In 2-pass differential SAR interferometry(DInSAR), the topographic phase signature can be removed by using a digital elevation model(DEM) to isolate the contribution of deformation from interferometric phase. This method has an advantage of no unwrapping process, but applicability is limited by precision of the DEM used. The residual phase in 2-pass differential interferogram accounts for error of DEM used in the processing provided that no actual deformation exits. The objective of this paper is a preliminary study to improve DEM precision using low precision DEM and 2-pass DInSAR technique, and we applied the 2-pass DInSAR technique to Asan area. ERS-1/2 tandem complex images and DTED level 0 DEM were used for DInSAR, and the precision of resulting DEM was estimated by a 1:25,000 digital map. The input DEM can be improved by simply adding the DInSAR output to the original low precision DEM. The absolute altitude error of the improved DEM is 9.7m, which is about the half to that of the original DTED level 0 data. And absolute altitude error of the improved DEM is better than that from InSAR technique, 15.8m. This approach has an advantage over the InSAR technique in efficiently reducing layover effects over steep slope region. This study demonstrates that 2-pass DInSAR can also be used to improve DEM precision.
The 2-pass DInSAR (Differential Interferometric SAR) processing steps for DEM generation consist of the co-registration of SAR image pair, interferogram generation, phase unwrapping, calculation of DEM errors, and geocoding, etc. It requires complicated steps, and the accuracy of data processing at each step affects the performance of the finally generated DEM. In this study, we developed an improved method for enhancing the performance of the DEM generation method based on the 2-pass DInSAR technique of TanDEM-X bistatic SAR images was developed. The developed DEM generation method is a method that can significantly reduce both the DEM error in the unwrapped phase image and that may occur during geocoding step. The performance analysis of the developed algorithm was performed by comparing the vertical accuracy (Root Mean Square Error, RMSE) between the existing method and the newly proposed method using the ground control point (GCP) generated from GPS survey. The vertical accuracy of the DInSAR-based DEM generated without correction for the unwrapped phase error and geocoding error is 39.617 m. However, the vertical accuracy of the DEM generated through the proposed method is 2.346 m. It was confirmed that the DEM accuracy was improved through the proposed correction method. Through the proposed 2-pass DInSAR-based DEM generation method, the SRTM DEM error observed by DInSAR was compensated for the SRTM 30 m DEM (vertical accuracy 5.567 m) used as a reference. Through this, it was possible to finally create a DEM with improved spatial resolution of about 5 times and vertical accuracy of about 2.4 times. In addition, the spatial resolution of the DEM generated through the proposed method was matched with the SRTM 30 m DEM and the TanDEM-X 90m DEM, and the vertical accuracy was compared. As a result, it was confirmed that the vertical accuracy was improved by about 1.7 and 1.6 times, respectively, and more accurate DEM generation was possible with the proposed method. If the method derived in this study is used to continuously update the DEM for regions with frequent morphological changes, it will be possible to update the DEM effectively in a short time at low cost.
We extracted a surface displacement map of Canisteo Peninsula and the surrounding area in West Antarctica by applying 4-pass DInSAR technique to two ERS-1/2 tandem pairs and analyzed the surface displacement of glaciers and sea ice. In the displacement map, glaciers showed fast motion pushing the adjoining land-fast sea ice which has the displacement in the same direction as the glacier. Cosgrove ice shelf showed large displacement pushing the adjoining land-fast sea ice as well. Some sea ice indicated the displacement that is opposite to the land-fast sea ice. This was because the type of the sea ice is drift ice that is affected by ocean current. Therefore, we could confirmed the boundary between land-fast sea ice and drift ice. It was difficult to distinguish ice shelf from ice sheet because they showed similarities both in brightness of the SAR images and in fringe rates of the interferograms. However, a boundary between fast-moving ice shelf and stable ice sheet was easily confirmed in the displacement map after the phase unwrapping process.
본 연구의 수행을 위해 23개의 JERS-1 SAR 와 두 개의 ERS-2 SAR 자료를 이용하였다. 비록 ERA-2 pair로부터 생성된 인터훼로그램(interferogram)은 70일의 짧은 간격 자료임에도 불구하고 수목, 구름, 눈 등에 의한 temporal decorrelation 과 낮은 관측각에 의한 layover등에 의해 인터훼로그램의 질이 좋지 않아 분석에 이용될 수 없었다. 반면에 JERS-1 SAR(L 밴드) 자료간의 pair는 매우 긴 시간 간격에도 불구하고 비교적 높은 긴밀도를 가지고 있어, 본 연구지역과 같이 지표 변화률이 매우 느릴 것으로 예상되는 지역에서 장기간의 변화를 관측하기에는 적합하다. 우리는 altitude of ambiguities가 매우 큰 3개의 인터훼로그램과 2-pass, 3-pass DInSAR 방법을 사용하여 1992년 9월과 1998년 10월 까지 약 6년 동안의 지표변위를 관측하였다. 다양한 시간 간격(704, 1056, 1100, 1118, 1232, 2112 days) 별로의 차분 인터훼로그램(differential interferogram)의 결과와 그들간의 상호관계성를 이용하여 연구지역의 지표변위를 분석하였다. 2-pass, 3-pass, 그리고 altitude of ambiguity가 큰 인터훼로그램으로부터 관측된 결과 모두, 백두산 산체와 남서쪽에 위치하고 있는 홍두산을 중심으로 수십km에 걸쳐서 지표가 상승하고 있음을 지시한다. 계산된 지표상승률은 1년에 약 9cm 정도이다.
We measured subsidences occurred in a coastal reclaimed land, Noksan industrial complex, from May 2, 1996 to February 21, 1998, using 5 interferograms of JERS-1 L-band SAR. SAR with a spatial resolution of about 16 m can detect the two-dimensional distribution of subsidence that is difficult to be estimated from in situ measurements. Accuracy of the subsidences estimated by 2-pass DInSAR was evaluated using the measurements of Magnetic Probe Extensometer (accuracy of :${\pm}$1 mm) installed at 42 stations. DInSAR measurements were well correlated with the field measurements showing an average correlation coefficient of 0.77. The correlation coefficient was further improved to be 0.87 (with RMSE of 1.44 cm) when only highly coherenced (>0.5) pixels were used. The slope of regression line was 1.04, very close to the unit value. In short, DInSAR measurements have a good linear relation with field measurements so that we can effectively detect a subsidence in the coastal reclaimed area especially using pixels of high coherence (>0.5). The maximum accumulated subsidence was about 60 cm in the study area, while the subsidence in the northern and south western areas were less than 20 cm. The resuts show that DInSAR is extremely useful for geotechnical applications as well as observation of natural deformation.
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.23
no.2
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pp.147-156
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2005
SAR interferometry (InSAR) is a technique to generate 3-Dimentional spatial information using complex data pairs observed by antennas at different locations. In case of the Two-pass differential SAR inteferometry (DInSAR), the topographic phase signature can be separated from the contribution of surface deformation in the interferometric phase. In this study, InSAR and DInSAR were implemented with ERS- l/2 tandem pair to produce DEM. The accuracy of the Resulting DEMs was analyzed.
Korea Peninsula is exposed to landslide problems because large regions of Korea are composed of mountain. As a result, we have a great loss of life and property every year, such as road, bridge, and building. However, conventional survey has many restrictions of time and man power. In recent days, instead of field surveying, remote sensing has our attention for detecting damaged place. Synthetic Aperture Radar (SAR) provides the all-weather capability and complements information available. And through the 2-pass DInSAR technique, we can measure even very small displacement effect. In this study, we generated six interferograms of Kangwondo between 1992 and 1998, and estimated the vulnerable place for landslide.
Yoo, Su Hong;Sohn, Hong Gyoo;Jung, Jae Hoon;Choi, Si Kyong
Journal of Korean Society of societal Security
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v.2
no.2
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pp.85-90
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2009
In recent days, climatic change cause abnormal weather all over the world and we have a great loss of life and property every year. In Korea, we suffer from landslide problem because large regions of Korea Peninsula are composed of mountain. In order to detect rapidly and to take follow-up measures of disaster, the remote sensing is being used actively as conventional field survey has many restrictions in accessibility because of more time and man power requirement. In additions interferometric SAR is one of the techniques that have our attention because it can provide many kinds of accurate surface information without restriction of atmospheric and ground conditions by using L-band. In this study, we aimed to monitor the displacement of mountain area in Kangwondo and this results will be used for detecting landslide. Also we build the web system for detecting and analyzing the landslide.
Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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2004.03b
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pp.219-226
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2004
We measure subsidences occurred in a reclaimed coastal land, Noksan industrial complex, by using JERS-1 SAR (1996-1998) and RADARSAT-1 SAR (2002-2003) dataset. SAR with a high spatial resolution (about several or several tens meter) can reveal the two-dimensional distribution of settlement that would be bardly estimated from in situ measurements. The DInSAR results show significant deformation signal associated with soil consolidation. Accuracy of the settlements estimated by 2-pass differential interferometry (DInSAR) is evaluated using the measurements of settlement gauge. A two-dimensional subsidence map is constructed from 7 qualified pairs. Comparing the JERS-1 radar measurements with the ground truth data yields the correlation coefficient of 0.87 (RMSE of 1.44 cm). The regression line shows the gradient of 1.04 and intercepts close to the origin, which implies that the unbiased settlement can be measured by DInSAR technique. The residual settlements are also detected from RADARSAT-1 pairs. The extent and amount of the settlements are matched well with ground truth data.
서남극 빙상의 감소 속도는 급격히 가속화되고 있으며, 전 지구적 해수면 상승과 기후변화 예측을 위해 이 지역에 대한 지속적인 관찰이 요구되고 있다. 본 연구에서는 서남극 Canisteo 반도와 주변 지역이 촬영된 2쌍의 ERS-1/2 tandem pair에 4-pass 위상차분간섭기법을 적용하여 위상차분간섭도를 생성하였고, 빙하와 해빙, 그리고 빙붕의 표면 변화를 관찰하였다. 위상차분간섭도에서 센서 방향으로의 변위를 추출한 결과 해안 빙하와 그에 인접한 정착빙은 같은 방향의 움직임을 나타냈다. 특히 빙하와 맞닿은 부분의 정착빙은 그 움직임이 다른 부분에 비해 컸는데, 이는 빙하의 하강 및 유실이 해빙에 영향을 끼치는 것으로 판단된다. 정착빙의 가장자리에 위치한 해빙은 해류의 영향에 기인하는 움직임을 보였으며, 이 해빙의 유형이 부빙 또는 유빙임을 알 수 있었다. 반도 양옆에 위치한 빙붕은 모두 센서 방향으로의 움직임을 보였으나 그 크기에서 차이를 나타냈다. 빙붕의 표면에서는 원형의 국부적 함몰이 다수 관찰되었는데, 이는 남극저층수의 적은 유입으로 인해 형성된 melt pond로 추정된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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