Ю. И. Кантемиров

Радарная космическая съемка на данный момент выполняется в ультракоротковолновой (сверхвысокочастотной) области радиоволн, подразделяемой на X-, C-, и L-диапазоны (табл. 1). В ближайщее время также в планах запуск первого космического радиолокатора P-диапазона (BIOMASS, Космическое агентство ЕС — ESA).

Таблица 1. Диапазоны радиоволновой области электромагнитного спектра, в которых выполняется (либо выполнялась) космическая съемка

Широкое использование спутниковых радарных данных началось в первой половине 90-ых годов двадцатого века с запуском спутника ERS-1 (ESA) с радиолокатором на борту. Начальная цель запуска этого первого гражданского спутникового радиолокатора среднего пространственного разрешения (20 м) определялась достаточно узко и ограничивалась морскими приложениями (мониторинг ледовой обстановки, айсбергов,  судоходства, течений, нефтяных пятен и т. д.). Но, уже по окончании прохождения спутником нескольких полных циклов повторения орбиты стало известно, что не считая морских приложений у этого радиолокатора имеется громадной потенциал и для исполнения разных задач на суше.

Во-первых, на умелых участках были удачно выстроены цифровые модели рельефа (ЦМР) по итогам интерферометрической обработки пар радарных снимков, выполненных с временным промежутком, равным кратному числу полных циклов повторения орбиты. Но, для большинства типов ландшафтов (не считая пустынь) когерентность (мера корреляции фаз радарных снимков) для построения ЦМР выяснялась недостаточной, потому, что минимально вероятный период между интерферометрическими съемками составлял один полный цикл повторения орбиты, другими словами 35 дней на протяжении главной фазы эксплуатации С, и 3 дня на протяжении фаз эксплуатации A, B и D.

А также исходя из этого, в несколько к ERS-1 был запланирован запуск спутника ERS-2, а совместно они должны были составить тандемную несколько спутников, талантливых делать тандемную интерферометрическую съемку одной и той же территории с временным промежутком в 1 дни. В тандемном режиме пара этих спутников проработала около года (1995–1996 гг.). После этого, с выходом из строя определенного оборудования на спутнике ERS-1 тандемная миссия официально закончилась.

Практически же тандемные съемки длились до марта 2000 г., в то время, когда закончилась эксплуатация ERS-1, не смотря на то, что в интерферометрической обработке тандемных пар по окончании 1996 г. появляются кое-какие дополнительные трудности. Всего тандемом ERS-1 – ERS-2 отснята большинство земного шара, время от времени по паре раз.

Еще одним ответственным использованием на практике спутниковых радиолокаторов стал мониторинг смещений земной поверхности по итогам дифференциальной интерферометрической обработки. В случае если учесть, что спутник ERS-1 делал съемку с 1991 г., а спутник ERS-2 был на орбите до середины 2011 г., и то, что эти два спутника пребывали на приблизительно одной и той же орбите и создавали радарную съемку однообразным сенсором SAR, то на большую часть земного шара имеются многопроходные интерферометрические цепочки снимков за период с 1991 по 2011 гг.

Так, к примеру, многие города Европы снимались ежемесячно с 1995 г. (а с 1991 г. по 5–10 раз в год). Другими словами, на данный момент имеются 100- либо 200-проходные цепочки радарных снимков, каковые, при достаточной когерентности (к примеру, при застроенных территорий), смогут быть обработаны всеми вероятными дифференциальными интерферометрическими методиками, обрисованными ниже, с получением на выходе деформаций и карт смещений земной поверхности и сооружений за период до 20 лет. На территорию России и бывших советских республик часто имеются 30–40 проходные, и фактически неизменно 15–20 проходные цепочки таких снимков.

В 2002 году ESA был запущен спутник ENVISAT, с радиолокатором ASAR на борту, что воображал собой новое поколение спутников если сравнивать с ERS-1 и ERS-2. Данный спутник характеризуется громадным числом режимов и углов съемки, возможностью съемки в различных поляризациях (в т. ч., в двух в один момент) и в широкополосном режиме. Наряду с этим снимки, сделанные в режиме Image Mode в полосе съемки IS2 и с поляризацией VV интерферометрически совместимы со снимками ERS-1 и ERS-2.

Эта особенность разрешила в течение нескольких временных периодов организовать тандемную съемку ERS-2 — ENVISAT с временным промежутком в 30 мин. на громадных базисных линиях. Съемка в таком режиме характеризуется очень высоким фазовым разрешением интерферограмм по высоте и наряду с этим высокой когерентностью фаз этих снимков, что разрешает строить ЦМР высокой точности (но среднего пространственного разрешения 20 м).

Помимо этого, спутник ENVISAT кроме этого вел многопроходную интерферометрическую съемку больших территорий, а также, России и бывших советских республик, что разрешает выстраивать 20–40 проходные интерферометрические цепочки снимков для деформаций и мониторинга смещений земной поверхности и сооружений.

Компания MDA (Канада) в 1995 году запустила радарный спутник RADARSAT-1 пара другой концепции. Спутник имел возможность вести съемку с пространственным разрешением от 100 до семи метров, под многими углами съемки и с различными площадями кадра. Наличие громадного количества режимов съемки разрешало делать мониторинговые задачи, потому, что одинаковая территория имела возможность сниматься не только через полный цикл орбиты (как при ERS-1 и ERS-2), но и через каждые 2–3 дня (но под различными углами съемки).

Вторым принципиальным отличием от спутников ESA являлась ориентация на съемку на заказ (в отличие от ERS и ENVISAT, ведущих более либо менее регулярную съемку всего земного шара). Исходя из этого для RADARSAT-1 архивные снимки в большинстве случаев имеется лишь на те территории, где выполнялась съемка на заказ.

Логическим продолжением спутника RADARSAT-1 стал запущенный в 2007 г. спутник RADARSAT-2 (MDA, Канада). Данный спутник характеризуется пространственным разрешением от 100 до 1 м, возможностью съемки во всех вероятных поляризационных режимах, широким диапазоном площадей кадров и высокой производительностью, и возможностью мониторинговой съемки через 2–3 дня.

Главным преимуществом этого радарного спутника есть наилучшее среди всех радарных спутников соотношение «пространственное разрешение — площадь сцены» (по состоянию на начало 2012 года). Так, в режиме съемки Wide Fine пространственное разрешение образовывает 7 м при размере сцены 150х170 км с возможностью съемки в двух поляризациях в один момент; в режиме Wide Ultrafine — разрешение 3 м при размере сцены 50х50 км, в режиме Spotlight A – разрешение 1 м при размере сцены 18х8 км.

Германские спутники очень высокого пространственного разрешения TerraSAR-X и TanDEM-X (Astrium GEO-Information Services) кроме этого предлагают все комбинации поляризаций и возможные режимы съёмки сигнала, и громадный диапазон площадей кадров и углов съемки. Среди серьёзных изюминок этого спутника направляться отметить очень высокую точность определения орбиты, а следовательно и очень низкую (субпиксельную) неточность геолокации снимков (конечно, это соблюдается лишь при применении ЦМР в ходе геокодирования).

Для мониторинга смещений земной поверхности и деформаций сооружений эти TerraSAR-X смогут быть использованы лишь в условиях пустынь, степей и застроенных территорий, потому, что при съемке в X-диапазоне с периодом 11 дней и более кроме того малый растительность быстро ухудшает когерентность кроме того между соседними по времени съемками (полный цикл орбиты – 11 дней, а интерферометрическая обработка вероятна для снимков, сделанных через целое число полных циклов орбиты). С запуском спутника TanDEM-X в несколько к спутнику TerraSAR-X для исполнения одновременной тандемной интерферометрической съемки начался проект по построению беспрецедентной по пространственному разрешению и точности глобальной ЦМР, что обязан завершиться к 2015 году.

Радиолокатор PALSAR, расположенный на японском спутнике ALOS, во время с 2006 г. по начало 2011 г. являлся единственным спутниковым радиолокатором L-диапазона. Он делал съемку всей поверхности Почвы каждый год по нескольку раз, исходя из этого на любую точку на Земле, вероятнее, найдется архив в 10–20 интерферометрических проходов.

Эти ALOS/PALSAR пригодны для построения ЦМР и мониторинга смещений интерферометрическим способом, для мониторинговых задач лесного и сельского хозяйства (по архивным данным) и т. д. L-диапазон разрешает продолжительнее сохранять когерентность, и, в некоей степени, компенсировать ее падение, вызванное влиянием растительности. джунгли и Плотный лес, все же являются ограничением для интерферометрии, кроме того в L-диапазоне. огромный недочёт ALOS/PALSAR являлось отсутствие возможности съемки на заказ.

Одной из самые многофункциональных и занимательных на сегодня, согласно точки зрения автора, группировкой радарных спутников есть группировка из 4 спутников COSMO-SkyMed 1-4 (E-GEOS, Италия). Среди главных изюминок данной группировки необходимо отметить частоту интерферометрических съемок до 8 раз в тридцать дней, наличие разных поляризационных режимов, пространственное разрешение до 1 м. Высокая частота интерферометрических съемок, например, разрешает генерировать отличные когерентные мультивременные композиты большого разрешения, находящие широкое использование в сельском и лесном хозяйстве, и при мониторинге землепользования. Важным причиной есть кроме этого весьма привлекательная ценовая политика, в особенности, на эти большого разрешения (3 м и 1 м) при заказе многопроходных новых съемок (от 15 проходов над одной и той же территорией и больше).

Серьёзной тенденцией в развитии спутниковых Радарных совокупностей (кроме увеличения увеличения числа и пространственного разрешения режимов съемки) есть расширение поляризационных возможностей, и, в особенности, появление возможности одновременной съемки в четырех вероятных поляризациях (такая съемка разрешает в будущем генерировать так именуемую полную поляризационную матрицу). Многополяризационные режимы съемки, например, открывают новые возможности для применения радарных съемок в задачах лесного и сельского хозяйства.

Планируемые к запуску радарные спутники приведены в табл. 2.

Таблица 2. Планируемые к запуску радарные спутники 

Компания «Совзонд» поставляет эти со всех перечисленных выше радарных спутников, и предоставляет ПО для обработки радарных данных SARscape (SARMAP, Швейцария) и предоставляет услуги по тематической обработке данных радарных съемок, и по обучению работе в SARscape.

Современные возможности изучения и картографирования окружающей среды на основе данных ДЗЗ

Подобранные по важим запросам, статьи по теме:

• Обзор современных радиолокационных данных дзз и методик их обработки с использованием пк sarscape

  Ю.И. Кантемиров ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ДАННЫХ ДЗЗ Радиолокационная космическая съемка выполняется в ультракоротковолновой…

• Мониторинг нефтеразливов в акватории порта актау с помощью космических радарных данных cosmo-skymed

  Ю. И. Кантемиров Введение В Каспийском море разрабатывается множество месторождений нефти и газа. Доказанные ресурсы нефти в Каспийском море составляют…

• Методы обработки радиолокационных данных

  Д.Б. Никольский Уровни обработки радиолокационных данных Для радиолокационных разрешённых можно выделить 5 главных уровней обработки данных, заглавия…

• Космический радарный мониторинг смещений земной поверхности на территории города караганды

  Д.В. Мозер (КарГТУ, Казахстан) В 2001 году окончил Карагандинский национальный технический университет (КарГТУ) по профессии «маркшейдерское дело». На…

• Перспективные направления развития дистанционного зондирования земли из космоса

  №2(3), 2009 г. М. А. Болсуновский В современном быстро изменяющемся мире мы становимся свидетелями постоянных революционных технологических…

• Обзор программного обеспечения для обработки данных аэрофотосъемки

  Trimble UASMaster — ПО для фотограмметрической обработки данных, взятых с любых современных БПЛА: как с летательных аппаратов с неподвижным крылом, так и…