SAR oder Radar mit synthetischer Apertur ist eine Radarbildgebungstechnik, mit der hochauflösende Bilder der Erdoberfläche erstellt werden. Es funktioniert durch die Übertragung von Mikrowellensignalen von einer Radarplattform, beispielsweise einem Satelliten oder einem Flugzeug, zum Boden. Diese Signale interagieren mit der Erdoberfläche und werden zum Radarempfänger zurückreflektiert. Das Schlüsselprinzip von SAR liegt in seiner Fähigkeit, virtuell durch die Bewegung der Radarplattform eine lange Antennenapertur zu erzeugen.
Durch das Sammeln von Radarechos über eine von der Plattform zurückgelegte Distanz erreicht SAR eine feinere räumliche Auflösung als herkömmliche Radarsysteme. Dadurch kann SAR unabhängig von Wetter- und Lichtverhältnissen detaillierte Bilder von Geländemerkmalen, Oberflächenstrukturen und Objekten am Boden erfassen.
Bei SAR-Daten werden Radarechos verarbeitet, die von mehreren Radarimpulsen erfasst werden, während sich die Radarplattform auf ihrem Weg bewegt. Jeder Radarimpuls erzeugt einen schmalen Strahl, der einen Teil der Erdoberfläche beleuchtet.
Der Radarempfänger erfasst reflektierte Echos von Geländemerkmalen, Vegetation, Gebäuden und anderen Objekten im beleuchteten Bereich. Bei der Verarbeitung von SAR-Daten werden diese Echos kombiniert und analysiert, um kohärente Bilder der Radarszene zu erstellen. Dieser Prozess umfasst die Korrektur von durch Plattformbewegungen verursachten Verzerrungen, die Konzentration von Radarsignalen zur Verbesserung der Bildschärfe und die Anwendung von Algorithmen zur Beseitigung von Rauschen und zur Verbesserung der Qualität des endgültigen SAR-Bildes.
Die resultierenden SAR-Daten liefern detaillierte Informationen über Oberflächenmorphologie, Landbedeckung und Veränderungen im Laufe der Zeit sowie Anwendungen zur Unterstützung von Fernerkundung, Umweltüberwachung, Katastrophenmanagement und Verteidigung.
Das Prinzip des Radars mit synthetischer Apertur (SAR) basiert auf der Synthese einer langen Antennenapertur durch die Bewegung der Radarplattform.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Radarsystemen mit physikalisch begrenzten Antennengrößen erreicht SAR eine hohe räumliche Auflösung durch die Verarbeitung von Radarmessungen, die über eine von der Plattform zurückgelegte Distanz gesammelt wurden. Dieser Prozess erzeugt effektiv eine synthetische Apertur, die viel länger ist als die physische Antenne, sodass das SAR detaillierte Bilder der Erdoberfläche aufnehmen kann.
Durch die Kombination von Radarechos mehrerer Impulse und die Anwendung fortschrittlicher Signalverarbeitungstechniken erzeugt SAR kohärente Bilder mit feiner Auflösung, die Geländemerkmale, Vegetationstypen und künstliche Strukturen aufdecken. Das SAR-Prinzip ermöglicht einen effektiven Betrieb unter verschiedenen Umweltbedingungen und liefert wertvolle Daten für Anwendungen in der Geologie, Landwirtschaft, Stadtplanung und Katastrophenhilfe.
Die SAR-Verarbeitung umfasst mehrere wichtige Schritte, um rohe Radardaten in nutzbare Bilder der Erdoberfläche umzuwandeln.
Zunächst werden SAR-Daten erfasst, indem Mikrowellenimpulse zum Boden gesendet und die reflektierten Echos im Radarempfänger aufgezeichnet werden. Diese Echos werden als komplexe Radardaten gespeichert, die Amplituden- und Phaseninformationen zu jedem Radarimpuls enthalten. Die SAR-Verarbeitung beginnt mit der Kalibrierung und Korrektur dieser Daten, um Schwankungen in der Radarleistung, atmosphärischen Effekten und Plattformbewegungen zu berücksichtigen.
Anschließend werden die Daten Fokussierungsalgorithmen unterzogen, um die Bildauflösung zu verbessern und geometrische Verzerrungen zu beseitigen, die durch die Radarstrahlgeometrie verursacht werden. Schließlich umfasst die SAR-Verarbeitung die Anwendung von Filtern, Rauschunterdrückungstechniken und Bildverbesserungsalgorithmen, um die visuelle Qualität und Interpretierbarkeit von SAR-Bildern zu verbessern.
Verarbeitete SAR-Daten liefern wertvolle Informationen über Geländeeigenschaften, Landbedeckungsänderungen und Umweltbedingungen und unterstützen ein breites Spektrum von Anwendungen in der wissenschaftlichen Forschung, dem Ressourcenmanagement und der nationalen Sicherheit.