Development, calibration and applications of polarimetric microwave radiometers for remote sensing

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.author Colliander, Andreas
dc.date.accessioned 2012-02-24T08:36:03Z
dc.date.available 2012-02-24T08:36:03Z
dc.date.issued 2007-10-26
dc.identifier.isbn 978-951-22-8896-0
dc.identifier.issn 0786-8154
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/2913
dc.description.abstract This doctoral thesis describes (1) the development and calibration principles of a fully polarimetric radiometer, which is developed for the reference radiometer of a spaceborne synthetic aperture radiometer; (2) a study of an improvement of the most important application of the polarimetric radiometry, maritime wind vector measurement; (3) and a numerical simulation method for modeling the electromagnetic radiation from ocean surface. The fundamental part of passive microwave remote sensing is the development of the measurement instruments, radiometers. Over the past two decades significant amount of work has been focused on the development of so-called interferometric synthetic aperture radiometry. The first spaceborne radiometer using aperture synthesis is scheduled for launch in 2008. This radiometer operates at 1.4 GHz and aims for global measurement of soil moisture and ocean salinity; hence, the mission is named as SMOS. This radiometer and its airborne prototype use reference radiometers for calibration purposes. The development and calibration of both of these polarimetric reference radiometers is described in this work; they provide accurate enough measurements to calibrate the noise distribution network and absolute average brightness temperature, while being a part of the receiver constellation of the synthetic aperture radiometer. For the applications of polarimetric radiometry, the main focus over the past two decades has been the measurement of the maritime wind vector. In this work, a set of measurements is analyzed in order to solve the incidence angle dependency of the wind vector measurements. The results show clear dependency for all measured parameters, and a model for the dependency is introduced. As a part of this study, a theoretical method for calculation of scattering from dielectric rough surface, like ocean surface, was also developed. This method can be used for simulation of the wind vector measurements in any kind of ocean surface conditions. The feasibility and efficiency of the method for this purpose is demonstrated. en
dc.description.abstract Tämä väitöskirja kuvaa polarimetrisen radiometrin kehittämisen ja kalibrointiperiaatteet. Radiometeri toimii avaruuskäyttöisen synteettisen apertuurin radiometrin referenssiradiometrinä. Lisäksi väitöskirjassa kuvataan tärkeimmän polarimetrisen radiometrian sovelluskohteen, merialueiden tuulivektorimittauksen, parannuksen, sekä uuden numeerisen simulointimenetelmän merenpinnan sironnalle tuulivektorimittauksen jatkokehitykseen. Yksi passiivisen mikroaaltokaukokartoituksen tärkeimmistä asioista on mittauslaitteiden, eli radiometrien, kehittäminen. Synteettisen apertuurin interferometristen radiometrien kehittämiseen on panostettu huomattavasti viimeisen kahden vuosikymmenen aikana. Ensimmäinen avaruuskäyttöinen synteettisen apertuurin radiometri laukaistaan vuonna 2008. Tämä interferometrinen radiometri toimii 1,4 GHz taajudella ja sillä on tarkoitus mitata maan kosteutta sekä merenpinnan suolaisuutta. Tästä tulee nimi SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity). Interferometrinen radiometri ja sen lentokäyttöinen prototyyppi käyttävät kalibrointiin referenssiradiometria. Näiden referenssiradiometrien kehittäminen sekä kalibrointi kuvataan tässä työssä. Niillä voidaan mitata tarkasti interferometrisen radiometrin sisäinen kohinalähde ja vastaanotettu keskimääräinen säteily sekä ne voivat toimia osana interferometristä mittausta. Polarimetrisen radiometrian sovellusten kehityksen pääpaino viimeisen kahden vuosikymmenen aikana on ollut merialueiden tuulivektorimittauksessa. Tässä työssä lentomittauksissa kerätystä mittausaineistosta on määritetty tuulivektorimittauksen riippuvuutta mittauskulmasta. Tulokset osoittavat selvää riippuvuutta kaikille mitatuille parametreille. Työssä esitetään malli tämän riippuvuuden huomioonottamiseen. Tuulivektorimittauksen jatkokehitystä varten työssä on myös kehitetty uusi numeerinen menetelmä, jota voidaan käyttää merenpinnan mittauksen simuloimiseen. Tämä menetelmä on osoitettu tarkaksi ja erittäin tehokkaaksi. fi
dc.format.extent 101, [52]
dc.format.mimetype application/pdf
dc.language.iso en en
dc.publisher Helsinki University of Technology en
dc.publisher Teknillinen korkeakoulu fi
dc.relation.ispartofseries Report / Helsinki University of Technology, Laboratory of Space Technology en
dc.relation.ispartofseries 70 en
dc.relation.haspart I. Corbella, F. Torres, A. Camps, A. Colliander, M. Martín-Neira, S. Ribó, K. Rautiainen, N. Duffo, M. Vall-llossera, MIRAS End-to-End Calibration: Application to SMOS L1 Processor, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol. 43, no. 5, pp. 1126-1134, May 2005. [article1.pdf] © 2005 IEEE. By permission.
dc.relation.haspart A. Colliander, S. Tauriainen, T. Auer, J. Kainulainen, J. Uusitalo, M. Toikka, M. T. Hallikainen, MIRAS Reference Radiometer: A Fully Polarimetric Noise Injection Radiometer, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol. 43, no. 5, pp. 1135-1143, May 2005. [article2.pdf] © 2005 IEEE. By permission.
dc.relation.haspart A. Colliander, L. Ruokokoski, J. Suomela, K. Veijola, J. Kettunen, V. Kangas, A. Aalto, M. Levander, H. Greus, M. T. Hallikainen, J. Lahtinen, Development and Calibration of SMOS Reference Radiometer, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol. 45, no. 7, pp. 1967-1977, July 2007. [article3.pdf] © 2007 IEEE. By permission.
dc.relation.haspart A. Colliander, J. Kettunen, M. T. Hallikainen, Calibration of End-to-End Phase Imbalance of Polarimetric Radiometers, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol. 44, no. 10, pp. 2635-2641, October 2006. [article4.pdf] © 2006 IEEE. By permission.
dc.relation.haspart A. Colliander, J. Lahtinen, S. Tauriainen, J. Pihlflyckt, J. Lemmetyinen, M. T. Hallikainen, Sensitivity of Airborne 36.5-GHz Polarimetric Radiometer's Wind-Speed Measurement to Incidence Angle, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol. 45, no. 7, pp. 2122-2129, July 2007. [article5.pdf] © 2007 IEEE. By permission.
dc.relation.haspart A. Colliander, P. Ylä-Oijala, Electromagnetic Scattering from Rough Surface Using Single Integral Equation and Adaptive Integral Method, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 55, no. 12, pp. 3639-3646, December 2007. [article6.pdf] © 2007 IEEE. By permission.
dc.subject.other Electrical engineering en
dc.title Development, calibration and applications of polarimetric microwave radiometers for remote sensing en
dc.title Polarimetristen mikroaaltoradiometrien kehittäminen, kalibrointi sekä sovellukset kaukokartoitukseen fi
dc.type G5 Artikkeliväitöskirja fi
dc.description.version reviewed en
dc.contributor.department Department of Electrical and Communications Engineering en
dc.contributor.department Sähkö- ja tietoliikennetekniikan osasto fi
dc.subject.keyword polarimetric radiometry en
dc.subject.keyword radiometer en
dc.subject.keyword calibration en
dc.subject.keyword remote sensing en
dc.subject.keyword wind en
dc.subject.keyword rough surface scattering en
dc.subject.keyword polarimetrinen radiometria fi
dc.subject.keyword radiometri fi
dc.subject.keyword kalibrointi fi
dc.subject.keyword kaukokartoitus fi
dc.subject.keyword tuuli fi
dc.subject.keyword karkean pinnan sironta fi
dc.identifier.urn urn:nbn:fi:tkk-010413
dc.type.dcmitype text en
dc.type.ontasot Väitöskirja (artikkeli) fi
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (article-based) en
dc.contributor.lab Laboratory of Space Technology en
dc.contributor.lab Avaruustekniikan laboratorio fi


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