Evaluation of RADARSAT-2 Acquisition Modes for Wetland Monitoring Applications

Brian Brisco, Kevin Murnaghan, Shimon Wdowinski, Sang Hoon Hong

Research output: Contribution to journalArticle

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Abstract

Abstract. Interferometric synthetic aperture radar (InSAR) techniques can monitor water-level changes in wetlands with suitable coherence. RADARSAT-2 has many beam modes with varying system parameters to satisfy a wide range of applications. During data acquisition the SAR signals are digitized using eight-bit analog-to-digital converters followed by block adaptive quantization (BAQ) coding. Most RADARSAT-2 beam modes use three-bit BAQ but some modes use two-bit BAQ to accommodate larger data sets, including the wide multilook fine and wide ultrafine modes. These modes are attractive for surface monitoring applications due to good resolution over a wide swath. The two-bit BAQ can have signal saturation due to the smaller dynamic range and an increased phase noise. The Everglades National Park (ENP) has been used for numerous InSAR investigations of water level monitoring. This study describes the results of an evaluation of RADARSAT-2 products from different modes for the monitoring of water-level changes and flooded vegetation in ENP. The objective was to evaluate products from a variety of beam modes for wetland monitoring applications and subsequent unwrapping of the interferograms for water level estimation. The results show that wide-swath high-resolution modes are suitable for InSAR applications due to adequate coherence and high backscatter intensity. Résumé. Les techniques InSAR peuvent suivre l’évolution du niveau de l’eau dans les zones humides avec une cohérence convenable. RADARSAT-2 a de nombreux modes de faisceaux avec différents paramètres du système pour répondre à une vaste gamme d’applications. Lors de l’acquisition des données, les signaux SAR sont numérisés à l’aide de convertisseurs analogiques/numériques de 8 bits suivis par un codage de la quantification adaptive de blocs (BAQ). La plupart des modes de faisceaux de RADARSAT-2 utilisent une BAQ de 3 bits, alors que certains modes utilisent une BAQ de 2 bits pour l’acquisition de plus grands ensembles de données, y compris les modes de faisceaux larges multivisées à résolution fine et de faisceaux larges à résolution ultra-fine. Ces modes sont attrayants pour les applications de surveillance de surface grâce à une bonne résolution sur une large fauchée. La BAQ à 2 bits peut montrer une saturation du signal en raison de sa gamme dynamique plus petite et d’un bruit de phase augmenté. Le Parc national des Everglades (ENP) a été utilisé pour de nombreuses études InSAR de la surveillance du niveau de l’eau. Cette étude décrit les résultats d’une évaluation des produits de RADARSAT-2 à partir de différents modes pour le suivi des changements du niveau de l’eau et de la végétation inondée dans l’ENP. L’objectif était d’évaluer les résultats à partir d’une variété de modes de faisceaux pour les applications de surveillance de zones humides et le déroulement ultérieur des interférogrammes pour l’estimation du niveau de l’eau. Les résultats montrent que les modes de faisceaux larges à haute résolution sont adaptés aux applications InSAR en raison de la cohérence adéquate et de la forte intensité de rétrodiffusion.

Original languageEnglish (US)
Pages (from-to)431-439
Number of pages9
JournalCanadian Journal of Remote Sensing
Volume41
Issue number5
DOIs
StatePublished - Sep 3 2015

Fingerprint

RADARSAT
synthetic aperture radar
wetland
monitoring
water level
national park
dune
saturation
evaluation
valuation
data acquisition
backscatter
vegetation

ASJC Scopus subject areas

  • Earth and Planetary Sciences(all)

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Evaluation of RADARSAT-2 Acquisition Modes for Wetland Monitoring Applications. / Brisco, Brian; Murnaghan, Kevin; Wdowinski, Shimon; Hong, Sang Hoon.

In: Canadian Journal of Remote Sensing, Vol. 41, No. 5, 03.09.2015, p. 431-439.

Research output: Contribution to journalArticle

Brisco, Brian ; Murnaghan, Kevin ; Wdowinski, Shimon ; Hong, Sang Hoon. / Evaluation of RADARSAT-2 Acquisition Modes for Wetland Monitoring Applications. In: Canadian Journal of Remote Sensing. 2015 ; Vol. 41, No. 5. pp. 431-439.
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TY - JOUR

T1 - Evaluation of RADARSAT-2 Acquisition Modes for Wetland Monitoring Applications

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PY - 2015/9/3

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N2 - Abstract. Interferometric synthetic aperture radar (InSAR) techniques can monitor water-level changes in wetlands with suitable coherence. RADARSAT-2 has many beam modes with varying system parameters to satisfy a wide range of applications. During data acquisition the SAR signals are digitized using eight-bit analog-to-digital converters followed by block adaptive quantization (BAQ) coding. Most RADARSAT-2 beam modes use three-bit BAQ but some modes use two-bit BAQ to accommodate larger data sets, including the wide multilook fine and wide ultrafine modes. These modes are attractive for surface monitoring applications due to good resolution over a wide swath. The two-bit BAQ can have signal saturation due to the smaller dynamic range and an increased phase noise. The Everglades National Park (ENP) has been used for numerous InSAR investigations of water level monitoring. This study describes the results of an evaluation of RADARSAT-2 products from different modes for the monitoring of water-level changes and flooded vegetation in ENP. The objective was to evaluate products from a variety of beam modes for wetland monitoring applications and subsequent unwrapping of the interferograms for water level estimation. The results show that wide-swath high-resolution modes are suitable for InSAR applications due to adequate coherence and high backscatter intensity. Résumé. Les techniques InSAR peuvent suivre l’évolution du niveau de l’eau dans les zones humides avec une cohérence convenable. RADARSAT-2 a de nombreux modes de faisceaux avec différents paramètres du système pour répondre à une vaste gamme d’applications. Lors de l’acquisition des données, les signaux SAR sont numérisés à l’aide de convertisseurs analogiques/numériques de 8 bits suivis par un codage de la quantification adaptive de blocs (BAQ). La plupart des modes de faisceaux de RADARSAT-2 utilisent une BAQ de 3 bits, alors que certains modes utilisent une BAQ de 2 bits pour l’acquisition de plus grands ensembles de données, y compris les modes de faisceaux larges multivisées à résolution fine et de faisceaux larges à résolution ultra-fine. Ces modes sont attrayants pour les applications de surveillance de surface grâce à une bonne résolution sur une large fauchée. La BAQ à 2 bits peut montrer une saturation du signal en raison de sa gamme dynamique plus petite et d’un bruit de phase augmenté. Le Parc national des Everglades (ENP) a été utilisé pour de nombreuses études InSAR de la surveillance du niveau de l’eau. Cette étude décrit les résultats d’une évaluation des produits de RADARSAT-2 à partir de différents modes pour le suivi des changements du niveau de l’eau et de la végétation inondée dans l’ENP. L’objectif était d’évaluer les résultats à partir d’une variété de modes de faisceaux pour les applications de surveillance de zones humides et le déroulement ultérieur des interférogrammes pour l’estimation du niveau de l’eau. Les résultats montrent que les modes de faisceaux larges à haute résolution sont adaptés aux applications InSAR en raison de la cohérence adéquate et de la forte intensité de rétrodiffusion.

AB - Abstract. Interferometric synthetic aperture radar (InSAR) techniques can monitor water-level changes in wetlands with suitable coherence. RADARSAT-2 has many beam modes with varying system parameters to satisfy a wide range of applications. During data acquisition the SAR signals are digitized using eight-bit analog-to-digital converters followed by block adaptive quantization (BAQ) coding. Most RADARSAT-2 beam modes use three-bit BAQ but some modes use two-bit BAQ to accommodate larger data sets, including the wide multilook fine and wide ultrafine modes. These modes are attractive for surface monitoring applications due to good resolution over a wide swath. The two-bit BAQ can have signal saturation due to the smaller dynamic range and an increased phase noise. The Everglades National Park (ENP) has been used for numerous InSAR investigations of water level monitoring. This study describes the results of an evaluation of RADARSAT-2 products from different modes for the monitoring of water-level changes and flooded vegetation in ENP. The objective was to evaluate products from a variety of beam modes for wetland monitoring applications and subsequent unwrapping of the interferograms for water level estimation. The results show that wide-swath high-resolution modes are suitable for InSAR applications due to adequate coherence and high backscatter intensity. Résumé. Les techniques InSAR peuvent suivre l’évolution du niveau de l’eau dans les zones humides avec une cohérence convenable. RADARSAT-2 a de nombreux modes de faisceaux avec différents paramètres du système pour répondre à une vaste gamme d’applications. Lors de l’acquisition des données, les signaux SAR sont numérisés à l’aide de convertisseurs analogiques/numériques de 8 bits suivis par un codage de la quantification adaptive de blocs (BAQ). La plupart des modes de faisceaux de RADARSAT-2 utilisent une BAQ de 3 bits, alors que certains modes utilisent une BAQ de 2 bits pour l’acquisition de plus grands ensembles de données, y compris les modes de faisceaux larges multivisées à résolution fine et de faisceaux larges à résolution ultra-fine. Ces modes sont attrayants pour les applications de surveillance de surface grâce à une bonne résolution sur une large fauchée. La BAQ à 2 bits peut montrer une saturation du signal en raison de sa gamme dynamique plus petite et d’un bruit de phase augmenté. Le Parc national des Everglades (ENP) a été utilisé pour de nombreuses études InSAR de la surveillance du niveau de l’eau. Cette étude décrit les résultats d’une évaluation des produits de RADARSAT-2 à partir de différents modes pour le suivi des changements du niveau de l’eau et de la végétation inondée dans l’ENP. L’objectif était d’évaluer les résultats à partir d’une variété de modes de faisceaux pour les applications de surveillance de zones humides et le déroulement ultérieur des interférogrammes pour l’estimation du niveau de l’eau. Les résultats montrent que les modes de faisceaux larges à haute résolution sont adaptés aux applications InSAR en raison de la cohérence adéquate et de la forte intensité de rétrodiffusion.

UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=84957663706&partnerID=8YFLogxK

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U2 - 10.1080/07038992.2015.1104636

DO - 10.1080/07038992.2015.1104636

M3 - Article

VL - 41

SP - 431

EP - 439

JO - Canadian Journal of Remote Sensing

JF - Canadian Journal of Remote Sensing

SN - 0703-8992

IS - 5

ER -