Assessing the Benefits of Simulated RADARSAT Constellation Mission Polarimetry Images for Structural Mapping of an Impact Crater in the Canadian Shield

Abstract

Traditional polarization architectures transmit and receive linear polarizations (LL). Canada’s RADARSAT Constellation Mission (RCM) will be equipped with a hybrid architecture that will transmit a circular polarization and receive linear polarizations (CL). The objective of this study is to assess the benefits of CL polarization images, in comparison to LL, for automated structural mapping in Canadian Shield terrain. RADARSAT-2 data acquired over the Manicouagan impact crater are used to simulate RCM data through the Natural Resources Canada RCM-CP (compact polarimetric) v3 program. Circular transmit/receive (CC) polarization images were also generated and included in this study. The structural mapping benefits of each polarization architecture have been assessed via comparisons with a manually inferred fault map, escarpment map, and optical data illustrating faults indicated through extended linear waterbodies. The results demonstrate that the CL and LL architectures provide a complementary overview of the structural geology. CL, in relation to LL, provides a greater spatial extent of lineaments, better optimizes faults expressed through linear waterbodies, and highlights the largest number of manually inferred faults, while LL better recognizes faults related to moderate relief. We conclude that RCM’s CL architecture will provide an additional benefit for structural mapping in the Canadian Shield and equivalent terrains.

RÉSUMÉ

Les architectures de polarisation traditionnelles transmettent et reçoivent des polarisations linéaires (LL). La mission de la Constellation RADARSAT (MRC) du Canada sera dotée d’une architecture hybride qui transmettra une polarisation circulaire et recevra des polarisations linéaires (CL). L’objectif de cette étude est d’évaluer les avantages des images de polarisation CL, comparativement à LL, pour la cartographie structurale automatisée dans le terrain du Bouclier canadien. Les données RADARSAT-2 acquises sur le cratère d’impact de Manicouagan sont utilisées pour simuler les données de la MCR avec le logiciel RCM-CP v3 de Ressources naturelles Canada. Des images de polarisation d’émission/réception circulaires (CC) ont également été générées et incluses dans cette étude. Les avantages de la cartographie structurale de chaque architecture de polarisation ont été évalués par des comparaisons avec une carte de faille déduite manuellement, une carte d'escarpement et des données optiques illustrant les failles indiquées par de grands plans d’eau linéaires. Les résultats démontrent que les architectures CL et LL offrent une vue d’ensemble complémentaire de la géologie structurale. CL, par rapport à LL, fournit une plus grande étendue spatiale des linéaments, optimise les failles exprimées dans les plans d'eau linéaires et met en évidence le plus grand nombre de failles déduites manuellement, tandis que LL reconnaît mieux les failles associées au relief modéré. Nous concluons que l’architecture CL de la MRC offrira un avantage supplémentaire pour la cartographie structurale dans le bouclier canadien et les terrains équivalents.

Acknowledgments

We thank Francois Charbonneau, NRCan, for facilitating access to RCM-CP v3 software.