Фрактальный анализ пространственных флуктуаций радиолокационной фазы

Исследована возможность использования пространственных флуктуаций радиолокационного изображения разности сополяризованных фаз для классификации земных покровов. С этой целью проведен сравнительный анализ алгоритмов расчета пространственной автокорреляции и метода вариограмм, основанного на расчете локальной фрактальной размерности. Установлено, что высокочастотные флуктуации (спеклы) искажают фрактальную структуру радарного изображения разности фаз, и по возможности необходимо уменьшать влияние спекл-шумов. Низкочастотные пространственные флуктуации возникают, как правило, вследствие неоднородности земной поверхности, поэтому должны учитываться при классификации и определении био и геофизических характеристик различных типов земной поверхности. Сравнение различных алгоритмов оценки пространственных вариаций разности сополяризованных фаз показало следующие результаты:
1. Гистограмма поля локальных фрактальных размерностей имеет три моды, что позволяет более надежно классифицировать земные покровы по степени неоднородности, в то время как алгоритмы построения автокорреляционного поля позволяют получить только одномодальное распределение яркостей изображения.
2. Кроме объемных неоднородностей, каковыми являются лесные сообщества, поле локальных фрактальных размерностей позволяет разделить шероховатые поверхности на три типа:
a. ровные поверхности с незначительными вариациями разности сополяризованных фаз около 00 (ровные однородные участки полей и зона радиолокационной тени);
b. мелко шероховатые поверхности с разностью фаз -1800 ÷ 00 (поля, луга, болота);
c. промежуточный тип поверхности со смешанными вариациями (мелкий кустарник, редкий лиственный лес с преобладающим диаметром ствола менее 12 см и с однородной подстилающей поверхностью в межгорных долинах).
Работа выполнена при частичной финансовой поддержке РФФИ (грант 05-02-97201).