Der NISAR-Satellit (Synthetic Aperture Radar, SAR) der NASA/ISRO (Indian Space Research Organisation) ist ein echter Meilenstein für die Beobachtung der Erdoberfläche, beispielsweise in Bezug auf Landbewegungen, Veränderungen im Eis, Vegetationsstruktur, Bodenfeuchte und vieles mehr. SAR-Sensoren können die Erdoberfläche unabhängig von Bewölkung und Lichtverhältnissen mithilfe des Mikrowellenbereichs des elektromagnetischen Spektrums abbilden. Diese Wellenlängen können vom K-Band bis zum P-Band reichen. Hier erfahren Sie mehr zu den die Grundlagen von SAR-Bändern, Frequenzen, Wellenlängen und Anwendungen.
Wo liegen die Unterschiede zu Senitnel-1?
Sentinel-1 SAR liefert das erste öffentlich zugängliche, globale C-Band-Dataset; seine Messungen erfassen die oberste Schicht der Baumkronen. NISAR zeichnet sich dadurch aus, dass es das erste öffentlich zugängliche globale Dataset bereitstellt, das mit einem L-Band-Sensor erfasst wurde. Das L-Band-Signal hat eine längere Wellenlänge als das C-Band und kann dadurch tiefer in die Vegetation eindringen, um Informationen unterhalb des Walddachs zu erfassen. Somit bietet NISAR einen Einblick in Features, die in optischen oder kurzwelligen SAR-Bildern verborgen bleiben.
Wo bekomme ich NISAR-Daten her?
Eine Auswahl an vorkalibrierten NISAR-L-Band-Produkten der Stufen 1 bis 3 steht über ASF DAAC zum Download bereit. Vollständig kalibrierte L-Band-Daten ist seit etwa Juli 2026 verfügbar.
NISAR Produkte im Vergleich
Je nachdem welche Fragestellung mit NISAR beantwortet werden soll, eignen sich verschiedene NISAR Produkte. Generell werden diese Produkte in Level unterschieden. Diese Level bilden verschiedene Verarbeitungsstufen ab. Die Tabelle zeigt die verschiedenen Level und Untergruppierungen.
| Level | Produkt | Interferometrie | Geokodiert | Beschreibung |
|---|---|---|---|---|
| Level 0 RAW | RRSD – Radar Raw Signal Data | Rohdaten, teilweise korrigiert | ||
| Level 1 Range- Doppler | RSLC – Range-Doppler Single Look Complex | Die Daten liegen in Radar-Geometrie vor und enthalten die vollständige komplexe Information (Amplitude + Phase). Viele wissenschaftliche Auswerteverfahren starten direkt mit RSLC. | ||
| ROFF – Range-Doppler Pixel Offset | x | Pixel-Offset-Tracking misst große Bewegungen zwischen zwei Aufnahmen. Das Produkt wurde primär für Kryosphären-Anwendungen entwickelt. | ||
| RIFG – Range-Doppler Interferogram | x | Enthält bereits ein wrapped Interferogram in Radar-Geometrie. Es wurde primär für die Erkennung von Aufsetzlinien (Grounding Lines) von Schelfeis entwickelt. | ||
| RUNW – Range-Doppler Unwrapped Interferogram | x | Enthält bereits ein unwrapped Interferogram in Radar-Geometrie. Das Produkt unterstützt insbesondere die Messung von Bodenbewegungen. | ||
| Level 2 Geocoded | GSLC – Geocoded Single Look Complex | x | Geokodierte komplexe SAR-Daten (Amplitude + Phase), die auf ein Kartenkoordinatensystem projiziert wurden. Das Produkt entspricht einem geokodierten RSLC. | |
| GCOV – Geocoded Polarimetric Covariance Matrix | x | Radiometrisch Terrain-korrigierte SAR-Rückstreudaten mit polarimetrischen Informationen. Das Produkt wurde speziell zur Unterstützung von Umwelt-, Vegetations- und Landwirtschaftsanwendungen entwickelt. | ||
| GOFF – Geocoded Pixel Offsets | x | x | Geokodierte Verschiebungsvektoren aus Pixel-Offset-Tracking (Speckle Tracking), mit denen größere Bewegungen erfasst werden können als mit klassischer Interferometrie. | |
| GUNW – Geocoded Unwrapped Interferogram | x | x | Ein geokodiertes, bereits unwrapped Interferogram zur Messung von Oberflächenbewegungen. | |
| Level 3 Geophysi- kalisch | SME2 – Soil Moisture | x | Ein geophysikalisches Produkt, das Bodenfeuchte bereits aus den NISAR-Daten ableitet und auf einem EASE-Grid bereitstellt. |
Ob man Level 1- oder Level 2-Daten nutzen möchte, entscheidet sich auf Grundlage dessen, wie viel Einfluss man auf die Vorverarbeitung der Daten benötigt.
Level 1-Daten sind generell zeitlich referenziert, radiometrisch korrigiert und geometrisch kalibriert sowie georeferenziert. Sind jedoch im ursprünglichen Radar-Koordinatensystems und -Geometrie des Sensors (Range-Doppler) und können nicht klassisch in einer Karte visualisiert werden. Diese Daten bieten zwar die maximale Genauigkeit und qualitative Kontrolle, aber sind für klassische GIS-zentrische Betrachtungen nicht geeignet und werden meist in der Wissenschaft verwendet.
Möchte man die Daten klassisch in eine Karte mit geographischem Koordinatensystem darstellen und anderen GIS-Daten überlagern, werden Level 2-Daten benötigt. Diese sind vollständig geokodiert.
NISAR in ArcGIS Pro
Die NISAR-Daten werden üblicherweise als HDF5-Format zur Verfügung gestellt. Seit ArcGIS Pro 3.4 ist die Integration von HDF5-Dateien als multidimensionale Raster-Datasets. Die im Mai 2026 veröffentlichte Version ArcGIS Pro 3.7 bietet zusätzliche Unterstützung für GCOV-Produkte (Geocoded Polarimetric Covariance) als Rastertyp. GCOV-Datasets können nun ganz einfach über Rechtsklick auf das Raster-Produkt zur Karte hinzugefügt werden.
Für NISAR-Daten stehen die folgenden Verarbeitungsvorlagen zur Verfügung: Frequenz A und Frequenz B sowohl für Radar-Rückstreuung als auch für Kreuzkovarianz. Unsicher welche Frequenz die richtige ist? GCOV-Produkte der Frequenz A bieten die detaillierteste Ansicht mit einer Pixelauflösung von 10 oder 20 Metern, je nach Erfassungsmodus. Produkte der Frequenz B weisen mit 80 Metern im Allgemeinen eine geringere räumliche Detailgenauigkeit auf, bieten jedoch den Vorteil kleinerer Dateigrößen sowie einer schnelleren Verarbeitung und Darstellung.
Hinweis: Vorlagen für Kreuzkovarianz sind nur für GCOV-Produkte mit Vierfachpolarisation enthalten.
SAR-Werkzeuge
Wenn Sie im Bereich Inhalt von ArcGIS Pro ein NISAR-Dataset auswählen, wird automatisch die Registerkarte SAR angezeigt, die Sie bei der Visualisierung, Verarbeitung und Analyse der Daten unterstützt.
Visualisierung
SAR-Signale können in verschiedenen Polarisationen (der Ausrichtung der Welle) gesendet und empfangen werden; typischerweise entweder horizontal (H) oder vertikal (V). Verschiedene Kombinationen von Sende- und Empfangspolarisationen liefern unterschiedliche Informationen über die Erdoberfläche. Navigieren Sie in ArcGIS Pro auf der Registerkarte SAR zu Polarisationen, um schnell zwischen den Visualisierungen der im ausgewählten Produkt verfügbaren Polarisationen zu wechseln. Klicken Sie hier für Tipps und Tricks zur Visualisierung im Bereich Symbolisierung für NISAR-Daten.
Datenanalyse
Um mehr über die Arbeit mit einer Reihe von NISAR-Datenprodukten in ArcGIS zu erfahren, sehen Sie sich die StoryMap NISAR in GIS der Alaska Satellite Facility an. Erfahren Sie mehr über NISAR, SAR-Grundlagen, Tipps und Tricks zur Symbolisierung, Analyse mit Änderungserkennung, Rasterfunktionen und vieles mehr! Neben der Registerkarte SAR in ArcGIS gibt es SAR-Geoverarbeitungswerkzeuge. Für weiterführende Informationen zur Analyse mit diesen Werkzeugen sehen Sie sich die StoryMap SAR Toolset an.
Was steckt hinter dem Radardatensatz?
In der StoryMap NISAR – Was steckt hinter dem neuen Radardatensatz? wird die Interpretation der NISAR Backscatter sowie komplexen Radarszenen anhand von Beispielen thematisiert.
