Radar de Abertura Sintética (SAR - Synthetic Aperture Radar)


Eduspace - 131
 
Radar de Abertura Sintética (SAR - Synthetic Aperture Radar)
 
 
SAR é a abreviatura de Synthetic Aperture Radar. Trata-se de uma técnica de radar especial, que permite aos utilizadores obterem imagens de radar de alta resolução a grandes distâncias, p. ex., do espaço. Com radar são utilizadas microondas para medir as distâncias (amplitudes).

Ao contrário de um altímetro radar de envio para o nadir, o sistema SAR envia impulsos de radar para o lado. Através desde princípio de observação lateral, o radar retorna sinais de diferentes objectos na Terra para o sensor em diferentes momentos. Isto permite descriminar os objectos. Os impulsos de radar de observação lateral formam linhas de imagem (isto é, dimensão da amplitude). Outra dimensão de imagem (ou seja, dimensão de azimute) é formada pelo movimento e direcção do sensor, que envia e recebe continuamente impulsos de radar.
 
As imagens SAR são úteis para o estudo das características do gelo e da neve, bem como das suas alterações ao longo do tempo. Além disso, o fluxo de gelo pode ser medido a partir de imagens SAR repetidas, utilizando correlação de imagens (frequentemente designada por "rastreamento de pontos" para imagens SAR).

O radar e o SAR registam o tempo de um impulso de retorno e a sua intensidade, bem como a fase da microonda. Estes sinais de fase produzem um interferograma entre duas aquisições de dados SAR. A interferometria radar (InSAR) é utilizada para medir elevações do solo, ao passo que a InSAR diferencial (DInSAR) é utilizada para medir deslocamentos do solo, como o fluxo glaciar.
 
 
Photo of the Gruben area in the Swiss Alps
   
Fotografia da área de Grubem nos Alpes Suíços, tirada de um avião
 
A figura 1 é um interferograma de radar da área de Gruben. Os ciclos de cor são semelhantes a linhas de contorno e mostram a topografia do terreno como é vista pelo sensor InSAR. Nas três áreas indicadas pelas setas azuis, os ciclos de cor estão fortemente distorcidos entre as duas imagens SAR que formam o interferograma (vide os três glaciares na fotografia da área de Gruben nos Alpes Suíços, tirada de um avião).
 
 
SAR interferogram over Gruben area
 
Fig.1 Interferograma SAR sobre a área de Gruben
 
 
Se o gelo não se estivesse a mover, os ciclos de cor (isto é, franjas) estariam paralelos às linhas de contorno. De facto, os ciclos de cor no primeiro interferograma (Fig.1) sobre o terreno em redor dos glaciares têm um aspecto muito semelhante aos ciclos de cor que foram simulados num modelo de elevação (segundo interferograma na fig.2).
 
 
Topography-only interferogram simulated from a digital elevation
   
Fig.2 Interferograma de apenas topografia, simulado de um modelo de elevação digital
 
Por outro lado, quando o terreno não se está a mover, as linhas de contorno podem ser calculadas a partir de um interferograma e um modelo de elevação digital derivado. Nos três glaciares, contudo, os ciclos de cor não são só provocados pela topografia, como também pelo movimento diário do gelo entre duas datas de aquisição.

Se conhecermos a topografia da área, poderemos simular as franjas topográficas (figura 2) e, como tal, separar a contribuição topográfica e da dinâmica do gelo para os ciclos de cor, simplesmente subtraindo as franjas topográficas simuladas (segunda imagem) do interferograma original que contém tanto as franjas topográficas, como as de movimento (figura 1). Por conseguinte, poderemos medir o movimento do gelo com uma precisão muito elevada (figura 3).
 
 
 
Fig. 3 Deslocamento calculado como a diferença entre o interferograma original e o interferograma topográfico simulado
 
 
Em resumo, em terreno estável, a interferometria SAR pode ser utilizada para medir elevações do terreno, p. ex., num glaciar. Em terreno instável (p. ex., glaciares flutuantes) a interferometria SAR pode ser utilizada para medir o movimento do gelo com elevada exactidão. Se estiver disponível mais do que um par de imagens SAR, as duas técnicas podem ser combinadas para medir simultaneamente a elevação do glaciar e o respectivo movimento.
 
 
 
Last update: 26 Fevereiro 2014


Análise de glaciares utilizando imagens de radar

 •  Introdução (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_PT/SEMNJ5D6UQH_0.html)

Informação de Base

 •  Radar (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_PT/SEMIM5D6UQH_0.html)

Exercícios

 •  Exercícios LEOWorks - Introdução (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_PT/SEM726D6UQH_0.html)
 •  Exercício 1: Dados de radar multitemporais e dados ópticos multiespectrais (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_PT/SEM046D6UQH_0.html)
 •  Exercício 2: A influência das condições atmosféricas nas imagens de radar (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_PT/SEMZ27D6UQH_0.html)
 •  Conclusões (http://www.esa.int/SPECIALS/Eduspace_Global_PT/SEMZ47D6UQH_0.html)

Eduspace - Software

 •  LEOWorks 4 (MacOS) (http://leoworks.asrc.ro/download/leoworks.app.zip)
 •  LEOWorks 4 (Windows) (http://leoworks.asrc.ro/download/leoworks.exe)
 •  LEOWorks 4 (Linux) (http://leoworks.asrc.ro/download/leoworks.jar)

Eduspace - Download

 •  Images_Glaciers.zip (http://esamultimedia.esa.int/eduspace/Leoworks-material.zip)
 •  GoogleEarth file (http://esamultimedia.esa.int/eduspace/GoogleEarth_file.kmz)