Географическая интерпретация временных изменений когерентности по радиолокационным данным Sentinel-1 (на примере острова Котельный)

Когерентность – один из параметров, рассчитываемых в ходе интерферометрической обработки радиолокационных данных дистанционного зондирования Земли. С одной стороны, он может быть использован для оценки качества формируемых интерферограмм, влияющего на точность результатов такой обработки – моделей рельефа и смещений поверхности: по мере снижения значений когерентности падает надёжность итоговых измерений. В связи с этим одним из важных вопросов при использовании технологии интерферометрии с повторяющихся орбит является выбор оптимальных сроков радиолокационных съёмок, обеспечивающих минимизацию влияния факторов, снижающих когерентность. С другой стороны, когерентность может быть использована для получения информации о самой зондируемой поверхности: стабильная поверхность характеризуется высокими значениями когерентности, изменчивая, напротив, – низкими (Andra Baduge et al., 2016; Antonova et al., 2016; Zhang et al., 2018; Захаров, Захарова, 2019).
На примере двух участков арктического острова Котельный (архипелаг Новосибирские острова), расположенных в окрестностях метеорологических станций «Остров Котельный» и «Пролив Санникова» в пределах низменной равнины, покрытой тундровой растительностью, рассмотрены сезонные изменения значений когерентности, полученных на основе двухлетнего (май 2017 г. – июнь 2019 г., интервал между съёмками – 12 суток) набора спутниковых радиолокационных данных Sentinel 1B/C-band SAR на согласованной вертикальной поляризации. В течение всего исследуемого периода когерентность на этих участках варьировала в пределах 0,13…0,80. В течение холодного (с устойчивой отрицательной температурой воздуха, наличием устойчивого снежного покрова) и теплого (преимущественно с положительной температурой воздуха, отсутствием устойчивого снежного покрова) периодов колебания когерентности находились в диапазоне 0,4 (реже – 0,3)…0,8. В переходный период (при переходе температуры воздуха через 0ºС, формировании или сходе снежного покрова) наблюдалось резкое снижение когерентности до 0,2 и менее.
В докладе представлено детальное сопоставление значений когерентности с доступной дополнительной информацией: данными метеорологических станций (температурой воздуха, высотой снежного покрова и др.), а также значениями вегетационных индексов, полученными по спутниковым данным в оптическом диапазоне. Наряду с когерентностью по тестовым участкам рассмотрены изменения коэффициента обратного рассеяния. Показано, что по сравнению с когерентностью его значения подвержены меньшей изменчивости в течение холодного (варьирует в пределах 13… 14 дБ) и тёплого периодов ( 7… 9 дБ), резкие его изменения (до 5…7 дБ) наблюдаются только в переходный период. В целом это наблюдение делает когерентность важным дополнительным признаком, характеризующим состояние поверхности арктических территорий.
Работа выполнена в рамках темы Госзадания № АААА-А19-119022190168-8 и при поддержке РФФИ (проекты № 18-07-00816 и № 18-05-60221).