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Producing High-Quality Digital Elevation Models from Ultra-Wideband Drone-Borne SAR Interferometry

Mustieles Pérez, Victor und Kim, Sumin und Kanz, Julian und Bonfert, Christina und Grathwohl, Alexander und Widmann, Marius und Bormuth, Frederik und Krieger, Gerhard und Villano, Michelangelo (2025) Producing High-Quality Digital Elevation Models from Ultra-Wideband Drone-Borne SAR Interferometry. In: International Radar Symposium, IRS 2025. International Radar Symposium (IRS), 2025-05-21 - 2025-05-23, Hamburg, Germany.

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Kurzfassung

Across-track synthetic aperture radar (SAR) interferometry (InSAR) is a remote sensing technique that exploits the phase difference between two complex SAR images to generate digital elevation models (DEMs), which are essential for monitoring the Earth’s surface. DEMs have been obtained on a large scale from space- and airborne InSAR systems, which have, however, stringent bandwidth regulations, constrained revisit times, and costly deployment and operation. A complementary approach is addressed in this work and consists of obtaining DEMs from SAR images acquired by drone-borne radars. It enables the surveillance of local areas with unprecedented resolution and height accuracy by exploiting wider range bandwidths and larger baselines with respect to the flight height. However, due to low flight altitudes and stability issues, DEM generation presents significant challenges, especially in the case of SAR images acquired from antennas located on distinct platforms or from the same platform at different times. We propose a SAR processing scheme based on the omega-k algorithm that allows fast processing of the drone-based raw SAR data and an InSAR algorithm that takes into consideration the wide bandwidth of the system and exploits it to support phase unwrapping using radargrammetry. The system capabilities are demonstrated through experimental acquisitions over flat and hilly areas, which resulted in DEMs with a height accuracy of a decimeter at a posting of 25 cm × 25 cm. The results obtained show that drone-based InSAR is a promising technology for very frequent and cost-effective monitoring of local areas.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/213074/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Producing High-Quality Digital Elevation Models from Ultra-Wideband Drone-Borne SAR Interferometry
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Mustieles Pérez, VictorVictor.Mustieles (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0001-5186-3899186050171
Kim, Suminsumin.kim (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4389-0221NICHT SPEZIFIZIERT
Kanz, JulianInstitute of Microwave Engineering, Ulm UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bonfert, ChristinaChristina.Knill (at) uni-ulm.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Grathwohl, AlexanderInstitute of Microwave Engineering, Ulm Universityhttps://orcid.org/0000-0002-5892-4017NICHT SPEZIFIZIERT
Widmann, MariusInstitute of Microwave Engineering, Ulm UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bormuth, FrederikUlm UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Krieger, GerhardGerhard.Krieger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4548-0285NICHT SPEZIFIZIERT
Villano, MichelangeloMichelangelo.Villano (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1769-6927NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Mai 2025
Erschienen in:International Radar Symposium, IRS 2025
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Synthetic aperture radar (SAR), SAR interferometry, wide bandwidth, multi-band, unmanned aerial vehicle (UAV), drones, spectral shift, radargrammetry
Veranstaltungstitel:International Radar Symposium (IRS)
Veranstaltungsort:Hamburg, Germany
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:21 Mai 2025
Veranstaltungsende:23 Mai 2025
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-Missionen
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme > Radarkonzepte
Hinterlegt von: Mustieles Pérez, Victor
Hinterlegt am:10 Mär 2025 11:36
Letzte Änderung:16 Jun 2025 11:30

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