Передовые направления в обработке и применении радиолокационных данных

      Комментарии к записи Передовые направления в обработке и применении радиолокационных данных отключены

Передовые направления в обработке и применении радиолокационных данных

Д.Б. Никольский

На данный момент идет активное развитие большого числа направлений и методик обработки радиолокационных данных, причем много из них еще находятся на экспериментальном, а кое-какие и на теоретическом уровнях. Разглядим последовательность самые интересных применений с позиций их применения на практике:

  1. SAR-данные – как пространственная база. Упор делается на минимизации времени проходящим между поставкой и размещением заказа данных клиенту, причем речь заходит как об изображениях (исправленных геометрически и радиометрически), так и о готовой конечной картографической продукции: топографические и ситуационные карты, разные тематические и карты трансформаций местности (в основном двумерные, подвижки и вертикальные просадки являются отдельным направлением). Причем обработка радиолокационных данных максимально автоматизируется (прежде всего – обнаружение трансформаций на местности – change detection), что разрешает значительно сократить сроки предоставления готовой продукции. Так, клиент может взять обработанные актуальные эти и созданную по ним картографическую продукцию в весьма сжатые сроки: практически в течение нескольких суток выполняется съемка интересующей территории, и после этого, срочная обработка данных – создание специальных картографических материалов.

  2. Измерение высот объектов местности, построение точных ЦММ. Для решения приведенных задач употребляется радиолокационная интерферометрия. Хорошая методика интерферометрической обработки подразумевает применение данных, взятых при некоторых значениях базисных линий и, в большинстве случаев, через определенный временной отрезок. С целью достижения высокой точности, и обеспечения полноты результирующей интерферограммы самый действенно использование однопроходной интерферометрической съемки, которую фактически нереально реализовать для космических совокупностей. Вследствие этого разработчиками совокупности TerraSAR-X – TanDEM-X была предложена неповторимая в собственном роде совокупность из 2 спутников, трудящихся в бистатическом режиме, каковые будут вести однопроходную интерферометрическую съемку.

Для самолетных совокупностей начинается второе направление – multi baseline interferometry (интерферометрия при разных значениях базисных линий), по сути, обрабатываются матрицы данных с разными базисными линиями, что разрешает трудиться на высокодетальном уровне. Методика, подразумевающая применение серий интерферометрических изображений (минимум при двух базисных линиях), будет реализована и в проекте TerraSAR-X – TanDEM-X. Кроме этого направляться подчернуть, что для интерферометрической обработки данных очень высокого разрешения употребляются пара хорошие методы, нежели чем при работе с данными среднего разрешения, в новой версии программного обеспечения SARscape, распространяемого компанией «СОВЗОНД», такая помощь уже реализована.

Наровне с обрисованными методиками существует методика определения высот объектов на радиолокационных изображениях, которая именуется SAR-tomography, сущность содержится в определении высот объектов по серии изображений (около 5) и по отражателям (наподобие методики Persistent Scatters Interferometry). Применяя этот способ возможно взять правильные высоты объектов (в большинстве случаев, городская либо инфраструктурная застройка), но не цифровую модель местности.

Рис. 1. Иллюстрация методики SAR-tomography, представленная в среде GoogleEarth (цвет точек соответствует высотам объектов на местности)

  1. Мониторинг деформаций разных объектов, обнаружение просадок. Методика определения просадок земной поверхности и сооружений на ней, основанная на совместном обнаружении постоянных отражателей на громадной серии снимков (Persistent Scatters Interferometry), стала активно использоваться недавно. Причем для обработки употреблялись лишь снимки среднего пространственного разрешения. С возникновением данных нового поколения (разрешением 1-3 м) эта методика взяла предстоящее развитие, поскольку высокое разрешение снабжает на порядок большее количество точек – отражателей на кв. км, по которым выполняется определение размеров деформаций, чем для данных среднего разрешения. Обрисованная методика начинается и в другом направлении: в целом принцип обработки остается неизменным, но объекты обработки (отражатели) выбираются на базе значений их когерентности (Coherence Scatters Interferometry).

Хорошая дифференциальная интерферометрия, кроме этого остается актуальной для данных очень высокого разрешения, трансформации касаются масштабов обработки – стало возмможно изучить деформации отдельных больших сооружений, как пример приведен рис. 2.

Рис. 2. Мониторинг деформации строения конгресс центра (г. Лас-Вегас), согласно данным TerraSAR-X (режим съемки SpotLight). Слева – асплитудное изображение, справа – интерферограмма (период 44 дня, 1 цветовая полоса соответствует вертикальным смещениям 1,55 см), в центре – модель исследуемого строения

  1. Определение скоростей скоро движущихся объектов. По радиолокационным спутниковым данным возможно с уверенностью определять скорости скоро движущихся объектов, к примеру, машин. Для этого употребляется методика Along-track Interferometry (интерферометрия на протяжении орбиты). Интерферометрическая пара является парой изображений взятых с одной орбиты, но с разными фазовыми центрами. Для отработки метода употреблялись эти TerraSAR-X, экспериментального режима Dual-Receive Antenna (DRA): «разделение» на две субантенны (помощь для того чтобы режима имеется и у спутника Radarsat-2), тем самым получается два фазовых центра. В этом случае определяющей есть как раз временная базисная линия (величины: миллисекунды – секунды). Полученные изображения обрабатываются совместно, поскольку у нас имеется задержка во времени и объекты движутся со большой скоростью, мы приобретаем смещение этих объектов довольно их направления движения и реального положения, которое определяет скорость (методика основана на доплеровском смещении). На рис. 6 приведен пример иллюстрирующий данную методику: цветные стрелки на автостраде показывают направление и скорость перемещения, красные квадраты – это отображение машин, по которому фактически и определяется их скорость, обусловленное доплеровским смещением (к югу и северу от автострады – машины, движущиеся на северо-юго восток и-запад, соответственно).

Рис. 3. Графическое представление методики определения скоростей машин (TerraSAR-X, экспериментальный режим съемки DRA)

  1. Поляриметрическая интерферометрия (Pol-inSAR). Применение поляриметрических данных на данный момент развито достаточно прекрасно. Одной из основных тенденций в данной области есть применение интерферометрических многополяризационных данных, причем выговоры в применении данных для того чтобы типа изменились сейчас, в случае если раньше поляриметрические эти употреблялись для интерферометрии с целью улучшения и оптимизации значений когерентности, то сейчас главное направление – это изучение растительного покрова, в частности определение высот деревьев. Комбинация интерферометрических и поляриметрических разрешённых позволяет извлечь данные о вертикальной структуре лесного покрова. На рис. 7 приведена карта высот растительного покрова. Эта методика отработана на  самолетных радиолокационных данных, ее реализация на базе спутниковой съемки исследуется на данный момент.

Разведопрос: Клим Жуков про монгольское нашествие на Русь, часть первая


Подобранные по важим запросам, статьи по теме: