Сведение лучей визирования "высокочастотных" каналов МТВЗА-ГЯ

Антенная система МТВЗА-ГЯ представляет собой однозеркальную антенну с боковым облучением параболического зеркала размером 0.65 м. Групповой многочастотный антенный облучатель включает четыре рупора, каждый из которых оптимизирован в диапазоне 10.6 – 23.8; 31.5 – 48; 52 – 91 и 183 ГГц. Оптические оси антенных лучей радиометрических каналов ориентированы таким образом, что они являются образующими конуса сканирования с углом при вершине 53.3°. Расхождение антенных лучей, которое обусловлено применением группового облучателя, находится в пределах углов ±6.5°.
Имеющееся угловое расхождение приводит к тому, что частотные каналы, отнесенные к разным облучателям, в фиксированный момент времени наблюдают различные элементы поверхности. Существующие методы решения обратных задач пассивной радиометрии базируются на предположении о наличии синхронных многочастотных наблюдений выделенного элемента земной поверхности. Таким образом, имеющиеся расхождения (пространственные и временные) между лучами визирования требуется устранять.
Пространственное расхождение может быть легко скорректировано для низкочастотных (поверхностных) каналов прибора МТВЗА-ГЯ по методике, описанной в (Садовский, Сазонов, 2022). При этом введение корректирующих углов крена, тангажа и рыскания, определенных для частотных каналов ниже 37 ГГц (Садовский, Сазонов, 2023), в алгоритм географической привязки МТВЗА-ГЯ (Садовский, Сазонов, 2022) позволило обеспечить точность их (каналов) привязки на уровне 4.5 км, однако качество географической для канала 91.65 ГГц оказалось существенно хуже. Характер наблюдаемых ошибок свидетельствует о том, что для данного частотного канала характерно не только расхождение по углу рыскания (азимут), но и существенно отличные значения угла тангажа (по предварительным оценкам – более 1°).
Более того, провести привязку канала 91.65 ГГц можно по схеме, аналогичной применяемой для низкочастотных (поверхностных) каналов МТВЗА-ГЯ, невозможно. Как показано в работe (Wiebe et.al., 2008) аналогичный метод работает для прибора AMSR-E при наличии измерений на горизонтальной поляризации на частоте 89 ГГц. К сожалению, у прибора МТВЗА-ГЯ на частоте 91.65 ГГц работает только вертикальная поляризация, поэтому применение упомянутой методики затруднено в силу малого контраста яркостных температур вода/суша и сильного влияния атмосферных явлений (паросодержание, капельная влага, осадки).
Таким образом, необходимо было разработать альтернативный подход/метод для выполнения географической привязки (определения поправочных углов крена, тангажа и рысканья) группы каналов 52 – 91 ГГц, которые используют общий рупор. Описанию процесса определения корректирующих геопривязку углов для частотного канала 91.65 ГГц МТВЗА-ГЯ и посвящена содержательная часть данной работы.
Для определения истинных углов визирования этой группы каналов в системе координат спутника-носителя «МЕТЕОР-М» №2-2 были использованы доступные результаты измерений на частоте 91.65 ГГц (вертикальная поляризация). Для этих целей был предложен подход, основанный на анализе особенностей пространственного распределения индекса рассеяния, являющегося вспомогательной функцией в задаче восстановления зон выпадения осадков по данным радиополяриметрических спутниковых измерений (Сазонов, 2023). Его применение позволило наглядно продемонстрировать отличие в направлении визирования группы каналов 52 – 91 ГГц по отношению к более низкочастотным. Полученные по результатам обработки измерений МТВЗА-ГЯ за 2020 год корректирующие углы составили: крен (-0,37±0,71)º, тангаж (-0,09±0,65)º и рыскание (-1,21±0,76)º.
Предложенный авторами метод количественной оценки качества геопривязки основан на составлении композитных изображений береговых линий, накапливаемых в пределах доступных измерений. Данный подход позволил не только получить требуемые показатели, но и выполнить коррекцию найденного угла тангажа, обеспечившую точность географической привязки на уровне 7,62 км. Включение предложенного подхода в процедуру автоматического определения углов ориентации группы частотных каналов 52 – 91 ГГц будет способствовать повышению точности их географической привязки, а также точности решения задач дистанционного зондирования их использующих. Также, предложенный алгоритм может быть использован для анализа данных следующих приборов серии МТВЗА.
Обобщая все результаты, авторы рекомендуют использовать следующие значения корректирующих углов для группы каналов 52 – 91 ГГц МТВЗА-ГЯ: крен (-0,37±0,71)º, тангаж (0,21±0,65)º и рыскание (-1,21±0,76)º.
По мнению авторов работы, затронутая в данной публикации проблема и поиск нестандартных подходов к ее решению свидетельствует о необходимости отказа от существующей системы аппаратного сведения лучей визирования МТВЗА-ГЯ при реализации новых приборов этой серии.

Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (тема «Мониторинг», госрегистрация № 122042500031-8).