Rekonstruktion von Stadtmodellen aus multi-aspektischen und multi-baseline Interferometrischen SAR-Daten

Die Rekonstruktion von Stadtmodellen aus multi-aspektischen und multi-baselineInterferometrischen SAR-Daten ist ein bedeutendes Forschungsfeld in der Geodäsie und Fernerkundung. Diese Dissertation untersucht die Herausforderungen und Lösungen, die mit der synthetischen Apertur Radar-Interferometrie (InSAR) verbunden sind. Die InSAR-Technologie ermöglicht die Erfassung von dreidimensionalen topografischen Informationen unabhängig von Wetterbedingungen und Tageszeit. Dies ist besonders wertvoll in zeitkritischen Szenarien wie Katastrophenhilfe oder militärischen Einsätzen. Die Dissertation zielt darauf ab, innovative Verarbeitungsstrategien zu entwickeln, um die Effekte von Überlagerung und Radarschatten zu minimieren, die durch die seitwärtsblickende SAR-Abbildungsgeometrie entstehen. Die Arbeit stellt die Notwendigkeit fest, die Datenakquisition durch den Einsatz von flugzeuggetragenem SAR zu optimieren, um hochkohärente Single-Pass-Daten zu erhalten.

Die Methodik dieser Dissertation umfasst mehrere innovative Ansätze zur Kovarianzmatrix-Schätzung und zur SAR-Tomographie. Der erste Schritt in der multi-baseline InSAR-Verarbeitung besteht in der Schätzung komplexer Kovarianzmatrizen für alle Pixel in einem Stapel von koregistrierten Bildern. Die Dissertation schlägt zwei neue adaptive Verfahren vor, die speziell für Single-Pass-InSAR-Stapel mit wenigen Aufnahmen entwickelt wurden. Diese Verfahren verbessern die Effizienz und Genauigkeit der Datenverarbeitung erheblich. Ein weiterer wichtiger Beitrag ist die Entwicklung eines neuartigen maximum-likelihood-basierten SAR-Tomographie-Algorithmus, der die Trennung von überlagerten Streuern ermöglicht und die Fokussierung von dreidimensionalen SAR-Bildern verbessert. Diese Methodik ist entscheidend, um die Höhenauflösung zu optimieren und die Qualität der rekonstruierten Stadtmodelle zu steigern.

Die Ergebnisse dieser Dissertation zeigen die Wirksamkeit der vorgeschlagenen Methoden zur Fusion von InSAR-Daten aus mehreren Aspektwinkeln. Durch die Anwendung eines radargrammetrischen Registrierungsansatzes wird die Informationslücke, die durch Radarschatten entsteht, erfolgreich geschlossen. Die Dissertation präsentiert umfassende 2.5D-Höhenmodelle und 3D-Punktwolken, die aus den fusionierten multi-aspektischen und multi-baseline InSAR-Daten abgeleitet wurden. Die Genauigkeit dieser Modelle beträgt etwa 1 Meter, was die Anwendbarkeit der entwickelten Methoden in komplexen urbanen Szenen, wie dem innerstädtischen Bereich von München, unterstreicht. Diese Ergebnisse sind von großer Bedeutung für die Stadtplanung, das Krisenmanagement und die Umweltüberwachung.

Die Dissertation zur Rekonstruktion von Stadtmodellen aus multi-aspektischen und multi-baseline Interferometrischen SAR-Daten bietet wertvolle Erkenntnisse und innovative Ansätze zur Verbesserung der Datenverarbeitung in der Fernerkundung. Die entwickelten Methoden zur Kovarianzmatrix-Schätzung und zur SAR-Tomographie haben das Potenzial, die Genauigkeit und Effizienz der Stadtmodellrekonstruktion erheblich zu steigern. Die praktischen Anwendungen dieser Forschung sind vielfältig und reichen von der urbanen Planung bis hin zur Notfallreaktion. Die Ergebnisse dieser Dissertation tragen dazu bei, die Möglichkeiten der synthetischen Apertur Radar-Interferometrie weiter zu erschließen und deren Einsatz in der Praxis zu optimieren.