Compact Polarimetry Reconstruction Algorithm for a Geophysical Media with Volumetric Scattering using L-band Quad-POL Data

Um dos objetivos do Programa Espacial Brasileiro (PEB) é lançar um satélite SAR(Radar de Abertura Sintética) nos próximos anos. Para prover subsídios para futuros estudos de viabilidade, esta Tese propõe um algoritmo de reconstrução de Polarimetria Compacta (CP) para um meio geofísico com espalhamentovolumétrico. Este estudo considera a banda L, mecanismos de espalhamento volumétrico eum meio geofísico com propriedades de simetria azimutal.Aprincipal contribuição deste trabalho é a introdução de um algoritmo para CP, considerando a simetria azimutal.Essa abordagem é uma questão importante para os sistemas de satélite SAR queirão operar em baixas latitudes brasileiras, especialmente em regiões com predominância de mecanismos de espalhamento volumétrico, como a floresta Amazônica, e áreas do país cobertas por irregularidades ionosféricas, como bolhas de plasma e distúrbios ionosféricos itinerantes de média escala (MSTIDs). Os processos de pseudo reconstrução de imagens SAR obtidas a partir deste novo algoritmo de CP apresentam resultados melhores que os métodos CP tratados na literatura para o cenário considerado.O coeficiente de correlação de Pearson, o Erro Quadrático Médio (RMSE) e gráficos de espalhamento são usados para analisar o processo de pseudo reconstrução, considerando as imagens originais Quad-POL. Thesis presented to the Instituto Tecnológico de Aeronáutica, in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Science in the Program of Space Science and Technology, Area of Sensors and Space Actuators. One of the objectives of the Brazilian Space Program (PEB) is to launch a Synthetic Aperture Radar (SAR) satellite in the next years. To provide subsidies for the future feasibility studies, this Thesisproposes a Compact Polarimetry (CP) reconstruction algorithm fora geophysical media with volumetric scattering. This study considers the L-band, volume scattering mechanisms, and a geophysical medium with azimuthal symmetry properties. The main contribution of this work is the introduction of an algorithm for CP, considering the azimuthal symmetry. This approach is an important issue for SAR satellite systems that will operate in Brazilian low latitudes, especially in regions with volume scattering mechanisms such as the Amazon rainforest, and in the areas of the country covered by ionospheric irregularities, as plasma bubbles and Medium Scale Traveling Ionospheric Disturbances (MSTIDs). The process of pseudo reconstruction of SAR images obtained from this new CP algorithm presents better results than the CP methods discussed in the literature for the considered scenario. Pearson's correlation coefficient, Root Mean Square Error (RMSE), and scatter plots are used to analyze the pseudo reconstruction process regarding the original Quad-POL images.