Evaluation of Limits to the Performance of the Surface Roughness Meter

RÉSUMÉ

La rugosité des très petites surfaces est l'une des caractéristiques de cible importantes influant sur l'écho radar retourné par de nombreuses surfaces naturelles, telles que le sol et la glace. À l'appui des programmes de mesure sur le terrain, un rugosimètre à deux composants pour la mesure sur place de la rugosité des surfaces a été mis au point et éprouvé pour le compte du Centre canadien de télédétection. Le système comprend un instrument de mesure solide, transportable et rentable, ainsi qu'un logiciel d'analyse des images aux fins du traitement des données, exploitable sur micro-ordinateur. Cet article décrit les résultats de l'évaluation des limites de rendement de cet appareil et conclut qu'il produit des estimations très précises de la hauteur quadratique moyenne, de l'ordre du millimètre. Cependant, la démarche normale adoptée face à l'estimation de la longueur de corrélation à partir de la fonction d'autocorrélation est sujette à un plus grand degré d'erreur et on expose des méthodes de rechange pour évaluer ce paramètre de rugosité.

SUMMARY

Micro-scale surface roughness is an important target characteristic influencing radar return from many natural surfaces, such as soil and ice. To facilitate field measurement programs, a two-component instrument for in situ measurement of surface roughness was developed and evaluated for the Canada Centre for Remote Sensing. This instrument is comprised of a rugged, portable, cost-effective field component and a personal computer-based image analysis system for data processing. An evaluation of the limits to the performance of this instrument is described in this paper. The results demonstrate very accurate estimates of root mean square height, in the order of mm accuracies. The standard approach of estimating the correlation length from the autocorrelation function is subject to greater errors, however, and alternate methods for estimating this roughness parameter are presented.

Additional information

Notes on contributors

F. Johnson

F. Johnson is with Ottawa Instrumentation Ltd., 169 Fifth Avenue, Ottawa, Ontario K1S 2M8.

B. Brisco

B. Brisco is with Intera Information Technologies, 2 Gurdwara Drive, Nepean, Ontario K2E 1A2.

R.J. Brown

R.J. Brown is with Canada Centre for Remote Sensing, 2464 Sheffield Road, Ottawa, Ontario K1A 0Y7.