Multitemporal InSAR in land-cover and vegetation mapping

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.author Engdahl, Marcus
dc.date.accessioned 2013-11-08T10:00:18Z
dc.date.available 2013-11-08T10:00:18Z
dc.date.issued 2013
dc.identifier.isbn 978-952-60-5416-2 (electronic)
dc.identifier.isbn 978-952-60-5415-5 (printed)
dc.identifier.issn 1799-4942 (electronic)
dc.identifier.issn 1799-4934 (printed)
dc.identifier.issn 1799-4934 (ISSN-L)
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/11285
dc.description.abstract Synthetic Aperture Radar (SAR) is an active microwave instrument that has a number of favourable characteristics, one of which is its independence from lighting conditions or cloud cover, which make it an indispensable instrument for earth observation from space. Classification of land cover and vegetation mapping are some of the major uses of SAR in environmental monitoring, and in order to reach the full potential of the SAR instrument, a coherent technique called SAR interferometry (InSAR) should be utilised. The so-called repeat-pass InSAR-techniques are possible only if the satellite is on a repeating orbit with a relatively short repeat-period (up to two weeks at C-band). This research focuses on multitemporal repeat-pass InSAR datasets from the Tandem- mission of the ERS-1 and ERS-2 satellites, which provided a time-series of InSAR-acquisitions with a 24-hour temporal baseline, a baseline which is very favourable to land-cover and vegetation mapping at C-band. The main research topic for this thesis is the assessment of the information content of a multitemporal InSAR time-series from an applications perspective. The work has concentrated on three application domains - land cover classification, stem volume estimation in boreal forests and the estimation of agricultural crop heights. This study demonstrates that multitemporal ERS-1/2 Tandem InSAR data is clearly superior to non-interferometric (intensity-only) data, and that the applications-potential of the data is very high for land cover classification, high to very high for boreal forest stem volume estimation and moderate to high for the estimation of agricultural crop heights. During the study novel methods were developed for both land cover classification and boreal forest stem volume estimation, as well as for their combination. An outline for an operational system for land cover classification and vegetation using multitemporal InSAR data is presented. The methods developed in this thesis can be utilised with data from the C-band ESA Sentinel-1 constellation, whose 12- and 6-day repeat InSAR data can be expected to make a large impact in both land cover classification and vegetation mapping. en
dc.description.abstract Synteettisen apertuurin tutka (SAR) on aktiivinen mikroaaltoinstrumentti jolla on useita hyödyllisiä ominaisuuksia, esimerkiksi riippumattomuus valaistusolosuhteista tai pilvi- peitteestä. Nämä ominaisuudet tekevät SAR-tutkasta korvaamattoman instrumentin maapallon havainnoinnissa avaruudesta. Maankäytön luokittelu ja kasvillisuuden kartoitus ovat eräitä SAR tutkan pääkäyttökohteita ympäristön kaukokartoituksessa. SAR-tutkan täysi potentiaali tämän tyyppisessä kaukokartoituksessa saavutetaan hyödyntämällä instrumentin koherenttia luonnetta niin kutsutussa SAR-tutkainterferometriassa, joka vaatii että SAR-tutkaa operoidaan toistuvalta radalta niin että radan toistojakso on varsin lyhyt (alle kaksi viikkoa C-taajuusalueen tutkalla). Tässä tutkimuksessa on keskitytty monen ajankohdan interferometrisiin datasetteihin jotka on kerätty ERS-1 ja ERS-2 satelliittien nk. Tandem-kampanjojen aikana, jolloin radan interfetometrinen toistojakso oli vain 24-tuntia, mikä soveltuu erityisen hyvin maankäytön luokitteluun ja kasvillisuuden kartoittamiseen C-taajuusalueella. Tutkimuksen päätutkimuskohde on monen ajankohdan interferometrisen SAR-aikasarjan informaatiosisällön arviointi sovellusnäkökulmasta. Tutkimustyö on keskittynyt kolmelle sovellusalueelle - maankäytön luokitteluun, metsän runkotilavuuden arviointiin sekä viljelykasvien pituuden arviointiin. Tämä tutkimus osoittaa, että monen ajankohdan interferometrinen ERS-1/2 Tandem aikasarja on hyödynnettävyydessään ylivoimainen ei-interferometriseen (vain intensiteetti) aikasarjaan verrattuna. Tällaisen interferometrisen aikasarjan sovelluspotentiaali on maankäytön luokittelussa erittäin korkea, korkeasta erittäin korkeaan metsän runkotilavuuden arvioinnissa ja keskinkertaisesta korkeaan viljelykasvien pituuden arvioinnissa. Tutkimuksen aikana kehitettiin uusia menetelmiä sekä maankäytön luokitteluun, metsän runkotilavuuden arviointiin, että niiden yhdistelmään. Lisäksi väitöstyössä esitetään menetelmä operatiiviseen maankäytön luokitteluun ja metsän runkotilavuuden arviointiin monen ajankohdan interferometriselta SAR-aikasarjalta. Tässä työssä kehitettyjä menetelmiä voidaan käyttää myös C-taajuudella toimivan Euroopan Avaruusjärjestön Sentinel-1 tutkasatelliitti konstellaation keräämän datan kanssa. fi
dc.format.extent 127 + app. 59
dc.format.mimetype application/pdf
dc.language.iso en en
dc.publisher Aalto University en
dc.publisher Aalto-yliopisto fi
dc.relation.ispartofseries Aalto University publication series DOCTORAL DISSERTATIONS en
dc.relation.ispartofseries 178/2013
dc.relation.haspart [Publication 1]: M. E. Engdahl, M. Borgeaud and M. Rast, "The use of ERS-1/2 Tandem Interferometric coherence in the estimation of agricultural crop heights", IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 39(8), 1799-1806, 2001 (Engdahl et al. 2001)
dc.relation.haspart [Publication 2]: J. Pulliainen, M. E. Engdahl and M. Hallikainen, "Feasibility of multi- temporal interferometric SAR data for stand-level estimation of boreal forest stem volume", Remote Sensing of Environment, 85(4), 397-409, 2003 (Pulliainen et al. 2003)
dc.relation.haspart [Publication 3]: M. E. Engdahl and J. Hyyppä, "Land-cover classification using multitemporal ERS-1/2 InSAR data", IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 41(6), 1620-1628, 2003 (Engdahl and Hyyppä 2003)
dc.relation.haspart [Publication 4]: M. E. Engdahl, J. Pulliainen and M. Hallikainen, "Boreal forest coherence- based measures of interferometric pair suitability for operational stem volume retrieval", IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 1(3), 228-231, 2004 (Engdahl et al. 2004)
dc.relation.haspart [Publication 5]: M. E. Engdahl, J. Pulliainen and M. Hallikainen, "Segment-based stem volume retrieval in boreal forests using multitemporal ERS-1/2 InSAR data", Canadian Journal of Remote Sensing, 34(1), 46-55, 2008 (Engdahl et al. 2008)
dc.subject.other Geoinformatics en
dc.subject.other Physics
dc.subject.other Electrical engineering
dc.title Multitemporal InSAR in land-cover and vegetation mapping en
dc.title Monen ajankohdan SAR-tutkainterferometria maankäytön luokittelussa ja kasvillisuuden kaukokartoituksessa fi
dc.type G5 Artikkeliväitöskirja fi
dc.contributor.school Sähkötekniikan korkeakoulu fi
dc.contributor.school School of Electrical Engineering en
dc.contributor.department Radiotieteen ja -tekniikan laitos fi
dc.contributor.department Department of Radio Science and Engineering en
dc.subject.keyword remote sensing en
dc.subject.keyword earth observation en
dc.subject.keyword radar en
dc.subject.keyword synthetic aperture radar en
dc.subject.keyword SAR en
dc.subject.keyword SAR interferometry en
dc.subject.keyword InSAR en
dc.subject.keyword multitemporal analysis en
dc.subject.keyword multitemporal InSAR en
dc.subject.keyword land-cover classification en
dc.subject.keyword crop height en
dc.subject.keyword boreal forest stem volume estimation en
dc.subject.keyword vegetation mapping en
dc.subject.keyword kaukokartoitus fi
dc.subject.keyword maapallon havainnointi fi
dc.subject.keyword tutka fi
dc.subject.keyword synteettisen apertuurin tutka fi
dc.subject.keyword SAR fi
dc.subject.keyword SAR interferometria fi
dc.subject.keyword InSAR fi
dc.subject.keyword maankäytön luokittelu fi
dc.subject.keyword viljelykasvien pituus fi
dc.subject.keyword metsän runkotilavuuden arviointi fi
dc.subject.keyword kasvillisuuden kaukokartoitus fi
dc.identifier.urn URN:ISBN:978-952-60-5416-2
dc.type.dcmitype text en
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (article-based) en
dc.type.ontasot Väitöskirja (artikkeli) fi
dc.contributor.supervisor Hallikainen, Martti, Prof., Aalto University, Department of Radio Science and Engineering, Finland
dc.opn Woodhouse, Iain H., Prof., The University of Edinburgh, Applied Earth Observation, United Kingdom
dc.contributor.lab Space Technology en
dc.rev Kellndorfer, Josef, Dr., The Woods Hole Research Center,USA
dc.rev Rauste, Yrjö, Dr., VTT Technical Research Centre of Finland, Finland
dc.date.defence 2013-11-15


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account