An Investigation of New Scientific Applications of L-Band Bi-Static SAR Earth Observation

This Master’s thesis investigates the potential scientific applications of L-Band bi-static synthetic aperture radar (SAR) Earth observation technology. The thesis begins with an overview of SAR technology and L-band, followed by an analysis of the opportunities that can be fulfilled with bi-static SAR technology. The analysis identifies the most significant scientific needs, such as Copernicus or ESA’s living challenges, and then identifies gaps that can be filled with bi-static SAR technology in L-band. The thesis proposes possible products that can be developed to fulfil these gaps and analyzes potential users of these products. The thesis concludes that the most promising application of bi-static SAR technology in L-band is in snow applications, particularly the retrieval of snow water equivalent (SWE). The thesis explains the basic principles and equations of SAR technology and provides the basis for understanding SWE retrieval in L-band using cross-track interferometry with a bi-static system. The thesis explains the principle of transparent snow, which is based on retrieving the difference in the apparent height by two bi-static SAR systems, proportional to the SWE. The thesis implements the model as a linear model and evaluates its error, introduces noise, and derives the main parameters of the system required to perform the model retrieved. The results demonstrate the potential of bi-static SAR technology in L-band for accurately retrieving SWE, providing valuable information for snow hydrology, water resource management, and weather forecasting. In summary, this thesis comprehensively analyses the potential scientific applications of L-Band bi-static SAR Earth observation technology. The thesis identifies gaps that can be filled with bi-static SAR technology in L-band and propose possible products and users. The thesis highlights the significant promise of bi-static SAR technology in L-band for snow applications, particularly SWE retrieval, and provides valuable insights into the potential of bi-static SAR technology in L-band for accurate SWE retrieval.

La tesi di questo Master indaga le potenziali applicazioni scientifiche della tecnologia di osservazione della Terra radar bistatico ad apertura sintetica (SAR) in banda L. La tesi inizia con una panoramica della tecnologia SAR e della banda L, seguita da un'analisi delle opportunità che possono essere soddisfatte con la tecnologia SAR bistatica. L'analisi identifica le esigenze scientifiche più significative, come Copernicus o le sfide viventi dell'ESA, e quindi identifica le lacune che possono essere colmate con la tecnologia SAR bistatica in banda L. La tesi propone possibili prodotti che possono essere sviluppati per colmare queste lacune e analizza i potenziali utilizzatori di questi prodotti. La tesi conclude che l'applicazione più promettente della tecnologia SAR bistatica in banda L è nelle applicazioni sulla neve, in particolare il recupero dell'equivalente in acqua della neve (SWE). La tesi spiega i principi e le equazioni di base della tecnologia SAR e fornisce le basi per comprendere il recupero di SWE in banda L utilizzando l'interferometria cross-track con un sistema bistatico. La tesi spiega il principio della neve trasparente, che si basa sul recupero della differenza di altezza apparente mediante due sistemi SAR bistatici, proporzionali all'SWE. La tesi implementa il modello come un modello lineare e ne valuta l'errore, introduce il rumore e deriva i principali parametri del sistema necessari per eseguire il modello recuperato. I risultati dimostrano il potenziale della tecnologia SAR bistatica in banda L per il recupero accurato di SWE, fornendo preziose informazioni per l'idrologia della neve, la gestione delle risorse idriche e le previsioni meteorologiche. In sintesi, questa tesi analizza in modo completo le potenziali applicazioni scientifiche della tecnologia di osservazione della Terra SAR bistatica in banda L. La tesi identifica le lacune che possono essere colmate con la tecnologia SAR bistatica in banda L e propone possibili prodotti e utenti. La tesi evidenzia la significativa promessa della tecnologia SAR bistatica in banda L per applicazioni sulla neve, in particolare il recupero di SWE, e fornisce preziose informazioni sul potenziale della tecnologia SAR bistatica in banda L per un accurato recupero di SWE.