Данные радиолокационного ДЗЗ в учебном процессе и научных исследованиях географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова

Радиолокационная съёмка обеспечивает регулярное получение данных независимо от освещенности поверхности, что критически важно для мониторинга сельского хозяйства, ледовой обстановки, наводнений и динамики городских территорий. Данные РСА (радиолокатора с синтезированной апертурой) не заменяют, а дополняют оптические снимки, предоставляя информацию о диэлектрических и геометрических свойствах поверхности, а в некоторых случаях — об объектах под покровом растительности или песков. При этом применение радиолокационных данных для решения географических задач требует комплексных навыков: понимания физических основ съёмки, владения методами обработки и способности к географической интерпретации результатов. В связи с возрастающими возможностями радиолокационных съемок Земли возрастает и спрос на специалистов-географов, владеющих методами работы с этими данными.
Опыт работы с радиолокационными данными в лаборатории аэрокосмических методов кафедры картографии и геоинформатики МГУ насчитывает более чем 30-летнюю историю. В основном это –«точечные» научные исследования для оценки возможности применения радиолокационных данных при картографировании различных объектов (береговая линия Каспийского моря в районе дельты Волги и сельскохозяйственные земли в дельте Волги, динамика рельефа Толбачинского дола (Камчатка), современные природно-территориальные комплексы арктического острова Котельный и др.). Причем выбор районов для исследования диктовался наличием доступных данных, среди которых следует назвать SIR-C/X-SAT, Envisat ASAR, ALOS PALSAR, Radarsat 1 и 2, Sentinel-1.
Накопленный опыт работы с данными РСА стал основой разработки научно-методических основ преподавания работы с радиолокационными данными. Система преподавания работы с радиолокационными данными на кафедре картографии и геоинформатики географического факультета МГУ включает несколько уровней. Основы радиолокационной съёмки и дешифрирования радиолокационных снимков интегрированы в курсы «Основы дистанционного зондирования», «Цифровая фотограмметрия» и «Дешифрирование аэрокосмических снимков». В магистратуре – в курс «Космическое картографирование». Учебная программа магистров второго года обучения включает специализированный курс «Данные радиолокационного зондирования для тематического картографирования». Таким образом, за весь период обучения студент приобретает навыки обработки и анализа радиолокационных данных от основ до тематической обработки.
Учебные программы включают набор практических заданий. На уровне бакалавриата на практических занятиях выполняется предварительная обработка радиолокационных снимков, обработка небольших фрагментов снимков для решения тематических задач (состояние сельскохозяйственных земель, дешифрирование кромки льда, мониторинг наводнений и др.). В магистратуре предусмотрено выполнение индивидуальных тематических проектов с полным циклом обработки радиолокационных данных от подбора данных и предобработки до тематической интерпретации, включая использование серверных мощностей и коммерческого ПО (SARScape, полученных в рамках инфраструктуры Центра коллективного пользования «Геопортал» МГУ).
Несмотря на наличие учебников и учебных пособий по радиолокации на русском языке (Верба и др., 2010, Захаров и др., 2012, Коберниченко и др., 2013, 2017), они в основном описывают принципы построения систем и методы обработки сигналов в космических радиолокаторах с синтезированной апертурой антенны, а вопросам применения данных уделено гораздо меньше внимания.
Опыт кафедры картографии и геоинформатики географического факультета МГУ им.М.В.Ломоносова по созданию собственных наглядных пособий использован при разработке справочно-наглядного электронного пособия по использованию радиолокационных данных (https://rusneb.ru/catalog/000200_000018_RU_NLR_BIBL_A_011689733/?ysclid=mh1vmmt88h482113870). Разработанное пособие описывает ключевые особенности радиолокационной съемки, которые следует учитывать при тематическом картографии. Однако развитие технологий радиолокационной съемки и методов обработки данных обусловливает необходимость создания нового учебного пособия, включающего практические работы по таким направлениям как интерферометрическая обработка, поляриметрический анализ.
Образовательный процесс тесно связан с прикладными научными исследованиями, проводимыми на факультете (мониторинг опасных процессов, анализ ледовой обстановки, городская среда), что позволяет студентам получить навыки обработки радиолокационных данных на примере реальных задач в рамках курсовых и дипломных работ.
Исторически развитие методов обработки РСА-данных в университетской среде связано с использованием зарубежных спутниковых группировок - в последние годы с привлечением данных Sentinel-1 и открытого программного обеспечения SNAP. Сегодня стратегической задачей является перенос накопленного экспертного и методического опыта на отечественную спутниковую платформу «Кондор-ФКА» для обеспечения независимости и технологического суверенитета в области ДЗЗ.