Absolute radiometric calibration of Kondor-FKA SAR using images of test calibration site in Amazonian forests

Rabochii, A. N.; Zakharov, A. I.

doi:10.30898/1684-1719.2026.9.14

Abstract

Amazonian forests are known to be stable distributed calibrating target being explored in various frequency bands, therefore they are widely used worldwide for spaceborne SAR calibration and intercalibration. Based on the analysis of scattering properties of Amazonian forests acquired in foreign SARs missions in various frequency bands the prediction the signal backscatter for domestic S-band SAR is made in the paper. A list of the operating parameters and description of Kondor-FKA SAR geometry of observations in 6 data takes over the calibration test site is provided. An algorithm of the SAR image synthesis with the stages of radiometric data correction is described. As a result of the radiometric correction the signal power on the image is made regardless of the SAR operating parameters and geometry of observations. An expression for the absolute radiometric calibration coefficient relating the signal power in the image to normalized radar cross section is derived and an experimental estimation of the calibration coefficient is made. A statistical analysis of the echo signal power in images demonstrated high overall temporal stability (~0.25 dB) of both forests scattered signal level and the stability of the Kondor-FKA SAR transmit/receive path. An assessment of radiometric sensitivity and an onboard antenna beam width was made. The results obtained meet the requirements of the technical specifications.

Аннотация (на русском)

Абсолютная радиометрическая калибровка РСА КА «Кондор-ФКА» с помощью снимков тестового калибровочного участка в лесах амазонии

Проанализированы отражательные характеристики лесов Амазонии при зондировании в типовых частотных диапазонах работы зарубежных РСА и сделан прогноз об отражательных характеристиках тестового лесного участка на снимках отечественного РСА S-диапазона. Приведено описание геометрии измерений и параметров работы отечественного РСА КА «Кондор-ФКА» в шести сеансах съемки тестового полигона, использованных для абсолютной радиометрической калибровки. Описан алгоритм синтеза радиолокационных изображений и перечислены этапы радиометрической коррекции данных в ходе синтеза изображений, при выполнении которых уровень сигнала на изображениях не зависит от параметров работы РСА и геометрии измерений. Получено выражение и сделана оценка абсолютного коэффициента радиометрической калибровки, связывающего отсчеты мощности сигнала на изображении с удельной ЭПР поверхности. В результате совместного анализа мощности эхо-сигналов на шести снимках тестового участка показана высокая суммарная временная стабильность ~0.25 дБ отраженного сигнала и функционирования приемно-передающего тракта РСА КА «Кондор-ФКА». Сделана оценка радиометрической чувствительности РСА и ширины диаграммы направленности бортовой антенны. Полученные результаты соответствуют требованиям ТЗ.

Funding

The work was carried out partially within the framework of the state assignment of Kotelnikov IRE RAS.

For citation

Rabochii A.N., Zakharov A.I. Absolute radiometric calibration of Kondor-FKA SAR using images of test calibration site in Amazonian forests // Journal of Radio Electronics. – 2026. – № 9. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2026.9.14 (In Russian)

References

Verba V.S. et al. Spaceborne radar systems for Earth observation. – 2010.
Ometto J.P., Gorgens E.B., de Souza Pereira F.R. et al. A biomass map of the Brazilian Amazon from multisource remote sensing // Sci Data. 2023. Vol. 10. P. 668. https://doi.org/10.1038/s41597-023-02575-4
Shimada M. Long-term stability of L-band normalized radar cross section of Amazon rainforest using the JERS-1 SAR // Canadian Journal of Remote Sensing. – 2005. – V. 31. – No. 1. – P. 132-137. https://doi.org/10.5589/m04-058
Dell’ L.Amore L. et al. Characterization of the Amazon rainforest backscatter at X-band using TanDEM-X data // IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing. – 2023. – Т. 17. – С. 1673-1690. https://doi.org/10.1109/JSTARS.2023.3338982
User guide for Earth remote sensing data obtained by the "Kondor-FKA" space system. – State Corporation "Roscosmos", JSC "VPK "NPO Mashinostroeniya". – 2023. https://ntsomz.ru/wp-content/uploads/2023/05/2023.02.17.rukovodstvo.pol_.zovatela.kondor-fka.dla_.saita_.pdf (In Russian)
Laur H. et al. Derivation of the backscattering coefficient // ERS-1 SAR. PRI Products, European Space Agency Publication, Nevilly, France. – 1992.