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Sparsity-driven tomographic reconstruction of atmospheric water vapor using GNSS and InSAR observations

Heublein, Marion und Alshawaf, Fadwa und Zhu, Xiao Xiang und Hinz, Stefan (2016) Sparsity-driven tomographic reconstruction of atmospheric water vapor using GNSS and InSAR observations. In: Geophysical Research Abstracts, 18, Seite 7326. EGU 2016, 2016-04-17 - 2016-04-22, Wien, Österreich.

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Offizielle URL: http://meetingorganizer.copernicus.org/EGU2016/EGU2016-7326-1.pdf

Kurzfassung

An accurate knowledge of the 3D distribution of water vapor in the atmosphere is a key element for weather forecasting and climate research. On the other hand, as water vapor causes a delay in the microwave signal propagation within the atmosphere, a precise determination of water vapor is required for accurate positioning and deformation monitoring using Global Navigation Satellite Systems (GNSS) and Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR). However, due to its high variability in time and space, the atmospheric water vapor distribution is difficult to model. Since GNSS meteorology was introduced about twenty years ago, it has increasingly been used as a geodetic technique to generate maps of 2D Precipitable Water Vapor (PWV). Moreover, several approaches for 3D tomographic water vapor reconstruction from GNSS-based estimates using the simple least squares adjustment were presented. In this poster, we present an innovative and sophisticated Compressive Sensing (CS) concept for sparsity-driven tomographic reconstruction of 3D atmospheric wet refractivity fields using data from GNSS and InSAR. The 2D zenith wet delay (ZWD) estimates are obtained by a combination of point-wise estimates of the wet delay using GNSS observations and partial InSAR wet delay maps. These ZWD estimates are aggregated to derive realistic wet delay input data of 100 points as if corresponding to 100 GNSS sites within an area of 100 km � 100 km in the test region of the Upper Rhine Graben. The made-up ZWD values can be mapped into different elevation and azimuth angles. Using the Cosine transform, a sparse representation of the wet refractivity field is obtained. In contrast to existing tomographic approaches, we exploit sparsity as a prior for the regularization of the underdetermined inverse system. The new aspects of this work include both the combination of GNSS and InSAR data for water vapor tomography and the sophisticated CS estimation. The accuracy of the estimated 3D water vapor field is determined by comparing slant integrated wet delays computed from the estimated wet refractivities with real GNSS wet delay estimates. This comparison is performed along different elevation and azimuth angles.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/103113/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Zusätzliche Informationen:Geophysical Research Abstracts Vol. 18, EGU2016-7326-1, 2016 EGU General Assembly 2016 © Author(s) 2016. CC Attribution 3.0 License.
Titel:Sparsity-driven tomographic reconstruction of atmospheric water vapor using GNSS and InSAR observations
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Heublein, MarionDLR-IMF/KIT-IPFNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Alshawaf, FadwaKIT-IPFNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zhu, Xiao XiangDLR-IMF/TUM-LMFNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hinz, StefanKIT-IPFNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2016
Erschienen in:Geophysical Research Abstracts
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Band:18
Seitenbereich:Seite 7326
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Tomography, atmospheric water vapor, GNSS, INSAR
Veranstaltungstitel:EGU 2016
Veranstaltungsort:Wien, Österreich
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:17 April 2016
Veranstaltungsende:22 April 2016
Veranstalter :EGU
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben hochauflösende Fernerkundungsverfahren (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Methodik der Fernerkundung > SAR-Signalverarbeitung
Hinterlegt von: Ge, Nan
Hinterlegt am:17 Feb 2016 14:05
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:08

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