БАЗОВЫЕ ПРОДУКТЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ НА ОСНОВЕ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ДАННЫХ

Полный текст

Раздел 1. Радиолокационная поляриметрия и интерферометрия. Радиометрия земных покровов В рамках реализации Федеральной космической программы России на период 2006-2015 гг. в НЦ ОМЗ ОАО «Российские космические системы» осуществляется разработка технологий формирования и ведения банка базовых продуктов ДЗЗ межведомственного использования (Банка БП). Основная задача нового сервиса Оператора - обеспечение российских потребителей информационными продуктами ДЗЗ -решается путем автоматизированного потокового создания, хранения и распространения БП. БП предназначены для решения тематических задач природно-ресурсного и экологического мониторинга в ведомственных и региональных информационно-аналитических центрах. В качестве исходной информации для создания БП выступают как данные оптического диапазона, так и данные радиолокационного наблюдения. В силу особенностей метеообстановки и условий освещенности на значительной части территории Российской Федерации затруднительно использование оптических систем для создания большинства видов информационных продуктов ДЗЗ. Возможность проведения радиолокационной съемки вне зависимости от указанных факторов позволяет получать информацию о состоянии подстилающей поверхности и ее изменениях в пространстве и времени с высокой оперативностью по всей территории и делает БП на основе радиолокационной информации (БПР) незаменимым инструментом для организации всепогодного и круглосуточного мониторинга. С 2011 г. в НЦ ОМЗ проводятся работы по созданию опережающего задела в области обработки информации с перспективных российских космических комплексов радиолокационного наблюдения. В сотрудничестве с ведущими научными и производст венными организациями разработаны пилотные технологии автоматизированного создания БП на основе радиолокационной информации (БПР). Номенклатура БПР отвечает следующим направлениям целевого применения - сельское и лесное хозяйство, морская среда, чрезвычайные ситуации, экология. Отработка технологий проводится с использованием данных зарубежных систем ДЗЗ, в их числе ENVISAT, RADASAT-1/2, ALOS. БПР, отражающие состояние подстилающей поверхности. Одной из типичных задач ДЗЗ является получение информации о состоянии подстилающей поверхности в заданный момент времени. Для этого предназначены карты типов поверхности на основе радиолокационных данных, полученных в режиме одновременной регистрации двух поляризаций (HH, HV) отраженного сигнала. К настоящему времени реализованы технологии получения трех разновидностей данного БПР в виде композитных изображений, имеющих разную изобразительную способность. Их отличие - в составе RGB-каналов. В двух каналах располагаются амплитудные HH- и HV-радиолокационные изображения, третий канал формируется по одной из трех схем: а) arctg (HH/HV); б) (HH - HV) / (HH + HV); в) HH-HV. Выбор конкретного типа осуществляется экспертом в зависимости от поставленных задач дальнейшей тематической обработки. На данном виде БПР уверенно дешифрируются границы залесенных территорий, различные по составу участки леса, безлесные территории с различной степенью шероховатости поверхности, разнородные сельскохозяйственные угодья. В качестве примера на рис. 1 представлена карта типов поверхности на основе данных Radarsat-2 по территории республики Бурятия. Рис. 1. Карта типов поверхности на основе данных Radarsat-2 83 Вестник СибГАУ. № 5(51). 2013 БПР, отражающие изменение подстилающей поверхности во времени. Важным достоинством радиолокационных изображений является возможность автоматизированного выделения по ним изменений подстилающей поверхности, произошедших между двумя съемками. Соответствующий вид БПР -карты изменений - позволяют дешифрировать изменения, связанные с появлением/ликвидацией или изменением размеров полигонов ТБО, вырубок леса, лесными пожарами, проведением строительных работ, природным и техногенным воздействием на подстилающую поверхность, в том числе в результате чрезвычайных ситуаций, осуществлением сельскохозяйственной деятельности и вегетацией растений. Карты изменений создаются на основе двух амплитудных радиолокационных изображений, полученных на одной поляризации излучения, в виде композитного RGB-изображения со следующим составом каналов -RA2, G:(А1/А2)2, BA1, где А1, А2 - амплитуды радиолокационных изображений за предпоследнюю и последнюю даты, соответственно. БПР, отражающие состояние водной поверхности. Целесообразно выделить БПР, которые являются наиболее информативными при мониторинге состояния водной поверхности - карты сликов (пленочных загрязнений), карты подтоплений и карты состояния ледяного покрова. При проведении мониторинга районов судоходства с использованием периодически получаемых карт сликов появляется, например, возможность оперативного выявления нефтеналивных судов, производящих нелегальную промывку танков и сброс загрязняющих веществ в воду. Карта сликов представляет из себя радиолокационное изображение водной поверхности с выделенными цветом областями минимального от ражения радиолокационного сигнала (вероятные пленочные загрязнения) и бинарной маски, в которой данным областям соответствуют максимальные, а окружающему фону - минимальные значения яркости пикселов. Карты подтоплений являются четвертой разновидностью карт изменений и создаются на основе тех же исходных данных в виде RGB-изображения - R^2, GA2, B^1, где А1, А2 - амплитуды радиолокационных изображений за предпоследнюю и последнюю даты, соответственно. Особенностью данного алгоритма формирования композитного изображения является отображение водных поверхностей на результирующем изображении оттенками синего цвета, что облегчает визуальное восприятие и дальнейшее дешифрирование специалистом предметной области. На рис. 2 представлена карта изменений, полученная на основе данных ASAR/ENVISAT по территории Алтайского края (г. Бийск). На данном БПР отчетливо дешифрируются территории, подтопленные в результате сильного паводка на реке Бия в мае 2006 г. Карты состояния ледяного покрова представлены в виде RGB-изображений, в каналах которых размещены амплитудные радиолокационные изображения за последние 3 даты съемок. Данный вид БПР позволяет получать информацию о границах, характеристиках (возраст, сплоченность и т. д) и динамике ледяного покрова. Это свойство крайне важно для обеспечения безопасности при навигации речных и морских судов, особенно, по Северному морскому пути. В виду зависимости проникающей способности радиоволн от их длины наибольшую информативность в данном случае имеют БПР, созданные на основе данных длинноволновых радиолокаторов (S-, L-, P-диапазонов). Рис. 2. Карта подтоплений на основе данных ASAR/ENVISAT 84 Раздел 1. Радиолокационная поляриметрия и интерферометрия. Радиометрия земных покровов В 2013 г. планируется провести работы по расширению номенклатуры БПР за счет автоматизации процесса классификации методом Клода-Поттье (H-a-α-классификация). В настоящее время это один из наиболее эффективных методов классификации природных и искусственных объектов, использующий поляриметрические данные. Также принято решение о доработке технологий создания БПР на основе данных итальянской системы Cosmo-SkyMed как ближайшего аналога перспективного российского комплекса радиолокационного наблюдения «Обзор-Р» [1-5].

Об авторах

М. А. Гусев

Научный центр оперативного мониторинга Земли ОАО «Российские космические системы»

Email: gusev_ma@ntsomz.ru
Россия, 127490, Москва, ул. Декабристов, 51/25

П. В. Денисов

Научный центр оперативного мониторинга Земли ОАО «Российские космические системы»

Россия, 127490, Москва, ул. Декабристов, 51/25

И. И. Кирбижекова

Институт физического материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук

Email: kirbizhekova@bk.ru
Россия, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 8

А. В. Дмитриев

Институт физического материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук

Россия, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 8

Список литературы

Дополнительные файлы