Evaluation of the RPC model as a replacement for the spaceborne InSAR phase equation

Authors


Abstract

Synthetic aperture radar interferometry (InSAR) is an alternative to conventional stereoscopic SAR for extracting relative or absolute terrain elevation information. However, for different InSAR data-sets, the auxiliary parameters are different, which introduces differences in the SAR interferometry rigorous sensor model (RSM). The Rational Polynomial Coefficient (RPC) model is a generalised sensor model which makes full use of the auxiliary parameters of the satellite images, and the coefficients of the model are then solved by fitting the model to the RSM. Some work has been carried out previously to validate its substitutability for the SAR RSM, which is based on the Range–Doppler equations. Further, this paper aims to prove that the RPC model can also be used as a replacement for the InSAR phase equation and can be widely applied on different types of InSAR data-sets. Based on numerous tests, the modelling error of the RPC is analysed. This study found that the RPC model is suitable for InSAR data-sets and it can be used as a replacement for the phase equation.

Résumé

L’interférométrie radar peut remplacer la stéréoscopie radar conventionnelle pour l’extraction d’information altimétrique relative ou absolue. Cependant, les différentes sources de données ont des paramètres auxiliaires différents, ce qui engendre des différences dans les modèles physiques rigoureux. Le modèle RPC, basé sur les coefficients d’une fraction de polynomes, est un modèle générique qui utilise tous les paramètres auxiliares des images satellitales et dont les coefficients sont estimés par ajustement sur le modèle physique rigoureux. Des travaux antérieurs ont confirmé la possibilité de substituer ce modèle au modèle radar rigoureux basé sur les équations distance–Doppler. Par ailleurs, cet article montre que le modèle RPC peut être substituéà l’équation de phase interféromérique et peut être appliquéà différents jeux de données radar. L’erreur de modélisation commise par le modèle RCP est analysée à partir de nombreux tests. Cette étude montre que le modèle RCP est approprié pour les données radar interférométriques et qu’il peut être substitue´à l’équation de phase.

Zusammenfassung

Die SAR-Interferometrie (InSAR) ist eine Alternative zur stereoskopischen Auswertung von SAR Aufnahmen zur Ableitung von relativer oder absoluter Geländehöheninformation. Jedoch sind für verschiedene InSAR Datensätze die Hilfsparameter unterschiedlich, was Unterschiede im strengen Sensormodell für die SAR-Interferometrie (RSM) bewirkt. Das Modell der Rationalen Polynomkoeffizienten (RPC) ist ein generalisiertes Sensormodell, das alle Hilfsparameter der Satellitenbilder nutzt. Die Koeffizienten des Modells werden durch Anpassung des Modells an das RSM bestimmt. Diese Ersetzbarkeit des strengen Sensormodells wurde durch frühere Arbeiten auf der Basis der Entfernungs–Doppler Gleichungen nachgewiesen. Dieser Beitrag hat das Ziel den Nachweis zu erbringen, dass das RPC Modell auch als Ersatz für die InSAR Phasengleichung verwendet und generell für verschiedene Typen von InSAR Datensätzen eingesetzt werden kann, was durch Analyse der Modellfehler bei zahlreichen Tests bestätigt wird.

Resumen

El radar de apertura sintética (InSAR) se presenta como una alternativa al SAR estereoscópico convencional para extraer la elevación absoluta o relativa del terreno. Sin embargo, para diferentes conjuntos de datos InSAR los parámetros auxiliares son diferentes, lo que da lugar a diferencias en el modelo riguroso de sensor (MRS) InSAR. El modelo de Coeficiente Polinómico Racional (CPR) es un modelo de sensor generalizado que hace un uso exhaustivo de los parámetros auxiliares de las imágenes de satélite, resolviendo posteriormente los coeficientes del modelo ajustando el modelo al modelo riguroso de sensor. En el estudio también se hace un trabajo previo para validar la posible sustitución del MRS SAR, que se basa en las ecuaciones de rango–Doppler. Además este artículo quiere demostrar que el modelo CPR también puede ser utilizado para reemplazar la ecuación de fase InSAR y aplicarlo de forma generalizada a diferentes tipos de datos InSAR. Basándose en numerosos ensayos, se analiza el error de modelado. Finalmente este estudio concluye que el modelo CPR es aplicable a los conjuntos de datos InSAR y puede utilizarse en sustitución de la ecuación de fase.

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