TOPSAR (1991/92)

Analisi, Caratterizzazione e Simulazione di Sistemi di Telerilevamento Aerospaziale con Radar ad Apertura Sintetica (SAR) in modalità interferometrica.

La campagna multi-sensore da aereo (MAC- Multisensor Airborne Campaign), organizzata dall’ Agenzia Spaziale Italiana nel 1991 in Europa, è stata per CO.RI.S.T.A. l’occasione per effettuare esperimenti di calibrazione di dati SAR e di elaborazione interferometrica. Il sistema usato è stato il TOPSAR, che deriva dall’AIRSAR (SAR di proprietà del JPL su aereo DC8 della NASA) al quale è stata aggiunta la possibilità di funzionare in modalità interferometrica.

CO.RI.S.T.A. ha partecipato alle modifiche di tale sistema ed ha sviluppato la coppia di antenne in banda C, utilizzate per ottenere i dati interferometrici.

Il sito di Matera è stato scelto per compiere le sperimentazioni volte alla calibrazione dei dati SAR. Gli elementi raccolti dal sistema TOPSAR su questa area sono relativi ad un‘estensione di circa 120 Km2, formata prevalentemente da terreno spoglio, con solo piccole variazioni di quota (50m da picco a picco, 15m medi), perfettamente idonea ad effettuare esperimenti di calibrazione di dati SAR e metterne a punto i relativi algoritmi.

Parallelamente alla campagna aerea è stata realizzata una campagna di verità a terra per ottenere informazioni sulla natura del terreno in osservazione. In particolare sono state classificate 50 aree di cui è stata valutata la tessitura, il contenuto di umidità e la rugosità. Nella zona analizzata sono stati disposti vari dispositivi di calibrazione, in particolare 3 calibratori radar attivi (ARCs), sviluppati da CO.RI.S.T.A. insieme all’Università di Bari, e 26 Corner Reflectors (RCs) a forma triedrica triangolare.

La zona di Pompei, alle falde del Vesuvio, è stata l’altra zona di sperimentazione per la messa a punto di tutta la catena di elaborazione interferometrica.

L’area analizzata si estende per più di 35 Km2 e presenta un profilo altimetrico molto complesso, si parte infatti dai circa 50m nella parte occidentale per arrivare ai circa 1200m della cima del Vesuvio con brusche variazioni di quota in corrispondenza delle bocche vulcaniche. Anche la copertura risulta molto varia, alternando parti ricoperte di lava, ad altre con vegetazione di varia natura, a foreste di conifere, a centri urbani.

Attraverso algoritmi di elaborazione interferometrica, sono state prodotte delle mappe tri-dimensionali (DEM) ottenendo buoni risultati dal punto di vista della risoluzione e precisione altimetrica.


Sistema TOPSAR

Frequency

5.2873 GHz (C-band)

Wavelength,

5.67 cm

Antenna length

1.6 m

Baseline length, B

2.583 m

Baseline tilt angle,

62.77°

Aircraft speed, v

214.4 m/s

Side-looking angles,

45° (nominal); 30°-60°

Nominal altitude, H

9 km

Swath width

4630 m (slant range)

Slant range

11200 m (=45)

Ground range resolution, GR

5.30 m

Slant range resolution, SR

3.75 m

Azimuth resolution, AZ

0.8 m (1 look)

Chirp bandwidth

40 MHz

Pulse length

5.0 s

Sampling frequency

90 MHz

SNR (distributed targets)

13 dB

SNR (point targets)

18 dB

PRF

567 Hz



Articoli del CO.RI.S.T.A. sull'argomento:

  • H. A. Zebker, S.N. Madsen, J. Martin K.B. Wheeler, T.Miller, Y. LOU G. Alberti, S. Vetrella, A. Cucci, "The TOPSAR interferometric radar topographic mapping instrument", IEEE Transactions an Geoscience and Remote Sensing, Vol. 30, No. 5, September 1992.      
  • Ponte S., Posa F., Schena V., Vetrella S., "MAC Europe 1991 Campaign: Design and Performance Evaluation of an Active Radar Calibrator (ARC)", Proceeding SAR Calibration Workshop, ESTEC, Noordwijk, The Netherlands, Sept. 1993.       
  • G. Alberti, S. Vetrella, A. Moccia, S. Ponte, "Analysis and Results of the TOPSAR Experiments in Southern Italy", International Workshop on SAR Interferometry, Naples, Italy, 18/20 May 1993, EARSeL Advances in Remote Sensing, Vol. 3, No.1-IX, 1994.
  • G. Alberti, S. Esposito, A. Moccia, S. Vetrella, "An Airborne Interferometric SAR Simulator", Proceedings of PIERS '94, 1994.       
  • G. Alberti, S. Esposito, S. Vetrella: "The Vesuvio DEM: a test case for the TOPSAR system", MAC Europe '91 Workshop Proceeding, 1994.      
  • G.De Carolis (GNCB-CNR), S.Ponte (University of Naples "Federico II", F.Posa (Politecnico di Bari), V.Schena (CORISTA), "Use of C-band ARCs in Spaceborne (ERS-1) and Airborne (TOPSAR) SAR Missions", EARSeL Workshop on Topography from Space, 8-10 June 1994 Goteborg, Sweden.      
  • G. Alberti, S. Esposito, S. Ponte, "Three-dimensional digital elevation model of Mt. Vesuvius from NASA/JPL TOPSAR", INT. J. REMOTE SENSING, 1996, Vol. 17, No. 10, 1797-1801.      


Per approfondimenti contattare:

Gianni Alberti
giovanni.alberti@corista.eu
tel. 081 5935101







Aereo DC8 della NASA





Coppia di antenne del SAR interferometrico in banda C





Calibratore radar attivo (ARC)





Immagine tridimensionale del Vesuvio ottenuta elaborando dati interferometrici di radar ad apertura sintetica.