Особенности определения геофизических параметров Земли по радиоинтерферометрическим спутниковым измерениям

Методы радиоинтерферометрии или пассивного синтеза апертуры находят практические применения в области дистанционного зондирования Земли. Наиболее известным проектом является SMOS, где данный метод применен для определения солености океанов и влажности почв. Активно развиваются проекты по использованию СВЧ радиометров на геостационарных спутниках.
Основной особенностью радиоинтерферометрического метода является возможность использования разреженных антенных систем. При этом радиотепловое излучение Земли измеряется косвенно, по корреляционным функциям сигналов всех пар антенн (функции видности). Это обусловливает специфику определения геофизических параметров Земли по таким измерениям.
Для восстановления поля радиояркостных температур Земли используется 2 основных метода: это двумерное преобразование Фурье, измеренной функции видности, и обращение матрицы для дискретизированного представления взаимосвязи радиотеплового поля и функции видности. Анализ особенностей этих методов показал, что преобразование Фурье работает быстрее, но матричный метод является более гибким. В докладе приводятся примеры численного моделирования восстановления поля радиояркостных температур обеими методами.
Моделирование показало, что ошибки измерений функции видности при восстановлении радиояркостных температур усиливаются примерно в 20-30 раз в зависимости от конфигурации антенной системы. Для улучшения точности восстановления требуется регуляризация задачи на основе априорных данных. Одним из подходов к решению данной задачи может быть прямое восстановление геофизических параметров Земли и регуляризация на основе их статистических характеристик. Матрица преобразования, по которой будут восстанавливаться искомые параметры может быть представлена как произведение аппаратной матрицы формирования функции видности и матрицы, описывающей зависимость радиояркостных температур Земли от геофизических параметров.
Для повышения точности измерений возможно также накоплении сигналов за большой промежуток времени. При этом могут изменяться характеристики исследуемого объекта. Для учета этих изменений можно использовать информацию, содержащуюся во временных рядах. В докладе приводятся примеры результатов применения разработанной методики на примере обработки данных СВЧ спектрометра.
Работа выполнена в рамках государственного задания и частично поддержана РФФИ (проект № 20-07-00200 А)