[ieee igarss 2012 - 2012 ieee international geoscience and remote sensing symposium - munich,...

4

Click here to load reader

Upload: tommaso

Post on 07-Apr-2017

217 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: [IEEE IGARSS 2012 - 2012 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium - Munich, Germany (2012.07.22-2012.07.27)] 2012 IEEE International Geoscience and Remote Sensing

RECENT DEVELOPMENTS IN RADAR ALTIMETRYOVER LAND AND APPLICATIONSTO FUTURE ALTIMETRIC MISSIONS

Marco Meloni(1),(2), Guido Vingione(1), Paolo Ferrazzoli(2), Tommaso Parrinello(3)

����������� ������������������� ��������� ������

���� ����!�"����#��$!����� �%��& �������� ����!�"������' ��(''�))���*! ������

�)���+���!�������!��"!��� �����,�-�!�$������&��"��**! ��������� ������

ABSTRACT

���!����!� ������ ����*!��� � .,��,� .��� ���������� �!��"�!�� /���

���+���!� *!��+�!*!���� �/� �!�� �+�/��!� ,!�",� � ,��� -!!��

�!*�������!�����-!��+���-�!�/���������+�/��!�����.!��0

��� � �,��� � ���!� � � �� ��*���/�!�� � !1��!������ � �/� � �,!� � /�����

�+�/��!� � �*�+��!� � �!�����!� � �&��� �.,��,� � !��!��� � ��� � �,!�

��*�+������� � �/� � �,!� � ������ ��*�+��!���!�����!�� ���� �,����

-!!���/�+����.,��,������$������/���������������������"�����!*�

���.!������/����*����*��(�������"���"�!�0

�� �,!� -����� �/� �,��� *��!� � ��*+�������� ,�$!� -!!��

�!�/��*!����2��"����������+����,!�����!*��,�����!���������/�

�,!��!.��!���� ����3��������(�� ������!�!����!�����"����

3�4��3�.��!���+�����4��!��$�����"���*!�2!������*!�!���

�+�,� ��� -��2�����!���"� ��!//���!�� � �//(��������"�! � �+�/��!�

�4��,!�",��������!�������$!���"��!��,!��!�/��*���!��/� �,!�

*��!�����!�/0

,!� �+��+��� �/� �,!� ��*+�������� �,�.� �������!��� ����

!1�!��!���!�+��������,!�$����+����*+���!����!������0

,!���*+���!������.!�!���*���!��.��,��!�������*!����������

/��*��5���� ���(�� ���� ������(�� ����3� /��� ��//!�!���

���!���/����"!����+�,����%!�!�� ��!�� ���!0

���������� ������(� �3�4 ��� �����*!���

1. INTRODUCTION

������.��!���2��.� �������$!���,���!��,!�����&+��!�3�*��!�

*��!�!��,!���������*��!��,!�*!�����.!���!�+���/���������

����!�������������������*!�!������-!�!1��!��!����������!�/����

���$��+���� �!����!������60���7�89�

���

.,!�!9 &��� ��� �,!� �$!��"!� /���� �+�/��!� �*�+��!� �!�����!�

������ � &%�� ��� �,!� �+�/��!� !�!$������ ���-�-������ �!������

/+��������/������!���"�!�!*!��� ����& ������,!�����������!*�

���������"!���!�����!0

����,!����!���+�! ��� ��!��:��!1���������������������+������/��,!�

���$��+������ *��!��$����� /����������/�"+��������/��,!����

�&+��!� ��*��!�� ��� ;!�*� ��*��!�� � �-�!�$!�� �+�/��!� ���!�� �

���� ���!������$���������,!����������+����-!�.!!�����������!��

������!��0 �����+*!������*��!��� �!�� ����� ���+������/��,!�

�� *��!� 7)8 �7�80�

,!� ����! �/� �,��� ���!�� ��� ��� ���$��!� �� ������$!��������

/��*+������� �/� �,!� ��� -��!�� ��� ��*��!�� �,��� ��*+���! �,!�

����*!�!�� .�$!/��*� �������"� /��*� �,!� ��*!� "!�!����

���+*��������/��,!�����������;��.�:��*��!��7�80

��*+�������� -��!�� ��� �,!� ��-����� ���� �����+*!�����

�,�����!�������� �/� �,!� �!.� ������ �!���������3��/� �,!� �!.�

*��������������(��,�$!�-!!���!�/��*!������,!�-������/��,���

�!.��������, ���.!������/�����(�������/��*��5���� 0�

2. DESCRIPTION OF THE SIMULATION

��!$��+��!��,!����$��+������/��60� � ��*���/��������� ����,!�

�$!��"!�/�����+�/��!�����&����,�$!�-!!�������!�0

,!� �������"� ������ ��� �,!� ���+���!� !1��!������ �/� &�� ���

"�$!�����7�8 ��!����!������60��

���

<,!�!9

� ������.�$!�!�"�,

3� .�(.������,�����

���

���

crt �

� ����*���!���*�+��!�

/+��������!���!����*!

� ��!!���/���",�����$��+*

�� =� .�(.�����.!��=����&���!����/��,!����������!���

����"!��/��,!������!���"���!��

�������+�/��!

���� ' ������������!�������!��+����

��!���/����+*����!���+�/��!

� � � �tPFStPDFtPTRtIR ���

� �

� �dA

r

Gcrt

LtP

SpFS �

���

���

��

'�

)

� �

������

��

4594978-1-4673-1159-5/12/$31.00 ©2012 IEEE IGARSS 2012

Page 2: [IEEE IGARSS 2012 - 2012 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium - Munich, Germany (2012.07.22-2012.07.27)] 2012 IEEE International Geoscience and Remote Sensing

����,!�/����.��"���"+�!����,!���$��$!��"!�*!��� ����!����!�0

Figure 1. Geometry for the evaluation of PFS

,!�/����.��"����+*���������!������!��7�89

( ,!����!��������!�������� !����������=�+������-!�*�

��60�)�0�

� � ���

����

���� ���

�� ��

' ��������

!1� GG �)�

( ����*!�!�� ,!�",��� ���� ���"��"� ��*!�� ��!� �!���!��

-�9�

���

,!� ��,! &�� /������������2��"�� �� '� ������-!��!.����!��

���/����.�9

�>�

.,!�!��,!��'�0������,!�*���/�!��;!��!��/+��������/��,!��!�����

2���0� ,+� �/���������!$��+����� ��,!�&�� ,���������!��/��*�

���+���� 7�80� ���� �!��� ������ !$��+����� � �60� >� ������� -!�

��*���/�!��/+��,!�0� ,!�*��������������*!�,����/�!$��+������

���-���+*!���������!"������0�;��+���"��,!�3�����!:��*!�,���

7>8��,!��60�>�!1��!����������-!����*��������������!"���!�����

/����.��7�89

���

.,!�!9

�?�

�@�

�� ��*+���!� �,!� ��(� ���� ������(�� .�$!/��*� � �,!�

���$��+����� ,��� -!!�� !$��+��!�� -�� +���"� �60� �� .��,� �,!�

&%� ����& �� ��*+���!�����=�+��������� �!����!�� ����60�A�

�����'9

� ���

����

���

�!1�

�&

�A��

� ���

����

���

�!1�

&&

��'�

.,!�!� � ��� �,!� �*��,!�",���/��,!���!�+������������!����$!�

����,!�*!����!���!$!� � & ����,!��!�2������*���!����.!� � �

����!���!������,!����������"!��)��;�.���,�� ��-�9

����"�@

� �

����

3. SIMULATION RESULTS

�� �,!� -����� �/� �,!� *��!�� �!����-!�� ��� �!������ � �

��*+�������� ,�$!� -!!�� �!�/��*!�� ��� ���!�� ��� ��*���!� �,!�

��*+���!�����.��,���������*!��+�!��/��*���(����������3�

�������(�� �!�����0

,!� /����� ��������� ��2!�� ����� ����+��� ���"�!� !�,�!�� /��*�

����3�������(��/��*�$����+��������+�/��!�0

�� "���� ����!�����!��!� -!�.!!�� �,!� *��!�� ���� �!���

����*!����� ����� /��*� ��(�� ,��� -!!�� /�+��� ��� -��,� ��!���

���� ����� �+�/��!�� ��!�!�� � ��!�� ��� �!����!��-!��. /�����*!�

�!���!$!��!�,�!�9

� 0

��

��

x

y

z

r

dA

h

�� ��� hc��

� � �

'�

��

�!1�

��

'

)�

'

'��

' ����

����

����

����

���

���

� �� �����

��

��

� IhL

cGPp

FS

� � � � � '

�������

�!1�

��

�)�'

'��' �

����

����

�� �

����

����

�bahL

cGPp

FS

���

�����

����

��

�a

� ��

���

�������

������

��

�b

4595

Page 3: [IEEE IGARSS 2012 - 2012 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium - Munich, Germany (2012.07.22-2012.07.27)] 2012 IEEE International Geoscience and Remote Sensing

Figure 2 Simulated IR (red) vs measured by RA-2 IR (blue) for adesert surface (Central Australia). Simulation parameters: RMS

= 1m, Off-nadir = 0.05 deg

Figure 3 Simulated IR (red) vs measured by RA-2 IR (blue) for aice surface (Antarctica). Simulation parameters: RMS = 0. 1m,

Off-nadir = 0.0 deg

Also considering SIRAL data, the simulations fit the real

altimetric data, as reported below:

Figure 4 Simulated IR (red) vs measured by SIRAL IR(blue) for a desert surface (Central Australia). Simulation

parameters: RMS = 1m, Off-nadir = 0.05 deg

Figure 5 Simulated IR (red) vs measured by SIRAL IR (blue) for aice surface (Antarctica). Simulation parameters: RMS = 0. 1m,

Off-nadir = 0.0 deg

3.1. Recursive Cryosat-2 echoes analysis

A recursive Cryosat-2 echoes analysis over a satellite pass

(~ 1000Km) over central Australia has been performed.

Groups of 5 echoes corresponding to a segment of 300 m

have been compared with model simulations. Results are

shown in Figure 6

According to the DEM [7] of the considered target (Figure

7), the topography is very irregular.

Figure 6 A series of five echoes (300 m) compared with thesimulations

Figure 7 Central Australia DEM

4596

Page 4: [IEEE IGARSS 2012 - 2012 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium - Munich, Germany (2012.07.22-2012.07.27)] 2012 IEEE International Geoscience and Remote Sensing

,!� ����� �!����!�� �� ��"+�!� @ �,�.�� �,!� ��*!� ��� ���"!��

��//!�!��!�� �!����!�� ��� ���"! /��� !��,� )''� *� �!"*!��

-!�.!!���,!�*��!�������,!��!�������0�$!�����*!�� $��+! ���

)0?��*0

������� ����� ���������� ���������� ����� ������ ��� �������������������

,!���*!����������,���-!!�������!���+��������!���"���*��!�

�!"+�������"!�������+������-�� ���"+�!�A�9

������������ �������� ���

,!������ �����"+�!� �' �,�.���,!� ��*!���� ���"!����//!�!��!��

�!����!�� ��� ���"! /��� !��,� )''� *� �!"*!��� -!�.!!�� �,!�

*��!�������,!��!�������0�$!�����*!�� $��+! ����0?@�*0

������� ! ����� ���������� ���������� ����� ������ ��� ���� ���������

4. CONCLUSIONS

�� ��*���/�!�� !1��!������ �/� �,!� &�� ���� ��� ,��� -!!��

��!�!��!������,������!���,����!�������������!�����+������/��,!�

�������������$��+�������*��!��!1��!��!������60��0

�� �,!� -����� �/� �,��� *��!� � ��*+�������� ,�$!� -!!��

�!�/��*!����2��"����������+����,!�����!*��,�����!���������/�

����3� ���� ��(� �!����� � ������!�!�� ��!�����"� ��� 3�4

$�����"� ��*!� 2!�� ����*!�!��� �+�,� ��� ��"*�' � �//(������

��"�! � �+�/��!� �4�� ��� ���!�� ��� $������!� �,!� *��!�� ���!�/0

,!� ��*��������� -!�.!!�� *��!�� �+��+��� ���� ������(��

������,�.���"��������!�����!��!��$!����!����+�/��!�0

,!�����!�����!��!� ��������"�����$!��%!�!����+�/��!��.��,�

��*!� ��//!�!��!�� ��� �,!� �������"� !�"!� �/� �,!� �*�+��!�

�!�����!�/����,!��!�!��!� ���������� �.,��!�/�����!��+�/��!��

�,!� �!����"� !�"!� �!!*�� ��� -!� *��!� �//!��!�9� �,!� � �� /��!�

�+���"� �/� �,!� *��!�� �!0"0� -!��� /�����"� .��,� 4�1�*+*(

��2!��,���� !���*������� ��� �!6+!��!�0 ,!� ���������

�!*�������!� �,��� �$!�� ����� �,!� !�,�!�� �!��� ��� �,!�;��.��

!�,��*��!��.,!�� �,!� �+�/��!� ��� �!"+������ /���� �!0"0� �!�!���

��!��0 ,!� !�,�!�� �!��� ��� �� =�+������ �,��!� �$!�� �!"+����

����� ��!�� �!0"0� .,!�!� �,!� ������-+����� ��� ���� /���� -+�� 6+��!�

�!"+����0 ,!� ��//!�!��!� ��� ���"!� *!��+�!*!���� /��� $!���

���!"+���� ���!���/� �!��������! ����,!����!���/�)�*!�!��0 ,!�

��//!�!��!� ��! �!�+�!�� .,!�� ������!���"� *��!� �!"+����

���"!��0 +��!����*��!*!�����������!�-��!������!����"�!�"!�

/+���������,�����!����2!������,!�����!�/�"+�!0� ,���*!�,������

-��!����� �,!�!�,�!���,��! ���� ����!��+��!�� /��*��,!�����!�

�������.�+����*���$!��,!���!���/���������/ �,!���*!�������"!��

�!/!�!��!0

5. REFERENCES

7�8� =���� �0� ;��.� � \"#�� �$������ ��%����� ���%����� ��� ������#����������� ������%%���������& ������ ������������������!���������&����"����� �^��+�����A?? ���0��?(?�

7�8� 40_0� 5!.2��2 � =0�0� ;��.� � \'������ ������ � �����$������ ���%��������� ���� �� ��� ���������� �%%���������` ����!����� ���� &����"����� � ����� ������������ ���

���!���������&����"�����

7)8� �0� j0� ���!� � *"#�� ����+/��%%���� � ��� ���������8������%�� �� � 9����������& � ����� ������������ ���

=!����!��!������!*��!��!����" ����0�)���!��!*-!���AA@0

7�8� =0�0� ;��.� � *�� ������� �%%��;�������� ���� �#�� ������������� ��%����� ���%����&<� ����� ����0� ���!�����

&����"����� �$��0�)? ���0?��(?�?

7>8� ^0� �0� ^!��!� � *� ��� ����������>���� "���?���8"#���+��� � �;�������& � ����� ������������ ��� =!����!��!� �����!*��!��!����" ����0�)?�4���,��AAA0

7�8� =0� ��-!��� � 30� �!��� � 0� &��� � =0� ���"���! � *����$�������� ��� ����@���� @� ��� �� ��� ��������+� %���� � ����#�� ����'@'� �������� ��� "����*<� ����� ������������ ���=!����!��!������!*��!��!����" ����0��?�^+����''A0

7?8�,���9��...0�"��0����0"�$�*""�"��-���"��-��0,�*�

4597