• GBSAR
• geocodifica
• registrazione di immagini
• DEM
• simulazione immagini SAR

Il radar ad apertura sintetica basato a terra (GBSAR) è una tecnica sviluppata negli ultimi 20 anni che permette di misurare le deformazioni di una superficie (ad esempio miniere a cielo aperto e versanti instabili), ad una scala inferiore al millimetro, sfruttando la tecnica dell’interferometria radar. Nello specifico, in questa Tesi, sono stati analizzati i dati provenienti da due diverse tipologie di strumento sviluppate da IDS GeoRadar: un sistema GBSAR a scansione lineare (IBIS-FM) e uno a scansione circolare (IBIS-ArcSAR). Questa tecnologia, composta da due antenne (una trasmittente e una ricevente), consente di acquisire immagini radar 2D dell’area monitorata, le quali sono composte da una serie di pixel ciascuno caratterizzato da un valore di range (distanza tra l’antenna di acquisizione e il target) e da un valore di azimuth (angolo tra la direzione che unisce il target all’antenna radar e la direzione in cui è posizionato il sensore). Per ognuno di questi pixel radar, lo strumento acquisisce l’informazione di ampiezza e l’informazione di fase del segnale retrodiffuso dal target e ricevuto dall’antenna. Analizzando la differenza di fase di due immagini dello stesso scenario, misurate a tempi diversi, è possibile ottenere un valore di deformazione per ogni pixel che costituisce la mappa radar.

Per essere interpretate nel modo corretto, queste immagini necessitano di essere geocodificate e cioè collocate all’interno di un sistema di riferimento geografico, in questo modo passando da un’immagine radar bidimensionale ad una tridimensionale. Questo processo, per essere effettuato, richiede il modello digitale della superficie in studio (che viene ricavato in maniera indipendente) e le coordinate del sistema radar di acquisizione, ossia la posizione e l’angolo di rotazione rispetto il Nord geografico. Solitamente le coordinate del sistema radar vengono misurate tramite una coppia di sensori GNSS posizionati sullo strumento stesso. Dal momento che il processo di geocodifica si basa proprio sul rapporto tra gli elementi sopra citati, un’inesatta determinazione delle coordinate radar provoca, di conseguenza, una geocodifica errata del dato radar acquisito e quindi un errore in fase di interpretazione dei risultati.

L’obiettivo di questa Tesi è quindi quello di trovare una metodologia che permetta di correggere le coordinate del sistema radar in maniera automatica, consentendo così di realizzare un’esatta
geocodifica. L’algoritmo proposto per risolvere il problema è composto principalmente da due processi. Il primo di questi è la simulazione dell’immagine radar di potenza, la quale permette di generare l’immagine a priori, in riferimento alle coordinate misurate, senza aver acquisito alcun dato con il sistema GBSAR. Il secondo processo è la registrazione delle immagini che viene effettuata tra l’immagine radar di ampiezza misurata dal sistema radar e la relativa immagine radar di ampiezza simulata. Questa procedura permette di trovare, valutando il grado di similitudine tra le due mappe radar, quale è il loro disallineamento lungo le due dimensioni spaziali (range ed azimuth) e da questo ottenere infine la correzione da applicare alle coordinate del sistema.

Il metodo proposto è stato quindi applicato in tre diversi casi reali, in modo da verificarne la sua efficacia in ambienti con caratteristiche diverse e per le due differenti tipologie di strumento di acquisizione utilizzate nello studio. Quello che si può evincere da queste applicazioni è che l’algoritmo fornisce i risultati attesi, permettendo di eseguire correzioni delle coordinate dello strumento anche al di sotto delle risoluzioni spaziali della mappa radar. Nei casi studiati l’aggiornamento dei valori delle coordinate, consente, infatti, un evidente miglioramento del processo di geocodifica dell’immagine radar misurata. Quest’ultima possiede ora un corretto riferimento geografico permettendo così un’interpretazione attendibile della deformazione della superficie monitorata. I risultati ottenuti in questa Tesi mettono inoltre le basi per alcuni sviluppi futuri, sia per possibili miglioramenti del metodo proposto, sia per l’applicazione in altri contesti.