necesidades actuales con respecto al desarrollo de la misión SAOCOM, se planteó por parte de CONAE la necesidad de estimar una serie parámetros globales de calidad del sistema SAOCOM. Para cumplir con este objetivo general, se presenta un esquema metodológico basado en una filosofía end-to-end, que permite evaluar el efecto de los parámetros del sistema SAR en una aplicación (simulada). Se propuso como aplicación: obtención de humedad del suelo a partir de imágenes SAR Banda L. Documentos Aplicables Oh Y., Quantitative Retrieval of Soil Moisture Content and Surface Roughness From Multipolarized Radar Observations of Bare Soil Surfaces , IEEE Trans. Geosci. Rem. Sens., vol. 42, n. 3, 2004.Freeman A., Alves M., Chapman B., Cruz J., Kim Y., Shaffer S., Sun J., Turner E., Sarabandi K., SIR-C data quality and calibration results , IEEE Trans. Geosci. Rem. Sens., vol. 33,n. 4, 1995.Hajnsek Irena, Inversion Of Surface Parameters Using Polarimetric Sar , DLR PhD thesis, 2001.Oh Y. et al, Semi-Empirical Model of the Ensemble-Averaged Differencial Mueller Matrix for Microwave Backscsttering From Bare Soil Surfaces , IEEE Trans. Geosci. Rem. Sens., vol. 40, n. 6,2002.Moran S., et al, Estimating soil moisture at the watershed scale with satellite-based radar and land surface models , Can. J. Remote Sensing, No. 5, pp. 805-826, 2004.Estimación de parámetros del sistema SAOCOM a partir de una simulación de la aplicación obtención humedad del suelo, Informe CONAE, Dic. 2005.Propuesta del Informe I y propuesta actualFigura A.1. Cadena de procesamiento de la aplicación humedad del suelo donde se simula el bloque que corresponde al sistema SAR y la aplicación.La aplicación obtención de humedad del suelo a partir de datos de un sistema SAR, puede modelarse mediante un proceso que tome como entrada la humedad en elterreno y devuelva la humedad estimada. En este caso particular, el objetivo es evaluar los parámetros del SAR a partir de una simulación de esta aplicación. Para nuestros propósitos, el SAR es un sistema que realiza una única función: obtener la matriz de scattering medida M. Esta matriz de scatteringM es obviamente una función de la matriz de scattering real S, pero debido a que el SAR no es un sistema ideal, la matriz M también es función de los parámetros del sistema.Entonces, proponemos simular las mediciones realizadas por el SAR mediante un modelo directo, encargado de simular la matriz de scatteringS real del suelo, y un modelo SAR, encargado de simular las limitaciones del sistema real (Figura A.1). Sin embargo, este esquema de aplicación se basa únicamente en la información provista por una única imagen SAR adquirida con un juego de condiciones de observación dadas. Este esquema está basado en la utilización de una única imagen SAR. Esto nos llevó a preguntarnos si incluir más imágenes SAR podría o no mejorar los resultados a obtener. Estas imágenes podrían ser revisitas del mismo sensor en distintas configuraciones o imágenes SAR de otro sensor. Asimismo nos planteamos incluir además de la intensidad, el posible aporte de la fase y el del modo de polarización completa (polarimetría). La pregunta a la que intentamos dar respuesta en este informe fue la siguiente: ¿asimilar información de otros modos y fuentes,podría mejorar el error total sobre la humedad estimada y relajar así las condiciones sobre los parámetros de ingeniería del SAR del SAOCOM? Los siguientes son los temas principales que se tratan en este informe: Evaluación del error en la humedad del suelo considerando amplitudes complejas: modificación en el planteo del informe I.En el Informe I, la estimación de humedad del suelo estuvo basada en la utilización de un cociente de polarizaciones provenientes de una imagen SAR de polarización dual (ver Informe I). En la metodología planteada en dicho informe, se aproximó la salida compleja del modelo de SAR por su módulo. Dado que el modelo directo e inverso están basados en S0s y por lo tanto, no utilizan la información de fase, nos pareció que un planteo escalar era una buena aproximación al problema. En la práctica, sin embargo, considerar únicamente el módulo de las amplitudes de scattering subestima los errores propagados por los parámetros del sistema SAR. En este informe se repite el procedimiento de propagación realizado en el Informe I, pero teniendo en cuenta los datos como variables complejas. Este nuevo enfoque si bien da resultados similares a los del Informe I, el error asociado a la humedad estimada por el SIR-C Banda L es mayor. Estimación de humedad del suelo a partir de un enfoque multidimensionalEn este punto se analiza la posibilidad de implementar un esquema de retrieval basado en un enfoque multidimensional (multiangular-multitemporal, multifrecuencia) en la estimación de humedad del suelo. La idea es intentar evaluar si la inclusión de múltiples pasadas a distintos ángulos de incidencia del sistema SAOCOM o un esquema de sinergia con un sistema Banda C (ENVISAT-ASAR, ERS-2, RADARSAT 2) mejora la estimación.Estimación de humedad del suelo a partir de la fase copolarizadaEn este punto se analiza la dependencia de la diferencia de fase entre las amplitudes de scattering copolarizadas con la humedad del suelo utilizando el modelo extendido de Oh [Oh02]. Estimación de humedad del suelo a partir de técnicas polarimétricas. Análisis de un procedimiento de obtención de humedad del suelo propuesto por [Hajnsek01] basada en técnicas polarimétricas.Estrategia de construcción de un triedral corner reflector para banda L En virtud de los avances obtenidos por CONAE con el SAR-AT y nuestro compromiso (convenio original) de colaborar en la calibración externa del SAR, incluimos en este informe los avances realizados en la construcción de un corner reflector apto para banda L a fin de que se considere su utilización en futuros vuelos del SAR-AT.