Особенности алгоритмов и программ определения геофизических параметров Земли по данным дистанционного зондирования при помощи радиоинтерферометрической системы

При дистанционном зондирования Земли радиотепловое излучение Земли измеряется косвенно, по корреляционным функциям сигналов всех пар элементарных антенн разреженной антенной системы. При этом получается сразу изображение исследуемого участка поверхности Земли, но требует специфического подхода для определения геофизических параметров по таким измерениям (Смирнов и др., 2022). На основе анализа особенностей восстановления геофизических параметров нами разработан ряд алгоритмов и программных модулей, позволяющих учесть особенности задачи.
Поскольку антенна радиоинтерферометрической системы не является сплошной и, соответственно, имеет относительно небольшую эффективную площадь, ошибки измерений функции видности при восстановлении радиояркостных температур усиливаются примерно в 20-30 раз в зависимости от ее конфигурации. Таким образом для определения геофизических параметров Земли с приемлемой точностью требуется адекватная регуляризация задачи на основе априорных данных.
Алгоритмы восстановления поля радиояркостных температур Земли обычно используют быстрое преобразование Фурье. Это позволяет существенно ускорить работу программ, но при этом применить регуляризацию бывает очень сложно.
Использование алгоритмов обращения аппаратной матрицы формирования функции видности более удобно для этих целей, хотя требует более существенных вычислительных затрат. Регуляризацию решения при этом можно выполнять путем использования статистических характеристик радиояркостных температур, рассчитанных по радиофизическим моделям зависимости радиояркостных температур Земли от априорных статистических характеристик геофизических параметров.
Для ускорения процесса получения геофизических параметров возможно формирование матрицы преобразования, по которой будут восстанавливаться искомые параметры в виде произведения аппаратной матрицы формирования функции видности и матрицы, описывающей зависимости радиояркостных температур Земли от геофизических параметров.
Для использования в перспективных разработках радиоинтерферометрических систем ДЗЗ разработаны следующие программные модули:
- Моделирования радиоинтерферометрических измерений (Смирнов, 2022)
- Восстановления радиояркостных температур путем обратного преобразования Фурье
- Восстановления радиояркостных температур путем обращения матрицы, описывающей преобразование сигналов в приборе
- Расчета радиояркостных температур системы океан –атмосфера по нескольким моделям
- Определение интегральных параметров атмосферы по спектральным измерениям в области 22 ГГц
- Восстановления профиля влажности атмосферы по спектральным измерениям в области 22 ГГц
Данные модули позволяют развить методики обработки радиоинтерферометрических измерений. Качество расчетов радиояркостных температур атмосферы оценивалось путем сравнения с натурными спектральными измерениями ее радиотеплового излучения.

Работа выполнена в рамках Государственного задания № 075-00395-24-03.