Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography (한국측량학회지)

Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography (한국측량학회)
권호 표지

A Study on High-Precision DEM Generation Using ERS-Envisat SAR Cross-Interferometry

ERS-Envisat SAR Cross-Interferomety를 이용한 고정밀 DEM 생성에 관한 연구

  • 이원진 (서울시립대학교 도시과학대학 공간정보공학과) ;
  • 정형섭 (서울시립대학교 도시과학대학 공간정보공학과) ;
  • Received : 2010.06.09
  • Accepted : 2010.07.23
  • Published : 2010.08.31
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Abstract

Cross-interferometic synthetic aperture radar (CInSAR) technique from ERS-2 and Envisat images is capable of generating submeter-accuracy digital elevation model (DEM). However, it is very difficult to produce high-quality CInSAR-derived DEM due to the difference in the azimuth and range pixel size between ERS-2 and Envisat images as well as the small height ambiguity of CInSAR interferogram. In this study, we have proposed an efficient method to overcome the problems, produced a high-quality DEM over northern Alaska, and compared the CInSAR-derived DEM with the national elevation dataset (NED) DEM from U.S. Geological Survey. In the proposed method, azimuth common band filtering is applied in the radar raw data processing to mitigate the mis-registation due to the difference in the azimuth and range pixel size, and differential SAR interferogram (DInSAR) is used for reducing the unwrapping error occurred by the high fringe rate of CInSAR interferogram. Using the CInSAR DEM, we have identified and corrected man-made artifacts in the NED DEM. The wave number analysis further confirms that the CInSAR DEM has valid Signal in the high frequency of more than 0.08 radians/m (about 40m) while the NED DEM does not. Our results indicate that the CInSAR DEM is superior to the NED DEM in terms of both height precision and ground resolution.

교차간섭기법은 ERS-2와 Envisat SAR 데이터를 이용하여 긴 기선거리를 지니면서도 양질의 간섭도를 제작할 수 있다. 또한 긴 기선거리에 의해서 고도에 대한 프린지 변화율이 약 5m 내외로 계산되며 이는 매우 정밀한 DEM생성을 가능하게 한다. 본 연구에서는 ERS-2와 Envisat 교차 간섭기법으로부터 정밀한 DEM을 추출하는 효율적인 방안을 제안하였으며 경사가 매우 완만한 알라스카지역에서 교차간섭기법으로 제작된 CInSAR(Cross-Interferometry SAR) DEM과 기존에 존재하는 NED(National Elevation Dataset) DEM을 비교하였다. 연구 결과 차분 간섭도 생성과정에서 NED DEM 오차라고 생각되는 부분이 발견되었으며 이 부분에 대한 CInSAR DEM과의 고도 차이에 대한 표준편차는 2.63m로 계산되었다. 하지만 전체지역에 대해서는 NED DEM과 CInSAR DEM의 고도값 차이에 대한 표준편차는 약 1m로 NED DEM과 매우 유사한 값이 계산되었다. 이는 연구대상 지역이 매우 편평한 지형으로 양질의 DEM이 구축되어 있으므로 매우 유사한 값이 계산된 것으로 판단된다. 하지만 두 DEM에 대한 공간주파수 분석을 하였을 경우 CInSAR DEM은 약 0.08 rad/m(약 40m) 보다 고주파영역에서도 높은 파워 스펙트럼 값을 지닌 반면 NED DEM은 그렇지 못하였다. 결과적으로 16m로 해상도로 구축된 CInSAR DEM의 경우 NED DEM보다 약 2.5배 공간해상도가 높아졌으며 경사가 심하지 않은 지역에서도 정밀한 DEM이 생성되었다.

Keywords

References

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