home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ SIGCAT GRIPS 1989 / SigCatGrips89.cdr / images / slar / readme.mac < prev   
Text File  |  1989-07-18  |  14KB  |  242 lines
  1.     
  2.      
  3.      
  4.      
  5.                               U.S. Geological Survey
  6.                                          
  7.                          Side-Looking Airborne Radar Data
  8.                                          
  9.           The U.S. Geological Survey (USGS) has acquired Side-Looking
  10.      Airborne Radar (SLAR) image data for selected earth-science applications
  11.      sites for more than one-third of the Nation; digital data are also
  12.      available for more than half of these areas. The data are held and dis-
  13.      tributed by:
  14.      
  15.                           User Services
  16.                           EROS Data Center
  17.                           U.S. Geological Survey
  18.                           Sioux Falls, SD  57198
  19.                               (605) 594-6151
  20.      
  21.          Technical information concerning the USGS Side-Looking Airborne
  22.      Radar (SLAR) Program may be obtained from U.S. Geological Survey Radar
  23.      Program, MS 521, Reston, VA  22092, phone (703) 648-4138 (FTS 959-4138).
  24.      
  25.          This CDROM disc holds digital files of eight selected SLAR data
  26.      strips of the eastern Grand Canyon and western Marble Canyon, Arizona,
  27.      1- x 2-deg. quads. collected in 1988.  Generally these files cover west
  28.      of the major bend in the Grand Canyon that lies near long. 112W, lat.
  29.      36N.
  30.      
  31.          Below are a table of specifications of the SLAR digital files and a
  32.      primer describing SLAR technology.
  33.      
  34.      
  35.                                   THE SLAR FILES
  36.      
  37.          The following table gives specific information concerning the SLAR
  38.      data files.  The label files in the IMAGES subdirectory are IMDISP
  39.      executable label files containing the required file information and path
  40.      names to the data files themselves.  If you use image display software
  41.      other than IMDISP and wish to display the image files in the IMAGFILS
  42.      subdirectory without using the label files, you will find the lines-per-
  43.      file and samples-per-line information on the right of the table.  The
  44.      "Flight path" column indicates the approximate alignment of the strip. 
  45.      Approximate geographic coordinates are given for the northwest and
  46.      southeast corners of the strip.  Note that a lowercase "d" is used in
  47.      lieu of the degree symbol; a lowercase "m," for the minute symbol.
  48.      
  49.      ------------------------------------------------------------------------
  50.                        Flight              Corner Coord       
  51.           File       ---------- Range ---------------------   Lines   Samples
  52.                      Path  Line            W Long   N Lat
  53.      ------------------------------------------------------------------------
  54.      
  55.      
  56.           Grand Canyon, AZ                 Look direction: E
  57.      
  58.      
  59.      GCYN1_AZ
  60.        GCP1091N.DAT  N-S   1091  Near  NW  113d04m  37d02m    10,000    1,700
  61.                                        SE  112d53m  35d58m 
  62.      GCYN2_AZ
  63.        GCP1100N.DAT  N-S   1100  Near  NW  112d56m  37d02m    10,000    1,700
  64.                                        SE  112d43m  35d58m 
  65.      
  66.      GCYN3_AZ
  67.        GCP1110N.DAT  N-S   1110  Near  NW  112d48m  37d03m    10,000    1,700
  68.                                        SE  112d35m  35d58m 
  69.      
  70.      GCYN4_AZ
  71.        GCP1120N.DAT  N-S   1120  Near  NW  112d39m  37d02m    10,000    1,700
  72.                                        SE  112d26m  35d58m 
  73.      
  74.      GCYN5_AZ
  75.        GCP1130N.DAT  N-S   1130  Near  NW  112d30m  37d02m    10,000    1,700
  76.                                        SE  112d17m  35d58m
  77.      
  78.      GCYN6_AZ
  79.        GCP1140N.DAT  N-S   1140  Near  NW  112d21m  37d02m    10,000    1,700
  80.                                        SE  111d08m  35d58m
  81.      
  82.      GCYN7_AZ
  83.        GCP1150N.DAT  N-S   1150  Near  NW  112d12m  37d02m    10,000    1,700
  84.                                        SE  111d59m  35d58m
  85.      
  86.      
  87.      
  88.           Grand and Marble Canyons, AZ     Look direction: E
  89.      
  90.      
  91.      GCYN8_AZ
  92.        MCP1160N.DAT  N-S   1160  Near  NW  112d04m  37d02m    10,000    1,700
  93.                                        SE  111d51m  35d58m
  94.      
  95.      
  96.      ------------------------------------------------------------------------
  97.      
  98.      
  99.      
  100.                       A Primer on Side-Looking Airborne Radar
  101.      
  102.           Side-looking airborne radar (SLAR) images are so different from
  103.      other types of remotely sensed data, in both mode of acquisition and
  104.      techniques for interpretation, that a short explanation of important
  105.      concepts and the use of this technology in the earth sciences will aid
  106.      potential users.
  107.           SLAR is an electronic image-producing system that derives its name
  108.      from the fact that the radar beam is transmitted perpendicular to the
  109.      ground track of the aircraft acquiring the data.  The result is an ob-
  110.      liquely illuminated plan (or vertical) view of the terrain, a view that
  111.      enhances subtle surface features and facilitates geologic interpreta-
  112.      tion.  This enhancing characteristic is one of the reasons why SLAR im-
  113.      agery is so useful to earth resource scientists and managers involved in
  114.      mineral and energy exploration, earth hazards studies, and diverse other
  115.      geologic, hydrologic, cartographic, and engineering applications.
  116.           Another important property of SLAR is that it is an active system
  117.      that provides its own source of illumination in the form of microwave
  118.      energy; thus imagery can be obtained either day or night.  Since SLAR
  119.      penetrates most clouds, it can be used to prepare image-base maps of
  120.      perpetually cloud-covered areas of the world where collecting conven-
  121.      tional aerial photographs is impractical, such as over the rain forests
  122.      of Brazil or along the Aleutian Arc of Alaska.  However, precise topo-
  123.      graphic mapping using SLAR data is not currently practical because of
  124.      uncorrected geometric distortions inherent in radar imagery.  For exam-
  125.      ple, in mountainous terrain, positional error may be as much as several
  126.      hundred meters.
  127.           Since the radar signal is transmitted at a small depression angle
  128.      below the horizontal plane in which the aircraft is flying, the signal
  129.      strikes the terrain at an rather flat angle, and the surficial
  130.      expression of the geologic structure may thus be enhanced.  The
  131.      topographic expression of some surface features, such as subtle faults
  132.      and folds, may be more clearly seen on the radar image than on
  133.      conventional aerial photographs or satellite images.  For example, a
  134.      depression angle ranging from approximately 10 to 40 degrees across the
  135.      imaged swath is used for many earth-science applications.  The change in
  136.      depression angle across the imaged swath (a swath having a width of
  137.      approximately 40 km is used by some commercially available systems)
  138.      results in features nearer the flightline having shorter radar shadows
  139.      than features of equal elevation farther from the flightline.  Since
  140.      SLAR is an active system, when a radar beam strikes a sufficiently
  141.      elevated terrain feature, a radar shadow is cast by the feature; this is
  142.      an area of no data return.  The gradual change of shadow length across
  143.      the range perpendicular to the flight path (and parallel to the width of
  144.      the image swath) has resulted in the convention of designating the
  145.      halves of the radar swath either near range, or that half of the radar
  146.      swath nearest the flightline; or far range, that half of the swath
  147.      farthest from the flightline.  Azimuth is the term used to describe the
  148.      direction of the radar image parallel to the flightline, or the bearing
  149.      of the flightline itself.
  150.           The SLAR products generally used for analysis are image strips and
  151.      mosaics.  SLAR images, whether photographic or digital, are the graphic
  152.      representations of the SLAR data.  Usually, the strips are much longer
  153.      in azimuth than in range, since it is more efficient to fly long contin-
  154.      uous flightlines. Photographic copies of the strips are generally re-
  155.      garded as better than photomosaics for interpretation for two reasons: 
  156.      they are at least one photographic generation closer to the original
  157.      than subsequent products such as image mosaics, and strips are not
  158.      cosmetically altered to produce a pleasing composite image as is
  159.      sometimes done in the mosaicking process.  Digital files retain much
  160.      more of the recorded dynamic range of the data than do photographic
  161.      copies.  For example, photographic images are generally limited to a
  162.      dynamic range of about 15 db by the performance of the photographic
  163.      emulsion; whereas an 8-bit digital file holds an available dynamic range
  164.      of 30-40 db.
  165.           SLAR mosaics provide a synoptic view of the terrain, but both the
  166.      resolution and information content are slightly degraded in mosaic prep-
  167.      aration.  In addition, on mosaics, differences in length of shadow from
  168.      terrain features, produced by the changes in depression angle across the
  169.      range of the image swath, occur across mosaic junction lines between
  170.      adjoining strips.  These differences in length of shadow, as well as
  171.      possible variations in the radar returns from similar features in near
  172.      and far range, can result in misinterpretation of terrain and surface
  173.      characteristics.
  174.           It should be noted that positive photographic transparencies of
  175.      both image strips and mosaics are generally considered superior to
  176.      photographic paper for interpretation, because the film has a greater
  177.      density range and therefore contains more information.  Again it should
  178.      be noted that digital files generally contain a greater dynamic range of
  179.      information.  Because image strips generally have an overlap of 60
  180.      percent, both near- and far-range mosaics can be prepared by laying the
  181.      respective halves of adjacent SLAR image strips side by side.  These two
  182.      SLAR presentations complement each other since the near-range data have
  183.      less radar shadowing while the far-range data have more surface
  184.      enhancement.
  185.           The look direction of a radar image refers to the illumination di-
  186.      rection; for example, west looking means the radar beam was transmitted
  187.      to the west.  The choices of mission design parameters such as look di-
  188.      rection and depression angle are usually based on an analysis of the
  189.      geologic structure of the area.  The parameters are then chosen to as-
  190.      sure optimum data acquisition for the goals of the study.  For example,
  191.      linear structures such as faults that are parallel or nearly parallel to
  192.      the range, or look, direction may not be easily detected since little
  193.      radar shadow is present and enhancement is minimized.
  194.           In analyzing radar imagery, the image is oriented with the shadows
  195.      on the side of the feature toward the viewer.  "Shadows stab stomach" is
  196.      the old adage used by radar interpreters.  This practice assists in
  197.      interpreting hills as hills and valleys as valleys.
  198.           Most commercially available SLAR systems operate in the X-band at
  199.      frequencies of 12-18 GHz and wavelengths of 2.4-3.8 cm.  Usually these
  200.      systems transmit and receive horizontally polarized signals (HH).  For
  201.      some purposes it is advantageous to acquire data with an experimental
  202.      radar system that operates at more than one frequency and utilizes a
  203.      vertically polarized (either transmitted or received or both) radar
  204.      beam; radar data can be like- (HH or VV) or cross- (HV or VH) polarized
  205.      depending on the antenna design.  In addition to X-band, other frequen-
  206.      cies in current use are C-band at 8-4 GHz and 3.8-7.6 cm, and L-band at
  207.      2-1 GHz and 15-30 cm.
  208.           SLAR is a somewhat generic term for two distinctly different radar
  209.      antenna technologies:  real-aperture radar, also known as "brute force";
  210.      and synthetic-aperture radar (SAR), also known as coherent radar.
  211.           In a real-aperture system, a fan-shaped beam is transmitted, re-
  212.      flected by the surface, received, processed, and recorded as a line on
  213.      the image.  Although the angle of the transmitted radar beam is constant
  214.      (for example, 0.45 degrees), the width of the beam is narrower in the
  215.      near range than in the far range, and thus the resolution is better in
  216.      the near range than the far range.  Resolution in the range direction
  217.      (perpendicular to the flightline) is constant.  Using our previous exam-
  218.      ple, portions of the data in the near range would have a resolution of
  219.      approximately 30x75 m in range and azimuth respectively, while portions
  220.      of the far range would have a resolution of approximately 30x150 m. 
  221.           Synthetic-aperture radar has constant range and azimuth resolutions
  222.      through the image.  This constancy is accomplished primarily by using
  223.      more detailed information processing of the returned signal, thus
  224.      simulating a longer antenna.  A longer antenna produces a narrower radar
  225.      beam, improving the resolution. Presently available synthetic-aperture
  226.      systems have resolutions of approximately 10x10 m or better.
  227.           It must be noted that resolution and detectability are not the same
  228.      thing with radar;  objects of less than 1 m size may be routinely
  229.      detected because of the strong radar return of some features.  Bright
  230.      radar returns may be caused by such things as corner-reflector geometry,
  231.      electrical resonance effects, or electronic interference.
  232.           SLAR data are particularly valuable when used in conjunction with
  233.      traditional earth-science data, as well as with other remotely sensed
  234.      data.  Scientists from private industry, government, and university have
  235.      effectively used SLAR all over the world to aid in mapping previously
  236.      known and undiscovered geologic features that have contributed to the
  237.      discovery of new mineral and energy reserves.  More than 25 million
  238.      square km of SLAR data have been gathered for government and private
  239.      sector interests in many countries, including Brazil, Canada, Columbia,
  240.      Ecuador, Guinea, Indonesia, Japan, Nigeria, Peru, and the United States.
  241.      
  242.