Compilation of a radar backscatter database of sea ice types and open water using operational analysis of heterogeneous ice regimes

Abstract

A new algorithm has been developed to compile a database of radiometric measurements acquired by remote sensors from different surfaces that coexist in heterogeneous areas. An application is presented to compile a backscatter database of ice types during the freeze-up season in the Canadian Eastern Arctic using the operational visual analysis of RADARSAT-1 images from the Canadian Ice Service. The analysis identifies mostly heterogeneous areas composed of ice types and seawater. The estimated backscatter of each type is presented as a function of radar incidence angle. Backscatter from open seawater and seawater confined between ice floes is also presented as a function of radar incidence angle and surface wind speed. In general, backscatter obtained from heterogeneous areas using the present algorithm differs to some extent from backscatter obtained from homogeneous “training” areas for each type yet still fulfils the expectations according to the underlying physics of radar interaction with sea ice. The algorithm also identifies anomalies in the visual analysis of RADARSAT images (i.e., areas in which the analysis results are not consistent with the general analysis of the entire RADARSAT record). Therefore, the algorithm presents the first quantitative assessment of the robustness of the operational visual analysis of RADARSAT-1 images.

Un nouvel algorithme a été développé pour compiler une base de données de mesures radiométriques acquises par des capteurs de télédétection à partir de différentes surfaces qui coexistent dans des zones hétérogènes. On présente une application pour compiler une base de données de rétrodiffusion des types de glace durant la période d’engel dans l’est de l’Arctique canadien en utilisant la technique d’analyse visuelle opérationnelle des images de RADARSAT-1 du Service canadien des glaces. L’analyse permet d’identifier surtout des zones hétérogènes composées de différents types de glace ainsi que d’eau de mer. La rétrodiffusion estimée pour chaque type de glace est présentée en fonction de l’angle d’incidence du faisceau radar. La rétrodiffusion de l’eau libre et de l’eau de mer confinée entre les floes est également présentée en fonction de l’angle d’incidence du faisceau radar et de la vitesse du vent de surface. En général, la rétrodiffusion obtenue pour les zones hétérogènes en utilisant le présent algorithme diffère jusqu’à un certain point de la rétrodiffusion obtenue à partir des sites d’entraînement homogènes pour chaque type quoique celle-ci soit conforme aux attentes selon les principes physiques sous-jacents de l’interaction du radar avec la glace de mer. L’algorithme permet aussi d’identifier des anomalies dans l’analyse visuelle des images de RADARSAT (c.-à-d. des zones dans lesquelles les résultats d’analyse ne sont pas cohérents avec l’analyse globale de l’ensemble des données de RADARSAT). Ainsi, l’algorithme présente la première évaluation quantitative de la robustesse de l’analyse visuelle opérationnelle des images de RADARSAT-1.[Traduit par la Rédaction]