Analytic Formulation of Spaceborne SAR Image Geocoding and “Value-Added” Product Generation Procedures using Digital Elevation Data

RÉSUMÉ

En raison des caractéristiques relatives à la géométrie de visée des radars à antenne synthétique (RAAS) montés à bord des satellites SEASAT, ERS-1, JERS-1 et RADARSAT, les images acquises par ces capteurs présenteront une sensibilité radiométrique et géométrique à la topographie locale nettement supérieure aux images optiques correspondantes obtenues à partir des satellites Landsat et SPOT. Il est absolument essentiel, par conséquent, que des modèles numériques d'élévation fassent partie intégrante de toute analyse des capacités des radars. Cet article présente une formulation analytique unifiée d'une méthode d'analyse par simulation des RAAS — incluant le géocodage des données et la génération de produits à valeur ajoutée — dont le but est de faciliter l'interprétation de la scène. Les auteurs proposent le concept de facteur d'échelle topographique pour quantifier le taux moyen de distorsion géométrique dans une scène RAAS, supposé que l'on connaisse la variabilité de l'élévation d'un site. Un prototype de progiciel fondé sur ces algorithmes a été mis au point à peu de frais à l'aide d'un ordinateur personnel et a été utilisé pour géocoder deux scènes obtenues à partir du radar à antenne synthétique monté à bord du satellite SEASAT, qui présentent des distorsions dues au terrain à l'échelle comprise entre 1 et 1,5 km. Des précisions de l'ordre de 75 à 150 m ont été obtenues à partir de modèles numériques d'élévation à l'échelle du 1: 250 000.

SUMMARY

Because of the viewing geometry characteristics of spaceborne SARs carried by SEASAT, ERS-1, JERS-1, and RADARSAT, images from these sensors will exhibit significantly greater radiometric and geometric sensitivity to local topographic relief than corresponding optical images from Landsat and SPOT sensors. It is imperative, therefore, that digital elevation models be an integral part of any SAR analysis capability. This paper presents a unified analytic formulation of a simulation-based approach to spaceborne SAR analysis, including image geocoding and “value-added” product generation to aid in subsequent scene interpretation. The concept of a topographic-scaling factor is proposed to quantify the average level of geometric distortion in a SAR scene given a knowledge of the elevation variability over a site. A prototype software package based on these algorithms has been implemented on a low-cost personal computer platform and used to geocode two example SEASAT SAR scenes that exhibit terrain-induced distortions on the scale of 1 km to 1.5 km. Final geocoding accuracies of 75 m to 150 m have been achieved using a 1:250 000-scale DEMs.

Additional information

Notes on contributors

B. Guindon

B. Guindon is with the Canada Centre for Remote Sensing, 2464 Sheffield Road, Ottawa, Ontario K1A 0Y7.

M. Adair

M. Adair is with Intera Kenting, 2 Gurdwara Road, Nepean, Ontario K2E 1A2.