9.12 Радиолокационная интерферометрия

Радиолокационная интерферометрия представляет собой метод обработки радиолокационных изображений, позволяющий анализировать разности фаз между двумя радиолокационными изображениями, полученными с очень короткого базиса съемки (порядка 200-300м при высоте съемки около 780км).

Съемка может выполняться одновременно двумя антеннами или одной антенной последовательно. В любом случае величина базиса съемки В должна быть известна с высокой степенью точности

На рис.21 показана геометрия радиолокационной интерферометрии.

Рис. 21

Здесь D₁, D₂ – наклонные дальности до точки местности; S₁, S₂ - точки излучения радиоимпульсов; В – базис съемки; α – наклон базиса съемки; H- высота съемки; h - высота точки местности М.

Из рис. 21 следует, что

(1)

Все величины, входящие в (1) известны, за исключением угла φ, который и определяется по этой формуле. Тогда

(2)

Точность определения высоты точки местности по (2) относительно низкая и зависит прежде всего от точности определения наклонных дальностей. Для космической съемки это метры.

Обозначим через ∆D разность наклонных дальностей, тогда интерферометрическая фаза, которая регистрируется, может быть вычислена как:

, (3)

а

, (4)

где , а - длинна волны.

Вычислив по (4) угол φ можно снова вычислить высоту точки по (2).

В данном случае точность будет значительно выше, так как может быть определена с миллиметровой точностью. Точность высот точек, которая может быть достигнута, зависит от величины шума интерферометрической фазы :

(5)

Из формулы (5) следует, что чем больше компонента базиса В₀, тем лучше разрешение по высоте. Однако существует критический максимум базиса съемки, при котором интерферометрия становится невозможной:

(6)

где - разрешение по дальности радиолокационной системы.

Например, для спутниковой радиолокационной системы Envisat длинна критического базиса около 1100м.

Современные радиолокационные съемочные системы для каждого пикселя регистрируют амплитуду и фазу. Амплитуда, как правило, используется для формирования плотности радиолокационного изображения. Изображение фазы используется в радарной интерферометрии.

Радиолокационные голограммы

Радиолокационное

изображение 1

Радиолокационное

изображение 2

интерферограмма

Информация о фазе

Информация о фазе

Цифровая модель рельефа

Рис.22

На рис. 22 схематично показана технология обработки радиолокационных изображений с целью построения цифровой модели рельефа описанным выше методом интерферометрии.

В 2000 году была создана цифровая модель рельефа для 80% всей суши земного шара по радиолокационным космическим снимкам (SRTM mission) с точностью м.

Радиолокационная интерферометрия часто применяется для оценки изменений рельефа, вызванных различными причинами, например, сейсмическими подвижками, деформация поверхности, вызванная разработкой месторождений нефти, газа и т.д. Это направление называется дифференциальной интерферометрией.

Метод позволяет измерять деформации поверхности с точностью долей длинны волны радиолокационной съемочной системы, т.е. с точностью порядка нескольких миллиметров.

Принципиальное преимущество дифференциальной радиолокационной интерферометрии перед другими методами мониторинга вертикальных деформаций заключается в возможности прямой фиксации изменений рельефа, произошедших между съемками.