습도변화에 따른 X-band GB-SAR 시스템의 위상지연 이재희(1)(2), 이훈열(1), 조성준(2), 성낙훈(2)   (1) 강원대학교 지구물리학과 (2) 한국지질자원연구원 자원탐사개발연구실

발표순서 GB-SAR System GB-SAR Interferometry 대기보정 선행연구와의 대기보정식 비교 결론

Introduction GB-SAR: Ground-Based Synthetic Aperture Radar Imaging Radar 기상상태의 영향을 받지 않음 Ground-Based 다양한 구성 및 배치가 가능 - frequency(antenna) : L, C, X, Ku, Ka, etc - Full Polarization: VV, VH, HV, HH SAR focusing의 정확성 - 송·수신간 정확한 모션 제어 - 동일 조건에서의 지속적인 반복 측정 가능 다양한 간섭기법(interferometry)의 활용 가능 인공위성 및 항공기 SAR의 개념설계 및 검보정 가능

GB-SAR System Antenna : X-band (9.65 GHz ± 500MHz) Measurement : Number of points : 1601 Azimuth length : 5 m Azimuth Step : 5 cm Maximum Range: 200 m Range resolution: 25 cm Azimuth Resolution: 3.56 ° Power : 33 dBm Polarization: Full

GB-SAR System 배치

Image Area (KIGAM, Daejeon, Korea) 관측 범위 Image Area (KIGAM, Daejeon, Korea) 연속 123회 측정(2009.02.06~2009.02.08 ) 습도 변화 : 50% ~ 90%

GB-SAR Image with Deramp-FFT Focusing VV-Polarization VH-Polarization

HV-Polarization HH-Polarization

GB-SAR interferometry GB-SAR phase: n = refractive index λ = wave length R = range Displacement sensitivity of phase: ex) X-band 안테나 사용 시 -0.04 radian /mm, n=1

Temporal coherence 안정된 시스템과 동일 parameter에서 연속으로 측 정된 영상의 복소신호를 zi라 하고, N번의 측정이 이루어졌을 때, Temporal coherence는 다음과 같 이 정의 Temporal coherence가 0.98 이상인 지점의 신호만 을 사용

Temporal coherence Image 1 VV-Pol HV-Pol

VV VH HV HH Polarization A 0.9892 0.9834 0.9859 0.9899 B 0.9838 0.9192 reflector VV VH HV HH A 0.9892 0.9834 0.9859 0.9899 B 0.9838 0.9192 0.9378 0.9894 C 0.9845 0.8898 0.4036 0.9893 D 0.9870 0.9801 0.9823 0.9872 E 0.9853 0.9840 0.9858 Temporal coherence의 정리 VH, HV-pol의 B, C 지역의 데이터는 삭제

대기보정 굴절률(n)은 온도와 기압, 습도의 영향을 받는 함수로 표현되며, 전자기파의 속도는 이러한 굴절률의 영향을 받는다(Pipia et al., 2008). n=n(P, T, h) 굴절률에 가장 큰 영향을 미치는 요소는 습도 이다(Noferini et al., 2005). n=n(h)

습도와 phase의 관계 실험 간 습도의 변화 VV편파의 D지점의 phase 변화

대기보정식 산출 Phase/range와 습도는 매우 선형적인 관계를 보이며, 이를 통하여 대기보정식 을 산출 대기보정식: 각각의 편파별로 산출

습도 변화가 40% 인 경우, 100 m 지점에서의 error는 약 2.5 cm로 나타남. Φ/range Φ/range 습도 습도 Φ/range Φ/range 습도 습도 습도 변화가 40% 인 경우, 100 m 지점에서의 error는 약 2.5 cm로 나타남.

대기보정식의 정리 a b VV VH HV HH

선행연구와의 대기보정식 비교 C-band 안테나의 경우 중심주파수 5.3 GHz이며, 중 심주파수를 제외한 실험 parameter와 processing과 정, 대기보정식 산출과정은 본 연구와 동일하게 유지 a b center -frequency 5.3GHz 9.65GHz All-polarization ⅹ1.82 ÷1.94

결론 X-band 안테나 GB-SAR 시스템을 이용하여 고정된 상태의 reflector의 신호를 지 속적으로 모니터링 Temporal coherence를 편파별로 산출한 결과 co-pol인 VV와 HH 편파에서는 모 든 reflector의 신호가 0.98 이상의 높은 값을 나타냄 cross-pol 인 VH와 HV 편파의 경우 한 지점에서의 값이 매우 낮게 나타났다. 이러 한 결과는 편파별 산란특성의 차이에 의한 것으로 보이며, 더 많은 실험을 통해 보 완해야 할 부분으로 판단 phase 변화의 감소를 위해 거리와 습도의 영향을 받는 대기보정식을 산출 C-band 안테나 시스템을 통해 얻어진 대기보정식과 비교하여 두 보정식의 기울 기는 파장에 비례, 주파수에 반비례하는 것을 확인하였으며, 이에 따라 SAR 대기 보정 시 주파수에 변경에 따라 상수의 변경이 필요함을 확인

감사합니다. ^ㅁ^