Kuvaavat piensatelliittitutkat kaukokartoitussovelluksissa

Abstract

Space assets have become more affordable due to miniaturization of sensor and satellite platform technology, which allows significant reduction in launch, operation and development costs. The first wave of new, radically smaller Earth Observation (EO) satellites was produced to enable real-time imaging with optical instruments and microwave remote sensing has been following the same trends. Imaging radar, such as SAR data, can be acquired in nearly all weather, day and seasonal conditions. Microwave instruments are more effective particularly over northern and polar regions, which are frequently covered by clouds. The SAR has also ability to penetrate canopy to certain extend and can provide information of the built environment. Recently appeared affordable small SAR satellites can increase temporal resolution of spaceborne imaging, enabling new application areas, however the imaging capabilities or constellation performance of such new SAR instruments remain relatively unknown. The aim of this study is to provide background and overview to the new small satellite SAR constellation missions, their imaging capabilities, performance, data quality and application examples by comparing selected three missions in this category, from which one, data was acquired for further image analysis. Also, the relationship of small satellite SAR missions towards their larger counterparts is examined. A particular focus is to assess the potential of the imagery of a new SAR data provider, Iceye, in relation to European Space Agency (ESA) instrument, Sentinel-1. Small satellites equipped with SAR sensors clearly create new opportunities for applications, enabled by the increased temporal resolution. These applications are largely, in the field of monitoring man-made objects and structures, especially in the surveillance sector, due to the properties of frequency bands used in the SAR sensors.Satelliitit ovat tulleet kohtuuhintaisiksi sensori- ja alustateknologian pienentymisen myötä, mikä mahdollistaa merkittävän vähennyksen laukaisu-, käyttö- ja kehittämiskustannuksissa. Uusien, radikaalisti pienempien Earth Observation (EO) -satelliittien ensimmäinen aalto tuotettiin mahdollistamaan reaaliaikainen kuvaus optisilla instrumenteilla ja mikroaaltokaukokartoitus on seurannut samoja suuntauksia. Kuvantava tutka, kuten SAR, voi operoida lähes kaikissa sää-, päivä- ja kausiolosuhteissa. Mikroaaltosensorit ovat tehokkaampia erityisesti pohjoisilla ja napa-alueilla, jotka ovat usein pilvien peittämiä. SAR:lla on myös kyky läpäistä kasvien latvuskerrosta tietylle ulottuvuudelle ja se voi tarjota tietoa rakennetusta ympäristöstä. Äskettäin ilmestyneet edulliset pienet SAR-satelliitit voivat lisätä avaruuskaukokartoituksen ajallista erotuskykyä, mahdollistamalla uusia sovellusalueita, mutta tällaisten uusien SAR-instrumenttien kuvantamisominaisuudet tai konstellaatioiden tehokkuus ovat edelleen suhteellisen tuntemattomia. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on antaa taustaa ja yleiskatsaus uusiin SAR-piensatelliittikonstellaatioihin, niiden kuvantamisominaisuuksiin, suorituskykyyn, kuvanlaatuun ja sovellusalueisiin vertaamalla valittuja kolmea, tähän kategoriaan kuuluvaa missiota, joista yhdestä hankittiin SAR-kuvia jatkotarkastelua varten. Lisäksi tarkastellaan pienten SAR-satelliittimissioiden suhdetta suurempiin. Erityisenä tavoitteena on arvioida uuden SAR-kuvien tuottajan, Iceyen, mahdollisuuksia suhteessa Euroopan avaruusjärjestön (ESA) Sentinel-1 satelliittiin. Pienet SAR-sensoreilla varustetut satelliitit luovat selkeästi uusia mahdollisuuksia sovelluksille, jotka lisääntynyt ajallinen erotuskyky mahdollistaa. Nämä sovellukset ovat suurelta osin ihmisen tekemien kohteiden ja rakenteiden seurannassa, erityisesti valvontasektorilla, SAR-sensoreissa käytettävien taajuuskaistojen ominaisuuksien vuoksi