3D SAR imaging of land ice structure: methods & processing

In this thesis, a novel research about the use of Synthetic Aperture Radar Tomography (TomoSAR) to characterize the 3D structure of ice sheets and glaciers is discussed. In this regards, the ESA IceSAR 2012 campaign was carried out in 2012 for the investigation of ice flow and subsurface land ice structure through TomoSAR, in view of the forthcoming P-band spaceborne mission BIOMASS. In this thesis, the methodologies and processing tools aimed at inferring information of possible glaciological interest about the 3D structure of land ice with TomoSAR are discussed. The techniques and the new tools developed to process the data are illustrated, and first results from the experimental data of the IceSAR 2012 campaign are presented. It is proved that TomoSAR can effectively retrieve information about subsurface ice structures, even in the case of bad experimental conditions. It is moreover proved that a full 3D imaging approach gives a better representation of the data with respect to classic model-based estimation techniques, at least at the current state of the technology.

Nella presente tesi vengono discussi i risultati dell’utilizzo innovativo della tomografia radar ad apertura sintetica (TomoSAR) per caratterizzare la struttura tridimensionale dei ghiacciai. A questo proposito, la campagna ESA IceSAR 2012 è stata svolta per investigare lo spostamento dei ghiacci mediante immagini SAR e la loro struttura tridimensionale attraverso TomoSAR, in vista del lancio prossimo del satellite BIOMASS in banda P. In questa tesi, vengono presentate le metodologie e gli strumenti di elaborazione volti a estrarre informazioni di possibile interesse glaciologico sulla struttura 3D dei ghiacciai mediante TomoSAR. Le tecniche e i nuovi strumenti concepiti per elaborare i dati vengono presentati, e si discutono i primi risultati ottenuti dai dati di IceSAR 2012. Viene dimostrato che la tomografia SAR è in grado di fornire informazioni sulle strutture all’interno del ghiacciaio, anche in caso di condizioni sperimentali sfavorevoli. Si dimostra inoltre che un approccio di imaging 3D fornisce una migliore rappresentazione dei dati rispetto ad un inversione parametrica classica, almeno allo stato corrente della tecnologia.