1. Was ist SAR?Polarisation?
Polarisation: H = horizontale Polarisation; V = vertikale Polarisation, d. h. die Schwingungsrichtung des elektromagnetischen Feldes. Wenn der Satellit ein Signal zur Erde sendet, kann die Schwingungsrichtung der verwendeten Radiowelle auf verschiedene Weisen erfolgen. Die aktuell verwendeten sind:
Horizontale Polarisation (H-horizontal): Horizontale Polarisation bedeutet, dass die Schwingungsrichtung der vom Satelliten zur Erde gesendeten Radiowelle horizontal verläuft. Vertikale Polarisation (V-vertikal): Vertikale Polarisation bedeutet, dass die Schwingungsrichtung der vom Satelliten zur Erde gesendeten Radiowelle vertikal verläuft.
Die Übertragung elektromagnetischer Wellen erfolgt in horizontale (H) und vertikale (V) Wellen, ebenso wie der Empfang. Das Radarsystem, das mit linearer H- und V-Polarisation arbeitet, verwendet ein Symbolpaar zur Darstellung der Sende- und Empfangspolarisation und kann daher folgende Kanäle aufweisen: HH, VV, HV, VH.
(1) HH – für horizontale Übertragung und horizontalen Empfang
(2) VV – für vertikale Übertragung und vertikalen Empfang
(3) HV – für horizontale Übertragung und vertikalen Empfang
(4) VH – für vertikale Übertragung und horizontalen Empfang
Die ersten beiden dieser Polarisationskombinationen werden als gleichnamige Polarisationen bezeichnet, da Sende- und Empfangspolarisation identisch sind. Die letzten beiden Kombinationen werden als gekreuzte Polarisationen bezeichnet, da Sende- und Empfangspolarisation zueinander orthogonal sind.
2. Was versteht man unter einfacher Polarisation, dualer Polarisation und vollständiger Polarisation in der SAR-Bildgebung?
Einfache Polarisation bezieht sich auf (HH) oder (VV), was (horizontales Senden und horizontales Empfangen) bzw. (vertikales Senden und vertikaler Empfangen) bedeutet (im Bereich des meteorologischen Radars ist im Allgemeinen (HH) üblich).
Bei der Dualpolarisation wird ein weiterer Polarisationsmodus zu einem Polarisationsmodus hinzugefügt, z. B. (HH) horizontale Übertragung und horizontaler Empfang + (HV) horizontale Übertragung und vertikaler Empfang.
Die Vollpolarisationstechnologie ist am schwierigsten, da sie die gleichzeitige Übertragung von H und V erfordert, d. h. die vier Polarisationsmodi (HH), (HV), (VV) und (VH) müssen gleichzeitig existieren.
Radarsysteme können unterschiedliche Polarisationskomplexitätsgrade aufweisen:
(1) Einfache Polarisation: HH; VV; HV; VH
(2)Doppelpolarisation: HH+HV; VV+VH; HH+VV
(3) Vier Polarisationen: HH+VV+HV+VH
Orthogonale Polarisationsradare (d. h. Vollpolarisationsradare) nutzen diese vier Polarisationsrichtungen und messen neben der Amplitude auch die Phasendifferenz zwischen den Kanälen. Einige Dualpolarisationsradare messen ebenfalls die Phasendifferenz zwischen den Kanälen, da diese Phase eine wichtige Rolle bei der Gewinnung von Polarisationsinformationen spielt.
Radarsatellitenbilder zeigen, dass unterschiedliche Objekte bei unterschiedlich polarisierten einfallenden Wellen unterschiedliche Polarisationsgrade zurückstreuen. Daher kann die Fernerkundung aus dem Weltraum mehrere Spektralbänder nutzen, um den Informationsgehalt zu erhöhen, oder unterschiedliche Polarisationen verwenden, um die Genauigkeit der Zielidentifizierung zu verbessern.
3. Wie wählt man den Polarisationsmodus des SAR-Radarsatelliten aus?
Die Erfahrung zeigt, dass:
Für maritime Anwendungen ist die HH-Polarisation des L-Bandes empfindlicher, während die VV-Polarisation des C-Bandes besser geeignet ist;
Bei Gras und Straßen mit geringer Streuung führt die horizontale Polarisation zu größeren Unterschieden zwischen den Objekten, daher verwendet das für die Geländekartierung eingesetzte satellitengestützte SAR die horizontale Polarisation; bei Land mit einer Rauheit, die größer als die Wellenlänge ist, gibt es keine offensichtliche Änderung in HH oder VV.
Die Echostärke desselben Objekts variiert je nach Polarisation, wodurch sich auch der Bildton ändert. Dies erhöht die Information zur Zielidentifizierung. Der Vergleich der Informationen gleicher Polarisation (HH, VV) und gekreuzter Polarisation (HV, VH) steigert die Informationsausbeute des Radarbildes erheblich. Dabei ist der Informationsunterschied zwischen den Polarisationsechos von Vegetation und anderen Objekten sensitiver als der Unterschied zwischen verschiedenen Spektralbändern.
Daher kann in praktischen Anwendungen der geeignete Polarisationsmodus je nach Bedarf ausgewählt werden, und die umfassende Nutzung mehrerer Polarisationsmodi trägt zur Verbesserung der Genauigkeit der Objektklassifizierung bei.
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Veröffentlichungsdatum: 28. Juni 2024
