Использование двухполяризационных радарных данных при мониторинге паводков и наводнений

Оперативный мониторинг паводков и наводнений на основе спутниковых данных обеспечивает органы управления и ЧС важной информацией о текущем состоянии паводковой обстановки, на основании которой проводится оценка потенциальной опасности паводков и планирование проведения противопаводковых мероприятий, а при необходимости и спасательных работ. Очень часто прохождение паводка сопровождается многодневной высокой облачностью, что делает необходимым при сильных паводках привлечение радарных данных, которые благодаря своей низкой чувствительности к погодным условиям являются важнейшим источником информации в этот период.
Полагается, что водные объекты имеют плоскую зеркальную поверхность, которая обладает малой отражательной способностью в направлении луча радара. В результате чего, водные объекты выглядят темными вследствие низкого отражательного отклика, в отличие от других типов поверхности. Но на практике, даже при соблюдении такого важного параметра как угол съемки, не всегда удается получить контрастное изображение из-за различных природных факторов природных факторов и неоднородности самой воды. Например, в одних случаях она граничит с сильно увлажненными почвами, в других над поверхностью воды выступают объекты инфраструктуры или природные объекты, что в свою очередь мешает выделению водных объектов.
В настоящее время при космическом мониторинге паводков обычно применяется методика картирования водных объектов с использованием однополяризационных радарных данных с HH или VV поляризацией. В данной работе рассматривается возможность использования для выделения водных объектов двухполяризационных радарных данных. При этом была проведена оценка оптимальных порогов выделения водных объектов для мониторинга паводков при различных углах съемки и поляризациях радарных данных X и С диапазонов.
Исследования проводились на примере паводкового сезона 2015 года в Акмолинской и Павлодарской областях Казахстана в долинах рек Ишим, Нура и Иртыш. Для этих территорий картирование водных объектов проводилось с использованием двухполяризационных радиолокационных снимков со спутников TerraSAR-X в режиме StripMap (пространственное разрешение 3 м, радиометрическое 14 бит) с двойной поляризацией (VV/HH, или HH/HV, или VV/VH) и Sentinel-1A в режиме IWS (пространственное разрешение 25 м, радиометрическое 8 бит) с двойной поляризацией VV/VH. Результаты выделения водных поверхностей по радарным данным анализировались совместно с результатами, полученными на основе оптических данных низкого разрешения MODIS (разрешение 250 м) и среднего разрешения Landsat-8 (разрешение 30 м).
Работа выполнена в рамках Целевой научно-технической программы «Прикладные научные исследования в области космической деятельности» Республики Казахстан по теме «Разработать технологии и методы космического мониторинга предупреждения и контроля паводков, наводнений и нефтяных разливов на основе методов радарной поляриметрии».