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WAP Processing Chain
Wide Area Persistent Scatterer Interferometry: Algorithms and Examples Nico Adam, Fernando Rodriguez Gonzalez, Alessandro Parizzi, Werner Liebhart with contributions of Ramon Brcic and Xiao Ying Cong 100 Km ca. 200 Km Folie 2 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute Bremerhaven Folie 3 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute Cuxhaven & Elbe Estuary Folie 4 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute Jade Estuary Folie 5 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute Participation in Terrafirma DLR participates in the ESA funded GSE Terrafirma project The Terrafirma project delivers public services to public users concerned with geo-hazard risk assessment: Tectonics Hydrogeology: Abandoned Mines, Groundwater, Landslides Flood Defense / Costal lowland subsidence It also has a task dedicated to service evolution focused on the development of PSI Wide area mapping (including preparations for Sentinel-1 datasets) http://www.terrafirma.eu.com Folie 6 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute Coverage: Continent Wide Sentinel-1 ERS-1/2 250 Km 100 Km Folie 7 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute Challenge Processing Wide Areas city of Munich Difficult troposphere compensation Low PS density Spatially varying PS quality Spatial error propagation Compensation by new techniques PS detection and characterization Clever reference network L1 and L2 norm network inversion Troposheric effect mitigation Robust and operator free processing Bavaria 100 x100 Km Folie 8 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute WAP Processing Chain InSAR stacking SAR DEM Troposphere Effect Mitigation Processor PS detection Quality Control Network construction Estimation Network inversion Weather Research and Forecasting (WRF) model APS estimation NWP data Block adjustment Export + visualisation Folie 9 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute Troposphere Effect Mitigation Processor (TEMP) geocoded projected zenith wet effect slant range precise dry and wet range effect ECMWF/NOAA SAR D-InSAR GENESIS SBAS-GENESIS PSI-GENESIS Folie 10 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute WAP Processing Chain InSAR stacking PS detection Quality Control Network construction Estimation Network inversion SAR APS estimation Block adjustment Export + visualisation DEM Folie 11 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute WAP Processing Chain InSAR stacking PS detection Quality Control Network construction Estimation Network inversion SAR APS estimation Block adjustment Export + visualisation DEM Folie 12 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute WAP Processing Chain InSAR stacking DEM PS detection Quality Control Network construction Estimation Network inversion APS estimation Block adjustment Export + visualisation Radar coord UTM Coord Folie 13 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute WAP Processing Chain InSAR stacking Max 3 arcs per PS Max distance 1 Km PS detection Error propagation Unestimated areas High standard deviation Quality Control Network construction Estimation Network inversion APS estimation Block adjustment Max 10 arcs per PS Max distance 1 Km Export + visualisation Huge network matrix High memory consumption High computational load Network Deformation variance Folie 14 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute WAP Processing Chain InSAR stacking PS detection Quality Control Network construction Estimation Network inversion APS estimation Block adjustment Export + visualisation Folie 15 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute WAP Processing Chain InSAR stacking PS detection Solver: L1-norm L2-norm Quality Control Network construction Estimation arc defo Network inversion PS defo APS estimation Block adjustment Export + visualisation arc defo variance PS defo variance Folie 16 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute WAP Processing Chain InSAR stacking PS detection Quality Control Network construction Estimation atmosphere state Network inversion APS estimation geocoded projected zenith wet effect Block adjustment Export + visualisation slant range precise wet range effect 34 204 [mm] slant range precise dry range effect 2305 3020 [mm] Folie 17 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute WAP Processing Chain InSAR stacking PS detection Quality Control Network construction Estimation Network inversion APS estimation Block adjustment Export + visualisation arc defo PS defo Folie 18 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute WAP Processing Chain InSAR stacking PS detection Quality Control Network construction Estimation Network inversion APS estimation Block adjustment Export + visualisation Folie 19 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute WAP Processing Chain InSAR stacking PS detection Quality Control Network construction Estimation Network inversion APS estimation Block adjustment Export + visualisation PS candidate density: 85.7 [PSC / km^2] Folie 20 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute Error Propagation f(PS distance) N = 40 T= 9 300 m likelihood N = 20 T= 4 Folie 21 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute Test Site: Crete Characterized by strong atmosphere and topography Greece range Crete Crete azimuth Folie 22 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute Dominant Effects longitude [deg] longitude [deg] Folie 23 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute Dominant Effects longitude [deg] longitude [deg] topography Folie 24 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute Troposphere Effects on SAR Acquisition Without Topography (WRF Topography only) Folie 25 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute Troposphere Effects on SAR Acquisition Without Topography (WRF Topography only) Folie 26 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute Troposphere Effects on SAR Acquisition With Topography Folie 27 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute Wet Troposphere Effect Comparison Winter & 24 December Summer 22 July 50mm 60mm Folie 28 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute Projected Zenith Wet Effect [mm] 10 230 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Folie 29 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute Geocoded Projected Zenith Wet Effect Product model residual (APS) Orbit: 10688 [mm] -15 -11 +15 +11 [rad] Orbit: 20551 -15 [mm] -6 +6 +15 [rad] Folie 30 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute Structure Function Estimation model residual (APS) Orbit: 10688 -15 -11 +15 +11 [rad] Orbit: 20551 -15 -6 +6 +15 [rad] Folie 31 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute Master Orbit: 21052 / Slave Orbit: 10688 APS_012 InSAR NWP InSAR APS [rad] InSAR APS 4 InSAR NWP [mm] -15 -11 +15 +11 [rad] +20 -20 [mm] Folie 32 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute Vertical Stratification Correction Precise dry range effect prediction Slave: 23227 2305 3020 [mm] Master: 6560 2301 topography [m] dry range effect [mm] 3003 [mm] -30 +2.5 [mm] Folie 33 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute Vertical Stratification Correction Slave: 23227 Master: 6560 Topography & estimation area Correlation & correction Folie 34 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute Summary Wide Area PSI (WAP) developed Currently ERS data Standard product for Sentinel-1 Many algorithmic updates Support by NWP Geocoded projected zenith wet effect Slant range precise dry range effect Slant range precise wet range effect Folie 35 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute Summary Wide Area PSI (WAP) developed Currently ERS data Standard product for Sentinel-1 geocoded projected zenith wet effect slant range precise dry range effect prediction Many algorithmic updates Support by NWP Geocoded projected zenith wet effect Slant range precise dry range effect Slant range precise wet range effect 2305 3020 [mm] slant range precise wet range effect prediction 34 204 [mm] Folie 36 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute Acknowledgement ESA’s Terrafirma Project WRF developed by National Center for Atmospheric Research (NCAR) et al. The CFSR data for driving regional model simulations are provided by Dr. Lifeng Luo at Michigan State University, and are based on the original datasets from NCEP CFSRR project. geocoded projected zenith wet effect slant range precise dry range effect prediction 2305 3020 [mm] slant range precise wet range effect prediction WRF (NCAR) TEMP (DLR) CFSR 34 204 [mm] Folie 37 Institut für Methodik der Fernerkundung bzw. Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum Remote Sensing Technology Institute
