Atmosphäre als Phasenbestandteil der differentiellen Radarinterferometrie und ihr Einfluss auf die Messung von Höhenänderungen

Dissertation von Dipl.-Geol. Michael Schäfer, TU Clausthal (2012)
 

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Inhalt
 
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Inhaltsverzeichnis


 
1  Einleitung
1.1  Problemstellung und Motivation
1.2  Gliederung der Arbeit
1.3  Beschreibung der Untersuchungsgebiete
1.3.1  Verwendete Satellitendaten
1.3.2  Geographie
1.3.3  Klimatologie
2  Auswirkungen der Atmosphäre auf die Radarwellenausbreitung
2.1  Allgemeine Beschreibung der Atmosphäre
2.1.1  Unterteilung der Atmosphäre nach der Temperatur
2.1.2  Unterteilung der Atmosphäre nach dem Ionisierungsgrad
2.1.3  Einfluss der Atmosphäre auf die Wellenausbreitung
2.2  Einfluss der Troposphäre auf elektromagnetische Strahlung
2.2.1  Refraktion in der Troposphäre
2.2.2  Beispielhafte Auswirkungen der Refraktion auf die Wellenausbreitung
2.2.3  Beeinflussung elektromagnetischer Strahlung durch Hydrometeore
2.3  Einfluss der Ionosphäre auf elektromagnetische Strahlung
2.4  Zusammenfassung und weiterführende Betrachtungen
3  Die differentielle Radarinterferometrie zur Erfassung von Bodenbewegungen
3.1  Satellitengestützte Radarfernerkundung mit synthetischer Apertur
3.2  Phasenbestandteile der differentiellen Radarinterferometrie
3.3  Verwendete Verfahren zur differentiell-interferometrischen Erfassung von Bodenbewegungen
4  Ein neues Verfahren zur Detektion von Atmosphäre anhand von differentiellen Interferogrammen
4.1  Bestehende Ansätze zur Ermittlung und Reduzierung des atmosphärischen Phasenbestandteils
4.2  Beschreibung des neu entwickelten Verfahrens
4.2.1  Generelle Idee
4.2.2  Methodische Vorgehensweise
4.2.3  Fehlerbetrachtung
4.2.4  Validierung
4.2.5  Ermittlung von pixelbasierter Kohärenz und Deformationsgebieten
4.2.6  Anwendbarkeit des Verfahrens auf punktbasierte und rasterbasierte differentielle Interferogramme
4.2.7  Verwendung der Ergebnisse zur Reduzierung von Atmosphäre aus SLC Daten
5  Beobachtete Ausprägungen der Atmosphäre in Radardaten
5.1  Beispielhafter Vergleich der ermittelten atmosphärischen Phasenverschiebungen mit Wetterdaten
5.1.1  Vergleich mit optischen Satellitenbilddaten
5.1.2  Vergleich mit Ionosphärendaten
5.1.3  Vergleich mit Winddaten
5.2  Parameter zur Charakterisierung unterschiedlicher atmosphärischer Ausprägungen
5.2.1  Globale statistische Parameter
5.2.2  Semivariogramm Parameter
5.2.3  Lokale Nachbarschaftsanalyse
5.2.4  Fraktale Dimension
5.2.5  Leistungsdichtespektrum
5.2.6  Vergleichende Darstellung aller Parameter und Fazit
5.3  Beobachtete Unterschiede in Abhängigkeit von Radarwellenlänge und Aufnahmezeitpunkt
6  Einfluss der Atmosphäre auf die differentiell-interferometrische Messung von Höhenänderungen
6.1  Theoretische Grenzen der Erfassbarkeit von Höhenänderungen mittels Radarinterferometrie
6.2  Auswirkungen atmosphärischer Phasenverschiebungen auf die Messung von Höhenänderungen
6.2.1  Auswirkungen auf einzelne differentielle Interferogramme
6.2.2  Auswirkungen bei rasterbasierten Stapelungsverfahren
6.2.3  Auswirkungen auf die Persistent Scatterer Interferometrie
7  Zusammenfassung
8  Ausblick
9  Literaturverzeichnis
10  Anhang
A  Berechnung der Kennwerte einer hypothetischen Wolke
B  Berechnung von statistischen Maßzahlen auf der Grundlage von Phasenwerten
C  Vergleich zwischen ALOS PALSAR Trendflächen und dem Ionosphärenmodell SWACI
D  Vergleich der atmosphärischen Phasenverschiebung mit optischen Satellitenbilddaten
E  Vergleich der atmosphärischen Phasenverschiebung von Kraftwerksabgasen mit Winddaten
F  Vergleiche zwischen allen Atmosphärenparametern
G  Basisliniendiagramme für alle Datenstapel
 

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Letzte Änderung am 05.06.2012