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Estimation of snow water equivalent from L-band radar interferometry: simulation and experiment
International Journal of Remote Sensing ( IF 3.4 ) Pub Date : 2020-10-14 , DOI: 10.1080/01431161.2020.1798551
P.N. Dagurov 1 , T.N. Chimitdorzhiev 1 , A.V. Dmitriev 1 , S.I. Dobrynin 2
Affiliation  

ABSTRACT The Snow Water Equivalent (SWE) is the main feature of a snowpack that determines its impact on the natural environment. Because microwaves penetrate through the snowpack, microwave remote sensing enables the measurement of depth and snow water equivalent. A promising tool for determining SWE is synthetic-aperture radar, which provides a high spatial resolution (from metres to tens of metres). This paper presents a theoretical and experimental study of snowpack sensing using radar interferometry. An approximate model of interferometric sensing based on the small perturbation method is proposed. As opposed to the well-known interferometric model, the proposed one takes into account microwave backscattering from the snow surface. We estimated the contribution of scattering from the snow surface to amplitude and interferometric phase values. Using Advanced Land Observing Satellite – 2 (ALOS-2) Phased Array type L-band Synthetic Aperture Radar – 2 (PALSAR-2), SWE was first determined by means of a radar interferometry method at a test site near Lake Baikal, Russia. The experiment consisted of comparing the phases of radar signals received when there was no snowpack (in September) and those in its presence (in February). We used a reference scatterer in the form of a trihedral corner reflector to calibrate the phase measurements. The SWE values were restored from the linear dependence between SWE and the interferometric phase. A comparison between the calculated and experimental data shows their good agreement.

中文翻译:

L波段雷达干涉测量雪水当量估算:模拟与实验

摘要 雪水当量 (SWE) 是积雪的主要特征,决定了其对自然环境的影响。由于微波穿透积雪,微波遥感能够测量深度和雪水当量。确定 SWE 的一个很有前途的工具是合成孔径雷达,它提供高空间分辨率(从米到几十米)。本文介绍了使用雷达干涉测量法进行积雪传感的理论和实验研究。提出了一种基于小扰动法的干涉传感近似模型。与众所周知的干涉测量模型相反,建议的模型考虑了来自雪面的微波反向散射。我们估计了雪面散射对振幅和干涉相位值的贡献。使用先进陆地观测卫星 – 2 (ALOS-2) 相控阵型 L 波段合成孔径雷达 – 2 (PALSAR-2),首先在俄罗斯贝加尔湖附近的测试场通过雷达干涉测量法确定 SWE。该实验包括比较没有积雪时(9 月)和有积雪时(2 月)接收到的雷达信号的相位。我们使用三面角反射器形式的参考散射体来校准相位测量。SWE 值是从 SWE 和干涉相位之间的线性相关性中恢复的。计算数据和实验数据之间的比较表明它们具有良好的一致性。SWE 首先是在俄罗斯贝加尔湖附近的一个试验场通过雷达干涉测量法确定的。该实验包括比较没有积雪时(9 月)和有积雪时(2 月)接收到的雷达信号的相位。我们使用三面角反射器形式的参考散射体来校准相位测量。SWE 值是从 SWE 和干涉相位之间的线性相关性中恢复的。计算数据和实验数据之间的比较表明它们具有良好的一致性。SWE 首先是在俄罗斯贝加尔湖附近的一个试验场通过雷达干涉测量法确定的。该实验包括比较没有积雪时(9 月)和有积雪时(2 月)接收到的雷达信号的相位。我们使用三面角反射器形式的参考散射体来校准相位测量。SWE 值是从 SWE 和干涉相位之间的线性相关性中恢复的。计算数据和实验数据之间的比较表明它们具有良好的一致性。我们使用三面角反射器形式的参考散射体来校准相位测量。SWE 值是从 SWE 和干涉相位之间的线性相关性中恢复的。计算数据和实验数据之间的比较表明它们具有良好的一致性。我们使用三面角反射器形式的参考散射体来校准相位测量。SWE 值是从 SWE 和干涉相位之间的线性相关性中恢复的。计算数据和实验数据之间的比较表明它们具有良好的一致性。
更新日期:2020-10-14
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