dtm radar

8/16/2019 DTM Radar

1/13

CENTRO DE LEVATAMIENTOS AEROESPACIALE S Y APLICACIONES SIG PARA EL DESARROLLO SOSTENIB LE DE LOS RECURSOS NATURALES

Presentación Original

Dr. B. Maathuis ( [email protected] ), ITC, 2006

DTM from active sensors – Shuttle Radar Topographic MissionTraducida y adaptada por

Mauricio Auza (CLAS-UMSS)

DTM a partir de sensores activosDTM a partir de sensores activos

S S huttlehuttle R R adaradar T T opographic opographic M M issionission

SRTM SRTM


Problemas presentesProblemas presentesEl conocimiento de la topografía de la superficie es degran importancia de las ciencias de la tierra, ej,hidrología, geomorfología, pero:

8/16/2019 DTM Radar

2/13


Problemas presentesProblemas presentes

Aunque los contornos topográficos proporcionan

información regularmente precisa de las elevaciones ypendientes, al ser derivadas de una interpolación entrepuntos de referencia determinados con gran precisión(Bench marks, BM), la elevación siempre es estimada yestablecida en relación al metro más cercano.

La necesidad de generalización en los mapastopográficos resulta en una pérdida de detalle yprecisión



Instrumentos modernos como teodolitoselectrónicos y receptores de navegación satelital(GPS) proporcionan medidas puntuales y lageneración de mapas del terreno a partir de dichasmedidas insume gran cantidad de tiempo y es unproceso costoso

Imágenes estereoscópicas aéreas – espacialesproducen coberturas de amplias áreas utilizandoprincipios fotogramétricos, pero son limitadas por lanecesidad de una buena visibilización (y la logística delas operaciones de vuelo)

8/16/2019 DTM Radar

3/13



La Integración de datos topográficos a partir dediferentes fuentes, resulta en datos de baja calidad (nohomogéneos) debido a: diferentes datums verticales yhorizontales, proyecciones, formatos, resoluciones, etc.

Imposible evaluar la precisión de los productosderivados resultantes


Ventajas del SRTMVentajas del SRTM

Homogeneidad: El DTM del SRTM es el primerproducto a gran escala dado en forma continua, el cualno ha sido transformado en Mosaicos a partir de datosderivados de diferente sensores, formatos y fechas(Misión de 11 días)

Resolución mejorada: comparado al único DTM globalexistente de 1 km de resolución horizontal (USGS), elpresente DTM del SRTM con 90 m de resolución, conuna precisión vertical de menos de 10 metros, ofreceuna gran mejora

8/16/2019 DTM Radar

4/13



Disponibilidad y cobertura: los datos del SRTM noestán clasificados, los datos en la banda C cubre cerca

al 80% de la superficie de la tierra, hogar del 95% de lahumanidad (Latitud 60o Norte a 56o Sur)

Los Datos (90 m. resolución) se encuentrangeneralmente sin costo y pueden ser obtenidos delInternet:

- ftp://edcsgs9.cr.usgs.gov/pub/data/srtm/(Celdas de1 grado por 1 grado, nivel continental, sin costo)

- http://seamless.usgs.gov/(No mosaico, áreas pequeñas sin costo, áreas mayores tienen un costo)



8/16/2019 DTM Radar

5/13




El sistemaEl sistema – – MisiónMisión

Space Shuttle

Endeavour , lanzada11/02/2000, misión de 11días, con instrumentoradar modificadodenominado SpaceborneRadar Laboratory,

Interferometric SAR, un60 m. mast, Antena debandas X (3.1 cm) y C(5.3 cm)

8/16/2019 DTM Radar

6/13


El sistemaEl sistema – – MisiónMisión

Ancho de barrido del rayoRadar de 225 kilómetros m

a través de una orbitaaltitudinal de 233 kilómetros Día, noche eindependiente del tiempoclimático


Interferometría Radar Interferometría Radar Técnica para generar imágenes tridimensionales dela superficie de la tierra

Una antena transmisora ilumina el terreno con el rayoradar el cual es dispersado (reflejado) por la superficie

Dos antenas receptoras con una separaciónconstante entre las mismas (baseline) registra el radarreflejado (eco) desde posiciones ligeramente diferentes

8/16/2019 DTM Radar

7/13


Interferometría Radar Interferometría Radar La fuerza de la señal transmitida semuestra en el eje Y, y la distanciadesde el transmisor en el eje X. Laseñal se ve en forma oscilante o se

repite sobre si misma una y otra veza lo largo del eje X

Si estuvieses caminando desde el transmisor caminarías a través de muchosciclos de un patrón que se repite. Caminarías a través de un ciclo simple delpatrón cuando éste se repite a si mismo tan sólo una vez. Un simple ciclo de laonda está representado por la línea verde. La distancia caminada a través de unciclo simple se denomina Longitud de Onda, y es 2 cm en el ejemplo gráfico,representada por la línea azul.

La fase de la onda es el número total de ciclos de onda en cualquier distanciadada desde el transmisor. Por lo tanto, la fase a cualquier distancia dada desde eltransmisor es determinada dividiendo la distancia entre la longitud de onda:

Fase (en ciclos) = Distancia desde el transmisor / longitud de onda (1)


Interferometría Radar Interferometría Radar

En el primer pico de la onda (0.5 cm en el eje X), la fase es un 1/4 delciclo. En la marca de 1 cm, la fase es 1/2 ciclo. En la marca 3 cm, lafase de la onda es 1.5 ciclos. Por lo tanto:

Distancia desde el transmisor = Fase ( # de ciclos) * longitud de onda (2)

8/16/2019 DTM Radar

8/13


Interferometría Radar Interferometría Radar

Cuando una señal radar se transmite desde el trasbordador (Shuttle) ygolpea un objeto en la tierra, parte de la señal es retornada hacia eltrasbordador. Un receptor en el mismo mide la fuerza de la ondareflejada, y esa fuerza cuando es graficada versus la distancia desde elobjeto, se vería mucho como la figura de abajo.


InterferometríaInterferometríaRadar Radar

El trasbordador tiene dos receptores separados por una distanciarelativamente grande (60 m en el caso del SRTM). Los dos receptores se diceque están al final de la “Línea Base Interferometrica”. Un interferometro midela diferencia de fases entre dos señales recibidas al final de la línea base

como se muestra en la figura. El interferometro determina la diferencia defases comparando las señales en los dos finales de la línea base medianteuna técnica de procesamiento denominado “complex cross correlation”.

Esta diferencia de fases se denomina “Fase Interferométrica”

Debido a que cada fase recibida depende de la distancia entre el receptor y elobjeto sobre la superficie terrestre, la fase interferometrica es una medida dela DIFERENCIA entre las distancias desde cada receptor al objeto.

8/16/2019 DTM Radar

9/13


InterferometríaInterferometríaRadar Radar

Para ver cómo la interfometría radar es sensible a la topografía (altitud delobjeto en superficie), la figura muestra dos diferentes objetos localizados ados diferentes altitudes. Puede ser visto que la distancia diferencial de cadauno de estos objetos al final de la línea base depende de la altitud del objeto.Para el objeto más elevado (target 2), la distancia diferencial es mayor quepara el objeto de menor altitud (target 1). La fase interferométrica para elobjeto 2 es, por lo tanto, mayor que para el objeto 1. La distancia diferencialse torna más grande en la medida que el ángulo de incidencia al objetotambién se torna mayor (theta 1 < theta 2). La fase interferometrica puede serrelacionada al ángulo de incidencia mediante:

Fase Interferometrica = Línea base x sen (theta) / Longitud de Onda (3)


Interferometría Radar Interferometría Radar Las dos señales recibidas en ambos extremos de lalínea base muestra un cambio de fase debido adiferentes rutas de la señal. A través del cálculo de larelación entre las distancias objeto-receptor y ladiferencia de fasese obtiene la informaciónde las altitudes

8/16/2019 DTM Radar

10/13


Productos de elevación de laProductos de elevación de labanda Cbanda C--SRTMSRTM


Calidad de los datos SRTMCalidad de los datos SRTM

Información batimétrica dereservorio (por sonar) integradoen el DTM

Buena correlación

entre medidas de GPSy los valores deelevación del SRTMcuando son áreas sininfluencia notable dela vegetación

8/16/2019 DTM Radar

11/13


Problemas en el uso del SRTMProblemas en el uso del SRTM

Áreas de color negro son valores indefinidos (voids), debido a efectos desombras, anomalías de la fase, otras causas ambientales y específicas delradar, tales como retornos bajos especialmente en cuerpos de agua


Modificación del DTMModificación del DTM--SRTMSRTM

Modificación a través de lainterpolación para valoresindefinidos

8/16/2019 DTM Radar

12/13


Modificación del DTMModificación del DTM--SRTMSRTM

Funciones Hydro del ILWIS

Calculo de la dirección de

flujo a partir del DEM (la

más alta pendiente)

Mapa dedirección de flujo

Calculo de laacumulación de flujo Mapa de

acumulación de flujo

Optimización del DEM


Modificación del DTMModificación del DTM--SRTMSRTMClasificación de imagenpara áreas vegetadas

Factor de corrección dela cobertura de la tierra:

8/16/2019 DTM Radar

13/13

dtm radar

Documents