Нефтяные платформы на Каспии как стабильные радиолокационные отражатели

Радиометрическая стабильность радиолокатора с синтезированной апертурой (РСА) является важным показателем качества его работы. Этим обеспечивается надежное измерение отражательных свойств подстилающих покровов и мониторинг динамики изменения их состояния. Обычной практикой в дистанционном зондировании Земли является проведение радиометрической калибровки аппаратуры РСА с помощью специализированных эталонных отражателей — уголковых отражателей или активных приемо-передатчиков (транспондеров). Задача радиометрической калибровки — измерение сквозного коэффициента передачи измерительной системы (абсолютная калибровка) и мониторинг его стабильности во времени.
В ряде работ проводилась попытка использовать различные естественные точечные и протяженные объекты для радиометрической калибровки. Зачастую ЭПР таких объектов не может быть рассчитана исходя из модельных преставлений, однако она может быть оценена по измерениям других сенсоров с аналогичными параметрами, проводивших измерения в подобной геометрии съемки, что позволяет проводить интеркалибровку, а также мониторинг стабильности работы РСА. В данной работе исследуются возможности использования альтернативных конструкций для радиометрической калибровки РСА — морских нефтяных платформ в районе Нефтяных Камней на Каспии.
Материалом для анализа радиометрических свойств платформ являются данные японского космического РСА L-диапазона PALSAR, проводившего регулярную съемку области интереса в период с 2006 по начало 2011 г. В данной работе используются снимки, полученные в режимах FBS34.3 и FBD34.3. Угол обзора при работе РСА в этих режимах равен 34.3°, разрешение по дальности в первом случае равно 4.68 м, а во втором — 9.36 м. В первом режиме применялся согласованный режим на H-поляризации, а во втором – согласованный на H- и ортогональный на V-поляризации.
Изучение доминирующих механизмов рассеяния выполнялось по одному снимку, полученному в полнополяриметрическом режиме, позволяющем измерять полную матрицу рассеяния цели.
В результате анализа 14 снимков PALSAR в 2014 г. авторами были получены предварительные данные о стабильности отражений от нескольких нефтяных платформ и показано, что, по меньшей мере, 5 платформ имеют нестабильность ЭПР менее 0.5 дБ. В настоящей работе проведен анализ стабильности отражательных свойств 200 протяженных объектов нефтяной инфраструктуры в течение 4 лет по результатам анализа 22 снимков РСА PALSAR, полученных на HH-поляризации. ЭПР платформ как протяженных целей вычислялась путем интегрирования отраженного сигнала в прямоугольнике размером 80 пикселов по азимуту на 20 пикселов по дальности.
Необходимо отметить, что уровень отражения практически не меняется в течение года, он приблизительно одинаков в разных метеоусловиях, взволнованности морской поверхности, а также при различных значениях разрешения РСА по дальности, использовавшихся в течение 4 лет. Похожие результаты по стабильности получены нами также при анализе отражений от нефтяных платформ на перекрестной поляризации, хотя уровень отражения в этом канале РСА на 8-10 дБ ниже.
Нефтяные платформы на Каспии оказались перспективным средством мониторинга стабильности работы космических РСА — среди 200 изученных платформ около 80 имеют круглогодичную нестабильность отражения менее 0.5 дБ при средней интегральной ЭПР платформы порядка 38 дБм2. ЭПР платформ практически не зависела от времени года на интервале 4 лет.
Отражательные свойства водной поверхности в районе Нефтяных Камней на Каспии зимой не искажаются ледовыми покровами, что обеспечивает стабильность отражения сигнала платформой в течение всего года.
Таким образом, нефтяные платформы могут рассматриваться как удобное средство радиометрической калибровки и интеркалибровки космических РСА при условии съемки в повторяющейся геометрии наблюдения.