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Arctic Sea Ice Characterization using Spaceborne Fully Polarimetric L-, C- and X-Band SAR with Validation by Airborne Measurements

Singha, Suman und Johansson, A. Malin und Hughes, Nicholas und Hvidegaard, Sine M. und Skourup, Henriette (2018) Arctic Sea Ice Characterization using Spaceborne Fully Polarimetric L-, C- and X-Band SAR with Validation by Airborne Measurements. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 56 (7), Seiten 3715-3734. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/TGRS.2018.2809504. ISSN 0196-2892.

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Offizielle URL: https://doi.org/10.1109/TGRS.2018.2809504

Kurzfassung

In recent years, spaceborne synthetic aperture radar (SAR) polarimetry has become a valuable tool for sea ice analysis. Here, we employ an automatic sea ice classification algorithm on two sets of spatially and temporally near coincident fully polarimetric acquisitions from the ALOS-2, Radarsat-2, and TerraSAR-X/TanDEM-X satellites. Overlapping coincident sea ice freeboard measurements from airborne laser scanner data are used to validate the classification results. The automated sea ice classification algorithm consists of two steps. In the first step, we perform a polarimetric feature extraction procedure. Next, the resulting feature vectors are ingested into a trained neural network classifier to arrive at a pixelwise supervised classification. Coherency matrix-based features that require an eigendecomposition are found to be either of low relevance or redundant to other covariance matrix-based features, which makes coherency matrix-based features dispensable for the purpose of sea ice classification. Among the most useful features for classification are matrix invariant-based features (geometric intensity, scattering diversity, and surface scattering fraction). Classification results show that 100% of the open water is separated from the surrounding sea ice and that the sea ice classes have at least 96.9% accuracy. This analysis reveals analogous results for both X-band and C-band frequencies and slightly different for the L-band. The subsequent classification produces similarly promising results for all four acquisitions. In particular, the overlapping image portions exhibit a reasonable congruence of detected sea ice when compared with high-resolution airborne measurements.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/113943/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:corresponding author: Suman.Singha@dlr.de
Titel:Arctic Sea Ice Characterization using Spaceborne Fully Polarimetric L-, C- and X-Band SAR with Validation by Airborne Measurements
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Singha, SumanSuman.Singha (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1880-6868NICHT SPEZIFIZIERT
Johansson, A. MalinUiT The Arctic University of Norway, Department of Physics and Technology, Tromsø, NorwayNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hughes, NicholasNorwegian Ice Service, Norwegian Meteorological Institute, 9293 Tromsø, NorwayNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hvidegaard, Sine M.National Space Institute, Technical University of Denmark, 2800 Kgs. Lyngby, DenmarkNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Skourup, HenrietteNational Space Institute, Technical University of Denmark, 2800 Kgs. Lyngby, DenmarkNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:26 April 2018
Erschienen in:IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:56
DOI:10.1109/TGRS.2018.2809504
Seitenbereich:Seiten 3715-3734
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
NICHT SPEZIFIZIERTAmerican Geophysical Union - AGUNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:0196-2892
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Sea ice, Multi-Frequency SAR, Polarimetry, NRT Processing, Artificial Neural Network, Airborne Laser Scanner
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 - SAR-Methoden
Standort: Bremen , Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Methodik der Fernerkundung > SAR-Signalverarbeitung
Hinterlegt von: Kaps, Ruth
Hinterlegt am:07 Sep 2017 13:06
Letzte Änderung:08 Nov 2023 14:39

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