Сравнительный анализ дистанционных методов определения влажности почвенно-грунтовых покровов для оценки проходимости местности

Наибольшее распространение среди средств дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) для определения влажности почвогрунтов получили активные и пассивные радио-локаторы от мм- до дм-диапазона – радиолокаторы с когерентной (с синтезированной апертурой антенны (РСА)) и некогерентной (скаттерометры, высотомеры) обработкой и СВЧ-радиометры соответственно. Для СВЧ-радиометров с уменьшением влажности уве-личиваются коэффициенты микроволнового излучения, поступающего как от поверхно-сти, так и от слоев почвы на некоторой глубине (до 10-40 см в зависимости от длины вол-ны). Данные ДЗЗ, подобные результатам от многоканальных СВЧ-радиометров типа МТВЗА на космических аппаратах (КА) Метеор, MIMR на КА METOP, AMSU на КА NOAA, AMSR-E на КА Agua, имеющие разрешение 10-150 км, весьма востребованы для описания пространственно-временной структуры поля влажности почвы, оперативного картографирования продуктивной влаги и агрометеорологических факторов ее формиро-вания на значительных территориях. Однако для локального определения влажности поч-вогрунтов в целях оценки проходимости местности они недостаточно пригодны по про-странственному разрешению, следовательно, средствами ДЗЗ, адекватными решаемой за-дачи, являются РСА различного базирования.
Почва является многофазной полидисперсной средой и степень детальности опре-деления ее показателей зависит от тематической задачи ДЗЗ. На процессы влагообразова-ния в приповерхностном слое почве влияют многие факторы: количество выпавших осад-ков (дожди, роса, снег, иней); уровень грунтовых вод; формы микро- и мезорельефа, опре-деляющих интенсивность стока поверхностных вод и осадков; суммарное испарение (эва-потранспирация); климатические условия; состав почвенного покрова (гранулометриче-ский, органический) и травянистой и древесной растительности. Используемые многочис-ленные показатели водных свойств почвы – различные виды влагоемкости, водопрони-цаемости, водоудерживающих сил и форм влаги – интегрально можно выразить во влаж-ности (отношении весовых или объемных процентах количества воды в сухой почве).
На детальных радиолокационных изображениях (РЛИ) РСА метод определения влажности может быть основан на сравнении интенсивности пикселов, соответствующих почвенному покрову и эталонным объектам с известной эффективной площади рассеяния (ЭПР) для точечных или удельной ЭПР (УЭПР) для площадных объектов. С учетом рас-тительности, представляемой моделью «водяного облака», УЭПР участка поверхности представляется суммой УЭПР почвы, растительного покрова и составляющей, учиты-вающей многократное переотражение сигнала в толще растительности. В свою очередь, УЭПР почвы представляется линейной зависимостью от влажности, в которой коэффици-енты определяются шероховатостью и чувствительностью к влажности исследуемого типа почвы (ее комплексной диэлектрической проницаемостью). Зависимость интенсивности пиксела РЛИ от УЭПР соответствующего участка поверхности восстанавливается по ха-рактеристикам аналого-цифрового преобразователя и системы автоматической регулиров-ки усиления приемника РСА.
Данные РСА о влажности почвогрунтов являются динамической (изменчивой) составляющей оценки проходимости местности, а сведения об уклонах рельефа, пересеченности местности и плотности растительности – более статичной составляющей. Поэтому для комплексной оценки свойств местности с привлечением данных ДЗЗ необходимы цифровые топографические карты и специализированные геонформационные комплексы с набором типовых расчетных задач и базами данных об отражающих свойствах объектов поверхности в радиодиапазоне.