Tecniche di interferometria SAR da aereo

PresentLe piattaforme SAR da aereo garantiscono elevata flessibilità operativa consentendo il superamento di alcuni limiti dei sistemi di acquisizione satellitare. Purtroppo, l’estensione della tecnica DInSAR ai dati da aereo non è banale, a causa dei cosiddetti errori residui di moto che tipicamente caratterizzano le immagini SAR acquisite da aereo. Nell’ultimo decennio l’interferometria differenziale SAR (DInSAR) ha consentito di generare, mediante l’impiego di dati acquisiti da satellite, serie storiche di deformazione del suolo con accuratezze millimetriche.
 
Tuttavia, in alcuni casi, la tecnica DInSAR da satellite può risultare non pienamente adeguata. Infatti, le orbite descritte dai satelliti impiegati per il telerilevamento non permettono le misure di deformazione del suolo lungo la direzione Nord-Sud. Inoltre, l’intervallo temporale tra due acquisizioni consecutive della stessa scena a terra (“revisiting time”) è fisso e non consente (al momento) di monitorare fenomeni di deformazione su scala giornaliera, come richiesto in situazioni di emergenza.

Presso l’IREA sono state sviluppate tecniche di compensazione degli errori residui di moto in immagini SAR da aereo. Tali tecniche sono state applicate a dati acquisiti dal sensore aviotrasportato OrbiSar (operante in banda X) durante la missione sperimentale organizzata nel 2004 sull’area di Perugia dall’IREA in collaborazione con IRPI, Osservatorio Vesuviano e OrbiSat remote Sensing. Ciò ha consentito la generazione di interferogrammi differenziali SAR da aereo in banda X caratterizzati da accuratezze millimetriche.

L’IREA, al fine di applicare con successo le suddette tecniche anche a sensori italiani, si e occupata dell’upgrading del sistema aviotrasportato AeS4 TELAER operante in banda X (10 Gigahertz) e di proprietà di AGEA.

Il modulo SAR AeS4, pur consentendo di ottenere risoluzioni molto spinte (inferiori al metro), era originariamente dotato di una sola antenna e non consentiva, pertanto, applicazioni InSAR single-pass. Il CNR ha finanziato, su fondi propri attribuiti dal MIUR, il potenziamento del modulo SAR AeS4 mirato all’acquisizione di una configurazione InSAR single-pass per applicazioni across-track ed along-track, e di un sistema di navigazione avanzato per applicazioni DInSAR. L’IREA è stata incaricata della gestione di tutte le attività connesse al suddetto potenziamento, ivi compreso lo sviluppo progettuale della configurazione interferometrica che è stato condotto dall’IREA stessa in collaborazione con la Compagnia Orbisat, leader nel settore.

Il collaudo del sistema SAR AeS4 in configurazione interferometrica è stato effettuato tra la fine di gennaio e l’inizio di febbraio 2013. A tale scopo sono state eseguite con il velivolo Learjet 35A quattro missioni aeree, sui siti vulcanici del Vesuvio, dei Campi Flegrei e dell’isola di Ischia, con la conseguente acquisizione di dati per un’estensione di circa 4000 km2. a valle di un complesso processo di elaborazione effettuato su tali dati presso l’IREA-CNR, sono state ottenute ricostruzioni topografiche caratterizzate da risoluzione e accuratezza dell’ordine del metro.


Additional Info

Monitoraggio di fenomeni di deformazione su scala giornaliera

Monitoraggio di frane

Generazione DEM ad alta risoluzione

S.Perna, G.Fornaro, G.Franceschetti; “Airborne repeat pass interferometry with X-Band OrbiSAR Data”; Atti della Fondazione Giorgio Ronchi, Anno LX, N.4, pp. 611-618, Luglio-Agosto 2005.

G.Fornaro, G.Franceschetti, S.Perna; “Motion Compensation Errors: Effects on the Accuracy of Airborne SAR Images”; IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst, vol. 41, N. 4, pp. 1338 – 1352, Oct. 2005, ISSN:0018-9251.

G.Fornaro, G.Franceschetti and S.Perna; “On Center-Beam Approximation in SAR Motion Compensation”; IEEE Geosci. Remote Sens. Lett., vol. 3, Issue 2, pp. 276 – 280, Apr. 2006, ISSN:1545-598X.

G.Franceschetti, A.Iodice, S.Perna, D.Riccio; “SAR Sensor Trajectory Deviations: Fourier Domain Formulation and Extended Scene Simulation of Raw Signal”; IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., vol. 44, Issue 9, pp: 2323 – 2334, Sept. 2006

G.Franceschetti, A.Iodice, S.Perna, D.Riccio; “Efficient Simulation of Airborne SAR Raw Data of Extended Scenes”; IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., vol. 44, Issue 10, Part 2, pp. 2851 – 2860, Oct. 2006.

S.Perna,, C.Wimmer, J.Moreira, G. Fornaro; “X-Band Airborne Differential Interferometry: Results of the OrbiSAR Campaign Over the Perugia Area ”; IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., vol. 46, Issue 2, pp. 489 – 503, Feb. 2008.

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