Information Retrieval

Die Gruppe Information Retrieval konzentriert sich auf die Entwicklung, Implementierung und Validierung neuer Algorithmen und Techniken für die Generierung neuer übergeordneter Informationsprodukte im Rahmen aktueller und zukünftiger weltraumgestützter Radarmissionen. Die Gruppe verfügt über führendes Fachwissen in den Bereichen SAR-Polarimetrie (Pol-SAR), SAR-Interferometrie (InSAR), polarimetrische Interferometrie (Pol-InSAR) und SAR-Tomographie (TomoSAR) in Bezug auf Datenkalibrierung, Handhabung, Verarbeitung, Inversion und Validierungstechniken. Die Gruppe verfügt über einzigartige Erfahrungen in der Parametrisierung, Implementierung und Interpretation von SAR-Inversionsalgorithmen, die die Gewinnung physikalischer Parameter aus luft- und raumgestützten SAR-Daten unterstützen, sowie in der Planung und Auswertung von luft- und raumgestützten SAR-Experimenten. Das breite Fachwissen und die Erfahrung der Gruppe ermöglichen ein breites Spektrum an Aktivitäten. Eine zentrale Aufgabe ist die Entwicklung innovativer Modellierungs- und Inversionsalgorithmen und Verarbeitungstechniken für die Generierung neuer Informationsprodukte aus Multiparameter-SAR-Messungen. Die Definition und Implementierung der zugehörigen Leistungsanalysemodelle ist eine zweite Kernaktivität der Gruppe. Ebenso wichtig ist die Entwicklung innovativer Techniken und Methoden für die Kalibrierung konventioneller und komplexer SAR-Betriebsarten und Datensätze zukünftiger SAR-Missionen. Die Gruppe Information Retrieval leitet und trägt zu mehreren nationalen und internationalen Studien bei und ist in den wissenschaftlichen und beratenden Teams von nationalen, europäischen und internationalen Missionen und Missionsvorschlägen (wie TanDEM-X und Tandem-L des DLR, BIOMASS der ESA, ALOS der JAXA, GEDI der NASA) aktiv.


Wichtige Projekte und Aktivitäten


BIOMASS

BIOMASS ist die siebte Earth Explorer Mission der ESA, die darauf abzielt, die räumliche Verteilung und die zeitlichen Veränderungen der Waldbiomasse zum ersten Mal auf konsistente Weise weltweit zu kartieren. Sekundäre Ziele der Mission sind die Kartierung von Trockengebieten, die Abschätzung der Fließgeschwindigkeit von (Schnell-)Gletschern und die Untersuchung der inneren Struktur von Eisvolumen. Von Anfang an war die Gruppe mit wichtigen wissenschaftlichen und technischen Beiträgen maßgeblich an allen Missionsphasen der BIOMASS-Aktivitäten beteiligt. Sie ist verantwortlich für die Definition, Erstellung und Validierung des Waldhöhenprodukts durch modellbasierte Inversion von drei Pol-InSAR-Akquisitionen. Von gleicher Bedeutung für BIOMASS sind die Beiträge zur polarimetrischen und ionosphärischen Kalibrierung der BIOMASS-Daten.


GEDI – TanDEM-X Fusion

Die Global Ecosystem Dynamics Investigation (GEDI) Lidar Mission ist eine NASA-Mission zur globalen Kartierung von Wäldern und Waldbiomasse. GEDI wird mit Hilfe eines Lidar-Instruments durchgeführt und ab Dezember 2018 an Bord der ISS betrieben. Die geplante Missionsdauer beträgt 2 Jahre. Die Gruppe ist Teil des GEDI-Wissenschaftsteams und verantwortlich für die Kombination von GEDI- und TanDEM-X-Daten im Hinblick auf verbesserte Vegetationsprodukte. Ziel ist es, die erste globale Fusion von Lidar- mit interferometrischen SAR-Daten zu erreichen. Diese Aufgabe umfasst die Entwicklung, Implementierung, Validierung und schließlich die globale Anwendung einer Methodik zur Verwendung von TanDEM-X-Daten zur Interpolation der Waldbiomasse zwischen GEDI-Spuren, die 500 m voneinander entfernt sind. Dadurch soll die räumliche Auflösung der GEDI-Karten für die Waldbiomasse verbessert werden. Die daraus resultierende Karte der Waldbiomasse wird als ein wichtiger fehlender Beitrag im nationalen und internationalen wissenschaftlichen Bereich anerkannt und wird als Referenz für zukünftige Missionen enorm wichtig werden.  


Tandem-L

Tandem-L ist ein Vorschlag für eine hoch innovative weltraumgestützte SAR-Mission zur globalen Beobachtung dynamischer Prozesse auf der Erdoberfläche. Die Gruppe ist von Anfang an, d.h. seit 2007, aktiv an der Entwicklung des Missionsvorschlags beteiligt. Sie trägt zur Definition des Missionskonzepts bei, ist federführend bei der Entwicklung von interferometrischen und/oder polarimetrischen Mehrlinien-Verarbeitungs- und Inversionstechniken, entwickelt innovative Konzepte für die Kalibrierung der interferometrischen und/oder polarimetrischen Tandem-L-Modi (mit Schwerpunkt auf der ionosphärischen Kalibrierung) und unterstützt die Bewertung der Missionsleistung.

Änderung der Waldstruktur aus SAR Tomographie
Oben: Polarimetrisches Pauli-RGB-Kompositbild im L-Band des Testgeländes Traunstein. Unten: Vertikale Strukturindizes, abgeleitet aus 3 D-Radarreflexionsmessungen, die 2008 (links) und 2012 (rechts) über dem Testgebiet Traunstein durchgeführt wurden. Die Zunahme der Komplexität des Waldes nach der Durchforstung vieler reifer Bestände, wie in den Einschüben dargestellt, spiegelt sich in einem höheren vertikalen Strukturindex wider, der aus den tomographischen SAR-Daten abgeleitet wurde.

ALOS-PalSAR

Seit 2004 ist die Gruppe an den wissenschaftlichen, Kalibrierungs- und Validierungsaktivitäten der Radarinstrumente (PalSAR 1, 2 und 3) der ALOS-Missionen (1, 2 und 4) von JAXA beteiligt. Die Gruppe ist Teil des internationalen Wissenschaftsteams der Kyoto & Carbon (K&C) Initiative von JAXA und Mitglied der Kalibrierungs- und Validierungsgruppe von JAXA. Die Kyoto & Carbon (K&C) Initiative zielt darauf ab, den Daten- und Informationsbedarf zu unterstützen, der sich aus den internationalen Umweltkonventionen, der Wissenschaft des Kohlenstoffkreislaufs und der Erhaltung der Umwelt (CCCs) ergibt. Die Gruppe leitet die wissenschaftlichen Aktivitäten zu den Techniken der polarimetrischen SAR-Interferometrie (Pol-InSAR) und koordiniert das Produkt Waldhöhenkarte, d.h. die Demonstration der präoperativen Waldhöhenkartierung. Im Rahmen der Kalibrierungs- und Validierungsaktivitäten trägt die Gruppe mit der Entwicklung allgemeiner Kalibrierungsschemata für die Kalibrierung polarimetrischer und/oder interferometrischer Datensätze bei. Die Nutzung der gesamten Ionosphärensignatur, die in einem bestimmten Beobachtungsraum induziert wird, ermöglicht die Entwicklung kombinierter Kalibrierungstechniken mit einer verbesserten Leistung in Bezug auf Genauigkeit und/oder Stabilität.