III - WAT IS EEN DIGITAAL BEELD?
1- AFBEELDINGS- OF GEGEVENSTYPEN
1.2- Radar beelden
In tegenstelling tot optische systemen, die gebruik maken van elementen zoals lenzen, spiegels of prisma’s, verloopt de acquisitie van radarbeelden puur elektronisch. De radar bestaat uit een zender, een ontvanger, een antenne en elektronica voor opname en verwerking. De antenne zendt een reeks korte energiepulsen uit met een specifieke golflengte in het microgolfbereik. Na interactie met objecten op het aardoppervlak bereikt een deel van de uitgezonden energie terug de antenne. Dit is de echo. Aangezien het platform ondertussen verder beweegt, wordt er zo een tweedimensionaal beeld gevormd.
De tijd die de pulsen erover doen om terug naar te antenne te komen laat toe om de afstand tot het doel te bepalen. Het vergelijken van de uitgezonden en ontvangen signalen levert ook heel wat informatie op. We kunnen op basis van de intensiteit van het ontvangen signaal bijvoorbeeld de backscatter coëfficiënt bepalen. Die geeft weer welke proportie van de uitgezonden straling verstrooid werd door het doel en terug door de antenne ontvangen werd. Het vergelijken van de uitgezonden en ontvangen signalen maakt het ook mogelijk om de faseverschuiving te bepalen. Dit is de fractie van golflengte die waargenomen wordt tussen transmissie en ontvangst. De volledige intensiteit en fasekarakteristieken van het retourgolffront worden geregistreerd alsof deze golf in de opening van een lens of spiegel aankomt.
Het radarbeeld zelf wordt dan achteraf gereconstrueerd door op het ontvangen golffront het effect van een lens wiskundig te simuleren. Dit wordt focussen genoemd. Het resultaat is een beeld waarvoor we op elk punt twee stukjes informatie hebben: amplitude en fase.
Ijsverplaatsingssnelheden op de Koning Boudewijn-ijsplaat op basis van interferometrie. Verscheidene technieken die gebruik maken van SAR-beelden kunnen worden gebruikt om de verplaatsingen van ijsoppervlakken in kaart te brengen en hun snelheden te bepalen. Een van die technieken is interferometrie. Elke pixel van een SAR-beeld bevat amplitude-informatie, die verband houdt met de reflectiviteit van de grond, en fase-informatie, die verband houdt met de afstand tussen de satelliet en de grond. Een interferogram wordt verkregen door de fase van twee op verschillende tijdstippen genomen beelden af te trekken. Een verplaatsing zal een faseverschuiving in het interferogram veroorzaken. (Zie Satellietbeelden over Antartica voorspellen wereldwijde klimaatverandering - STEREO project MIMO)
Aan deze informatie kunnen we, als de sensor het toelaat, nog polarisatie toevoegen. De meeste sensoren van vandaag zenden uit in een lineaire polarisatie en detecteren volgens dezelfde polarisatie of volgens een loodrechte polarisatie. Daarom, als een sensor een verticale polarisatie (V) uitzendt, kan deze “luisteren” volgens een verticale (V) of horizontale (H) polarisatie. De resulterende afbeelding wordt gekwalificeerd als VV of VH. Omgekeerd kun je ook een HH- of HV-afbeelding krijgen. Dit maakt het mogelijk om andere kenmerken van de scene te observeren. Een object zal inderdaad niet op dezelfde manier reageren op een verticale polarisatie als op een horizontale polarisatie.
 |
 |
Het beeld links is een Sentinel-1 beeld van Brussel opgenomen op 1/6/2018 met VH polarisatie. Het rechtse beeld geeft per pixel de mediaanwaarde weer van de backscatterwaarden van alle Sentinel-1 beelden van 2018 opgenomen boven deze regio.
Een radarbeeld ziet eruit als een beeld met grijswaarden waarvan de intensiteit het relatieve deel teruggestraalde energie op een bepaalde plaats weergeeft. Dit is de backscatter coëfficiënt uitgedrukt in decibel. De waarde ervan hangt af van de objecten die zich op de grond bevinden (hun aard, omvang, vormen en oriëntaties), van het vochtgehalte van het gebied, van de frequentie en de polarisatie van de radarpulsen en van de invalshoek van de radarstraal.