Es geht noch bunter 2

Radarinterferometrie

Die Radarinterferometrie macht sich die Welleneigenschaften von Mikrowellen zu Nutze, genauer die Eigenschaft zur Interferenz. Die Interferenz beschreibt das Phänomen der Überlagerung zweier Wellen. Hierbei können die Wellen ihre Amplituden entweder konstruktiv verstärken oder destruktiv auslöschen.

 

Bei der Radar-Fernerkundung erhält man immer zwei Bilder. Das eine zeigt die Intensität der reflektierten Mikrowellen, das andere ihre Phase, also den Schwingungszustand. Bei der Radarinterferometrie erzeugt man zwei Aufnahmen des selben Ausschnitts der Erdoberfläche. Die zweite Aufnahme wird allerdings von einem anderen Punkt aus aufgenommen als die erste (Abb.). Dies gewährleistet, dass die Mikrowellen beider Aufnahmepunkte die gleichen Intensitätswerte erhalten, die Phasen unterscheiden sich allerdings. Da die Aufnahmebedingungen ansonsten gleich geblieben sind, muss dies an Höhen- oder Bewegungsunterschieden liegen.

 

Aufnahme von zwei Punkten zur Erstellung eines Interferogramms


Aufnahme zur Erstellung eines Interferogramms. Die vom Space Shuttle ausgesendeten Mikrowellen werden von zwei verschiedenen Antennen aufgenommen.

 

Wenn man die beiden aufgenommenen Phasenbilder eines Ausschnitts der Erdoberfläche miteinander verrechnet so erhält man ein Interferogramm. Dieses zeigt die Phasendifferenzen mit Hilfe farbiger Ringe an. Jeder Ring steht hierbei für einen Phasenunterschied von einer Wellenlänge. Welcher Wert es genau ist, kann man aber erst nach weiteren Berechnungen bestimmen.

 

 

Interferogramm und Radaraufnahme im Vergleich. Im Interferogramm pausen sich deutlich die Gebirgszüge der Region ab (Bilder von EORC (ALOS)).

 

Für den ersten visuellen Eindruck reichen aber auch die beiden Interferogramme im Swipe und in der unteren Grafik. Im Swipe sieht man dazu noch ein Radarbild, auf dem man deutlich das Höhenrelief erkennen kann. Dort wo die Ringe im dazugehörigen Interferogramm sehr eng beieinander liegen, kann man auf eine gesteigerte Phasenveränderung schließen. Im Swipe stehen sie für eine erhöhte Steigung und damit für eine Zunahme der Höhenunterschiede. In der flachen Meeresebene, gibt es im Interferogramm dagegen keine Ringe sondern nur informationslose Punkte.

 

Die Radarinterferometrie kann somit auch zur Erstellung von digitalen Höhenmodellen herangezogen werden. In der unteren Abbildung wurde aus einem Interferogramm, dass kurz nach dem Erdbeben von Haiti 2010 aufgenommen worden ist, die Phasendifferenzen herausgerechnet, die aufgrund der Topographie entstanden sind. Die übriggebliebenen Phasendifferenzen lassen deshalb auf horizontale Verschiebungen, die durch das Erdbeben entstanden sind, schließen.

 

Interferogramm nach dem Erdbeben von Haiti 2010


Interferogramm nach dem Erdbeben von Haiti 2010. Deutlich erkennt man horizontale Verschiebungen. Ihre Größenordnung ist mit einem Interferogramm allerdings erst nach komplizierten Berechnungen zu schätzen (© GEO (ALOS)).


 


Fazit:

Radarsysteme nehmen nicht nur die Intensitäten sondern auch die Phasenwerte der reflektierten Mikrowellen auf. So können bei einer Aufnahme von zwei verschiedenen Punkten Verschiebungen in den Phasen sichtbar gemacht werden, die sogenannte Interferenz. Diese deutet auf einen Unterschied in der vertikalen oder der horizontalen Ebene, woraus man Rückschlüsse auf das Relief und auf Erdbeben machen kann.