Сборник тезисов докладов шестнадцатой Всероссийской открытой конференции "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса", Москва, ИКИ РАН, 2018 год

(http://smiswww.iki.rssi.ru/d33_conf)

Влияние истинного уровня шума (NESZ) РСА Radarsat-2 на эффективность детектирования типов масляных пленок

Ивонин Д.В. (1)
(1) Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва, Россия
В работе представлены результаты анализа влияния уровня теплового шума (NESZ, the noise equivalent sigma zero) РСА Radarsat-2 на эффективность детектирования типов масляных пленок. В зависимости от моды зондирования, и угла зондирования уровень NESZ РСА Radarsat-2 может меняться в пределах от -32 до -38дБ. При этом, в зависимости от погодных условий на море, угла зондирования и наличия нефтяных пленок на поверхности моря уровень рассеянного и принятого радаром сигнала может варьироваться от -16дБ до –40дБ. Таким образом, соотношение сигнал/шум (имеется ввиду тепловой шум NESZ) для условий зондирования поверхности моря может оказаться близким к 0дБ, а в области нефтяных пленок и менее 0дБ. Проведенные исследования (Ivonin et al., 2016, Alpers et al., 2017; Ивонин и др., 2017) показали, что уровень сигнал/шум близкий к 0дБ и хуже является достаточно распространенной ситуацией и, поэтому, может значительно искажать результаты обработки (в частности, поляриметрической) радиолокационных данных, если исследователи не принимают в расчет его влияния. Как правило, для избежания искажения результатов обработки вследствие шума, исследователи (Skrunes et al., 2015) стараются использовать данные с хорошим соотношением сигнал/шум лучше 5дБ (Ivonin et al., 2016). Что приводит к потере большого количества зашумленных данных.
Радиометрическая точность (декламируемая) определения операторами спутниковых РСА уровня шума NESZ составляет 1 дБ. В работе показывается, что такая точность 1дБ является недостаточной, если используются данные с уровнем сигнал/шум хуже 0дБ. Это демонстрируется на примере поляризационного параметра RND (от англ. relative Resonant to Nonresonant signal Damping), введенного в (Ivonin et al., 2016) для вычисления в области нефтяных пленок количественных характеристик для подавления или увеличения сигналов различной физической природы: вызванных капиллярной рябью длиной несколько сантиметров или обрушениями волн.
Для улучшения характеристик метода RND при работе с зашумленными данными и улучшения точности определения уровня шума NESZ был применен кросс-корреляционный метод восстановления истинного шума, предложенный в (Hajnsek et al., 2003). В работе (Brekke et al., 2016) было показано, что данный метод обладает улучшенной точностью по сравнению с точностью 1дБ от спутниковых операторов. В настоящей работе демонстрируются улучшения характеристик поляризационного метода RND при различении масляных пленок различной природы, связанные с применением кросс-корреляционного восстановления истинного шума.

Работа выполнена при поддержке проекта РФФИ № 18-55-20010.

Ключевые слова: поляриметрические методы, уровень шума, NESZ, нефтяные пленки, Radarsat-2
Литература:
  1. Alpers, W., B. Holt, and K. Zeng. (2017). Oil spill detection by imaging radars: Challenges and pitfalls, Remote Sensing of Environment, 201, 133-147.
  2. Brekke, C., C. E. Jones, S. Skrunes, B. Holt, M. Espeseth and T. Eltoft: Cross-Correlation Between Polarization Channels in SAR Imagery Over Oceanographic Features, IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, vol. 13, no. 7, pp. 997-1001, July, 2016.
  3. Ivonin D.V, Skrunes S., Brekke C., Ivanov A.Y. Interpreting sea surface slicks on the basis of the normalized radar cross-section model using RADARSAT-2 copolarization dual-channel SAR images // Geophysical Research Letters. 2016. V. 43. No. 6. P. 2748-2757.
  4. Ивонин Д. В., Иванов А. Ю. О классификации пленочных загрязнений моря на основе обработки поляризационных радиолокационных данных спутника TerraSAR-X //Океанология. – 2017. – Т. 57. – №. 5. – С. 815-829.
  5. Hajnsek I., Pottier E., Cloude S. R. Inversion of surface parameters from polarimetric SAR //IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. – 2003. – Т. 41. – №. 4. – С. 727-744.
  6. Skrunes S., Brekke C., Eltoft T., Kudryavtsev V. Comparing near coincident C- and X-band SAR acquisitions of marine oil spills // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2015, V. 53. No. 4. P. 1958-1975.

Дистанционные методы в геологии и геофизике

366