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[[Datei:Izmit interferogram.jpg|mini|Interferogramm erzeugt aus [[European Remote Sensing Satellite|ERS-2]] Daten vom 13. August und 17. September 1999. Es zeigt die Deformationen durch das [[İzmit]] Erdbeben am 17. August 1999. ]]
'''Interferometric Synthetic Aperture Radar''' ('''InSAR'''; deutsch ''Radarinterferometrie'') ist eine Methodik der [[Synthetic Aperture Radar|SAR]]-[[Interferometrie]] zur Nutzung von [[Phasenverschiebung|Phasenunterschieden]] bei der Erfassung der Empfangsstärken der vom Gelände zurückkommenden Signale mit zwei nebeneinander angeordneten Antennen.

== Überblick ==
Aus diesen Phasenunterschieden können durch komplexe Rechenoperationen Objekthöhen der [[Topografie (Kartografie)|Geländetopographie]] und damit [[digitales Geländemodell|digitale Geländemodelle]] prozessiert werden.

Anwendungsfelder der Radar-Interferometrie sind die Erfassung von Veränderungen der Erdoberfläche im mm- und cm-Bereich ([[Gletscher]], Vulkanismus, Hangrutschungen, Erdbeben, bergbaubedingte Senkungen usw.) sowie die Vermessung von [[Meeresströmung]]en.

== Messverfahren ==
Aufnahmen können mittels Flugzeug-getragenen Systemen durchgeführt werden, hier liegt der Abstand zwischen den Antennen bei einigen Dezimetern. Beim Einsatz von Satellitentechnik werden größere Abstände benötigt. Bei der im Jahre 2000 durchgeführten Shuttle-Mission [[STS-99]] (''Shuttle Radar Topography Mission'') wurde ein 60 m langer Ausleger benutzt, um interferometrische SAR-Daten zu gewinnen. Es wurden große Teile der Erdoberfläche aus etwa 230 km Höhe dokumentiert bei einmaligem Überflug. Dieses Verfahren wird daher auch als „Single-Pass-Interferometrie“ bezeichnet.

Die Vorteile der Methodik sind:
* Erzeugung von Oberflächenmodellen
* Hohe Präzision
* [[Kosteneffektivität]]
* Simultane Aufnahme großer Flächen

Bei InSAR können darüber hinaus auch von jeweils korrespondierenden Bildpunkten zweier zu unterschiedlichen Zeiten aufgenommener SAR-Bilder die entsprechenden Phasenwerte verglichen werden. Dadurch ist man in der Lage Entfernungsunterschiede vom Bruchteil einer [[Wellenlänge]] (cm) zu messen.
Hierbei sind die Flugbahnen leicht versetzt, wobei nur jeweils eine Antenne die Aufzeichnung durchführt. Dieses „Repeat-Pass-Verfahren“ besitzt den Nachteil, dass zwischenzeitliche Veränderungen, die die Oberflächenrauhigkeit beeinträchtigen, das [[Radarecho]] beeinflussen und dadurch Messaufnahmen und die berechneten Geländetopografien verfälschen. Einflussfaktoren sind beispielsweise Windverhältnisse oder Regenfälle.

=== Persistent Scatterer Interferometrie ===
Techniken auf Basis von Persistent (oder Permanent) Scatterer Interferometrie sind eine relativ neue Entwicklung des konventionellen InSAR und beruhen auf der Untersuchung von Pixeln im SAR-Bild, die über eine Folge von [[Interferogramm]]en kohärent bleiben. Im Jahr 1999 entwickelten Forscher am [[Polytechnikum Mailand|Politecnico di Milano]] einen Mehrbild-Ansatz, bei dem man einen komplexwertigen SAR-Bildstapel nach Objekten am Boden durchsucht, welche konsistente und stabile Radarreflexionen zurück zum Satelliten liefern. Diese Objekte können die Größe eines Pixels oder, häufiger, Subpixel-Größe haben und sind in jedem Bild des Stapels vorhanden. Aus der Änderung der [[Phasenverschiebung|Phase]] über die Zeit kann eine Deformationszeitserie abgeleitet werden. Die Genauigkeit liegt hierbei im Sub-Zentimeterbereich. Die ursprüngliche Implementierung ist patentiert<ref>{{Internetquelle |autor= |url=https://site.tre-altamira.com/insar/ |titel=InSAR AT A GLANCE |werk= |hrsg= |datum= |abruf=2020-11-02 |sprache=en}}</ref>.

Das führte dazu, dass Forschungszentren und Unternehmen eigene Variationen des ursprünglichen Algorithmus entwickelten. In der wissenschaftlichen Literatur werden diese Techniken als Persistent Scatterer Interferometry oder PSI-Techniken bezeichnet. Dieser Begriff wurde von der Europäischen Weltraumorganisation ([[Europäische Weltraumorganisation|ESA]]) für die zweite Generation der Radar-Interferometrietechniken vorgeschlagen. Der Begriff PSI-Techniken wird heute von Wissenschaftlern und Endnutzern allgemein akzeptiert.

Im Allgemeinen sind solche Techniken in städtischen Gebieten mit vielen permanenten Strukturen am nützlichsten, wie z. B. die PSI-Studien über europäische Geohazard-Standorte, die im Rahmen des Terrafirma-Projekts durchgeführt wurden<ref>{{Internetquelle |autor= |url=https://www.esa.int/About_Us/ESRIN/Ground_movement_risks_identified_by_Terrafirma |titel=Ground movement risks identified by Terrafirma |werk= |hrsg=ESA |datum= |abruf=2020-10-27 |sprache=}}</ref>.

Der Bodenbewegunsgdienst Deutschland<ref>{{Internetquelle |autor= |url=https://www.bgr.bund.de/DE/Themen/GG_Fernerkundung/BodenBewegungsdienst_Deutschland/bodenbewegungsdienst_deutschland_node.html |titel=Bodenbewegungdienst Deutschland |werk= |hrsg= |datum= |abruf=2020-10-27 |sprache=}}</ref> bietet einen Informationsdienst über Gefahren durch Bodenbewegungen, welche aus PSI Auswertungen der [[Sentinel-1]] Satellitendaten stammen. Seit Juni 2022 bietet der European Ground Motion Service (EGMS) (Europäischer Bodenbewegunsgdienst) PSI Auswertungen für alle [[Copernicus (Erdbeobachtungsprogramm)|Copernicus]] Mitgliedsländer an.<ref>{{Internetquelle |url=https://land.copernicus.eu/pan-european/european-ground-motion-service |titel=European Ground Motion Service |werk=European Ground Motion Service |datum=2022-06-01 |sprache=en |abruf=2022-06-21}}</ref>

[[Datei:European Ground Motion Service Interface.png|alternativtext=Web Portal des Europäischen Bodenbewegungsdienstes (EGMS).|mini|420x420px|Web Portal des Europäischen Bodenbewegungsdienstes (EGMS). Zeitserien für PSI Punkt für ganz Europa können angesehen werden.]]

== Technik ==
Den Durchbruch erzielte diese Technik mit den Starts der Satelliten ERS-1 und ERS-2 ([[European Remote Sensing Satellite]]) 1991 und 1995 sowie der [[STS-99]] Mission im Jahr 2000. Letztere hat in den frühen 2000er-Jahren ein nahezu globales Höhenmodell mit zuvor unerreicht hoher geometrischer Auflösung geliefert. Weitere Systeme waren PALSAR auf dem japanischen Satelliten [[Advanced Land Observing Satellit|ALOS]] (bis 2011) und ASAR auf [[Envisat]] (bis 2012).
Seit 2007 liefert der deutsche Satellit [[TerraSAR|TerraSAR-X]] SAR-Daten. Seit 2010 wird dessen Mission durch den Satelliten [[TanDEM-X]] ergänzt.

Seit 2019 hat sich das Angebot der verfügbaren SAR-Satelliten um die privaten [[Satellitenkonstellation]]en von Capella Space<ref>{{Internetquelle |autor=Capella Space |url=https://www.capellaspace.com/technology/ |titel=Millimeter Scale Changes on the Earth’s Surface |werk= |datum= |abruf=2020-12-03 |sprache=}}</ref> und [[Iceye]] erweitert<ref>{{Internetquelle |autor=ICEYE |url=https://www.iceye.com/sar-data |titel=ICEYE SAR DATA |werk= |hrsg= |datum= |abruf=2020-12-03 |sprache=}}</ref>.

== Literatur ==
* Bert M. Kampes: ''Radar interferometry – persistent scatterer technique.'' Springer, Dordrecht 2006, ISBN 978-1-4020-4576-9
* Ramon F. Hanssen: ''Radar interferometry – data interpretation and error analysis.'' Kluwer Acad. Publ., Dordrecht 2001, ISBN 0-7923-6945-9
* Gini Ketelaar: ''Satellite radar interferometry – subsidence monitoring techniques.'' Springer, Dordrecht 2009, ISBN 978-1-4020-9427-9

== Weblinks ==
* [http://www.esa.int/esaCP/SEM9PL6UPLG_index_0.html Earth movements from Japan earthquake seen from space]

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=1215270844}}

[[Kategorie:Satellitentechnik]]
[[Kategorie:Kartografie]]
[[Kategorie:Geodäsie]]
[[Kategorie:Interferometrie]]

Interferometric Synthetic Aperture Radar - Versionsgeschichte

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