Eine Nivellement gestützte Methode zur Erzeugung langer DInSAR Zeitreihen mittels B-Splines

Abstract

Die Erzeugung von DInSAR basierten Deformationszeitreihen, die mehrere Radarmissionen umfassen, stellt nach wie vor eine Herausforderung dar. Aufgrund des differentiellen Charakters der Beobachtungen ist es notwendig einen Bezugszeitpunkt für die Zeitreihen zu wählen, die aus radarinterferometrischen Auswertungen abgeleitet werden. Üblicherweise wird hier das Aufnahmedatum der ersten SAR Szene gewählt. Werden nun Zeitreihen aus mehreren Satellitenmissionen (z.B. ERS 1/2, EnviSat usw.) betrachtet, entsteht das Problem, dass jede einen unterschiedlichen zeitlichen Referenzpunkt besitzt. Erschwerend kommt hinzu, dass sich die Missionen oftmals nicht zeitlich überlappen. Aus diesem Grund lassen sich missionsüberspannende Zeitreihen nicht ohne Weiteres erzeugen. Außerdem ist es aus verschiedenen Gründen (Aufnahmegeometrie, Auflösung, identifizierte Rückstreuer usw.) zunächst nicht möglich identische Punkte zu identifizieren, deren Bewegung gemeinsam betrachtet werden soll. In diesem Beitrag wird ein mehrstufiges Verfahren präsentiert, mit dem es dennoch möglich ist, mehrere SBAS Einzelauswertungen der Satellitenmissionen ERS 1/2, EnviSat, TerraSAR X und Sentinel 1 zu gemeinsamen Punktbewegungszeitreihen zu verknüpfen. Ausgangspunkt hierfür sind punktbasierte Höhenunterschiede (vor der zeitlichen Integration) sowie die amtlichen Leitnivellements von 1993 bis 2017 im Bereich der Niederrheinischen Bucht. Unter der Annahme, dass sich nahe beieinander liegende Punkte ähnlich bewegen, werden Höhenunterschiede an den Koordinaten der Nivellementpunkte mittels inverser Distanzgewichtung der DInSAR Daten bestimmt. Für jeden Punkt mit einer \glqq Zeitreihe\grqq\ von Höhenunterschieden wird ein B-Spline basiertes, zeitlich kontinuierliches Bewegungsmodell angesetzt. Die amtlichen Höhendaten werden zur zwangsfreien Lagerung verwendet. Somit ist es möglich über einen Ausgleich mit zusätzlichen Restriktionen punktbasierte, absolute Bewegungsmodelle aus unabhängigen DInSAR Auswertungen zu erzeugen.Die Erzeugung von DInSAR basierten Deformationszeitreihen, die mehrere Radarmissionen umfassen, stellt nach wie vor eine Herausforderung dar. Aufgrund des differentiellen Charakters der Beobachtungen ist es notwendig einen Bezugszeitpunkt für die Zeitreihen zu wählen, die aus radarinterferometrischen Auswertungen abgeleitet werden. Üblicherweise wird hier das Aufnahmedatum der ersten SAR Szene gewählt. Werden nun Zeitreihen aus mehreren Satellitenmissionen (z.B. ERS 1/2, EnviSat usw.) betrachtet, entsteht das Problem, dass jede einen unterschiedlichen zeitlichen Referenzpunkt besitzt. Erschwerend kommt hinzu, dass sich die Missionen oftmals nicht zeitlich überlappen. Aus diesem Grund lassen sich missionsüberspannende Zeitreihen nicht ohne Weiteres erzeugen. Außerdem ist es aus verschiedenen Gründen (Aufnahmegeometrie, Auflösung, identifizierte Rückstreuer usw.) zunächst nicht möglich identische Punkte zu identifizieren, deren Bewegung gemeinsam betrachtet werden soll. In diesem Beitrag wird ein mehrstufiges Verfahren präsentiert, mit dem es dennoch möglich ist, mehrere SBAS Einzelauswertungen der Satellitenmissionen ERS 1/2, EnviSat, TerraSAR X und Sentinel 1 zu gemeinsamen Punktbewegungszeitreihen zu verknüpfen. Ausgangspunkt hierfür sind punktbasierte Höhenunterschiede (vor der zeitlichen Integration) sowie die amtlichen Leitnivellements von 1993 bis 2017 im Bereich der Niederrheinischen Bucht. Unter der Annahme, dass sich nahe beieinander liegende Punkte ähnlich bewegen, werden Höhenunterschiede an den Koordinaten der Nivellementpunkte mittels inverser Distanzgewichtung der DInSAR Daten bestimmt. Für jeden Punkt mit einer \glqq Zeitreihe\grqq\ von Höhenunterschieden wird ein B-Spline basiertes, zeitlich kontinuierliches Bewegungsmodell angesetzt. Die amtlichen Höhendaten werden zur zwangsfreien Lagerung verwendet. Somit ist es möglich über einen Ausgleich mit zusätzlichen Restriktionen punktbasierte, absolute Bewegungsmodelle aus unabhängigen DInSAR Auswertungen zu erzeugen.