З

Задание 82_Рад_лок 2011_новоеRadarsat2

адание 8. Изучение особенностей изображения земных объектов на радиолокационных снимках

Введение.

Исследования Земли в радиодиапазоне длин волн занимают особое место, поскольку радиоволны имеют большую, по сравнению с оптическими волнами, проникающую способность, они почти не поглощаются и не рассеиваются облаками, что позволяет получать характеристики земной поверхности и расположенных на ней объектов независимо от времени суток, уровня освещенности, в любых метеорологических условиях и при больших дальностях наблюдения. Использование радиоволн позволяет получать информацию о земных объектах, недоступную при использовании других съемочных систем (геометрические характеристики поверхности, влажность, диэлектрические свойства), а также, благодаря высокой проникающей способности, о подповерхностных слоях. Применение радиолокационных методов при изучении и картографировании земной поверхности происходит по двум различным направлениям вследствие того, что при обработке радиосигнала возможно получение информации как о расстоянии, пройденном электромагнитной волной, так и об интенсивности отраженного сигнала. «Метрическая» составляющая сигнала используется для создания цифровых моделей рельефа поверхности, выявления смещений в рельефе. Интенсивность отраженного сигнала - «яркостная» составляющая – позволяет получить радиолокационные изображения, на которых различия в яркости определяются свойствами объектов, что позволяет распознавать объекты или их состояние аналогично дешифрированию снимков в световом диапазоне.

Радиолокационное изображение передает особенности местности в зависимости от способности земных объектов рассеивать и отражать радиоволны, излучаемые передающей антенной. Изображение получается в результате преобразования интенсивности вернувшегося радиосигнала, полученного приемной антенной (числового значения обратного рассеяния) в числовое значение яркости. Чем больше величина обратного рассеяния сигнала участком поверхности, тем сильнее сигнал на входе приемника, и тем больше яркость пиксела, соответствующего этому участку на снимке. Величина обратного рассеяния зависит не только от свойств поверхности – шероховатости, влажности, диэлектрических характеристик, но и от параметров зондирующего излучения – длины волны, поляризации, угла зондирования. Для исследований земной поверхности используются длины волн от 1 см до 1 м.

Помимо использования разных диапазонов длин волн для повышения информативности радиолокации при исследованиях Земли используется также такое свойство радиоволн как поляризация, т.е. направленность колебаний в определенной горизонтальной (H) или вертикальной (V) плоскости. Разные виды поляризации радиоволн несут дополняющую информацию об особенностях объектов, что находит отражение на снимках в виде различий в яркости изображения одного и того же объекта, полученного при разных поляризациях. Влияние поляризации сигнала на особенность получаемого радиолокационного изображения проявляется в том, что в общем случае интенсивность обратного сигнала практически от всех видов земных объектов выше при согласованной вертикальной поляризации (VV), чем при горизонтальной (HH) и особенно кросс-поляризациях (VH и HV). Радиолокационные изображения, получаемые при разной поляризации сигнала на излучение и прием (кросс-поляризация) передают более «тонкие» различия в свойствах объектов, однако ослабление принимаемого сигнала может сделать неразличимыми некоторые гладкие объекты.

Специфической особенностью радиолокационных снимков является наличие мелкой зернистости изображения, которую обычно называют спекл-шум. Он возникает вследствие интерференции сигналов, пришедших от различных точек поверхности.

Разрешение радиолокационных изображений различается в зависимости от технологических особенностей радиолокационных систем. Однако настройка современных радиолокаторов, ведущих съемку земной поверхности, позволяет изменять режимы съемки, в результате чего пространственное разрешение может быть изменено более чем в 10 раз. Соответственно меняется и охват территории. Например, съемка RADARSAT-2 в обзорном режиме (ScanSAR-Wide) осуществляется с разрешением 100 м, а в режиме точной прицельной съемки (Ultra-Fine) – 3 м.

Таблица