Войти на сайт
МЕЖДУНАРОДНЫЕ ЕЖЕГОДНЫЕ КОНФЕРЕНЦИИ
"СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО
ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА"
(Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, природных и антропогенных объектов)

Одиннадцатая Всероссийская открытая конференция "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса"

XI.B.115

Применение радарной спутниковой интерферометрии для мониторинга смещений природных объектов: достижения и перспективы

Михайлов В.О. (1), Василейский А.С. (2), Карелов А.И. (2), Киселева Е.А. (1), Дмитриев П.Н. (1), Голубев В.И. (1), Смольянинова Е. И. (1), Тимошкина Е.П. (1), Хайретдинов С.А. (1)
(1) Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта, РАН
(2) Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте (ОАО «НИИАС») – дочернее общество ОАО «РЖД»
Методы радиолокационной спутниковой интерферометрии находят все большее применение для мониторинга состояния протяженных инфраструктурных объектов топливно-энергетического и транспортного комплекса, в том числе, объектов железнодорожной инфраструктуры, расположенных в зонах потенциально опасного воздействия геодинамических процессов.
Метод устойчивых отражателей (PS от англ. Persistent Scatterer) – один из наиболее распространенных при дифференциальной интерферометрической обработке радиолокационных данных - успешно используется для мониторинга смещений техногенных высоко когерентных объектов по данным спутниковых радаров с синтезированной апертурой (РСА). Однако, выявление PS на участках с развитым вегетационным покровом, особенно по сериям снимков в X диапазоне, затруднено в силу специфики взаимодействия коротковолнового радиолокационного сигнала с растительным покровом. Зачастую это ограничивает область практического применения данного метода при мониторинге протяженных объектов, подверженных экзогенным геодинамическим воздействиям в предгорных и горных районах и зоне распространения многолетнемерзлых пород. Низкий уровень когерентности не позволяет контролировать развитие геодинамических процессов на зелесенных склонах, существенная часть которых может быть подвержена оползневым процессам. Зоны развития криогенных процессов в силу малой урбанизации и хозяйственного освоения территорий также зачастую характеризуются крайне низкой плотностью распределения техногенных объектов, устойчиво выделяемых в качестве PS.
Основополагающей идеей при выделении природных PS является предположение о том, что поле деформаций коррелированно как по пространству, так и по времени. Действительно, разность фаз на парной интерферограмме определяется смещением отражающего объекта и четырьмя компонентами помехи. Первые две - это атмосферные задержки и орбитальные ошибки, которые коррелированны по пространству, но не по времени. Третья компонента - это ошибки цифровой модели рельефа (ЦМР), которые коррелируют с пространственной базовой линией радарных снимков относительно снимка-мастера и могут быть эффективно подавлены. В четвертую группу входят все остальные неучтенные помехи, которые полагаются некоррелированными ни во времени, ни в пространстве. Если устранить сначала компоненты, высокочастотные по пространству, а затем и высокочастотные шумы во временных рядах, то все четыре компоненты помехи будут подавлены и останется длиннопериодная по пространству и по времени компонента, которая отражает сглаженную деформационную составляющую в разности фаз. Ясно, что успех идентификации PS определяется тем, насколько эффективно построены процессы фильтрации и насколько удачно выбраны соответствующие параметры фильтров. Для выделения коррелированного деформационного сигнала в частности, применяются полосовые фильтры, весовые осреднения в скользящих окнах, статистики Колмогорова-Смирнова и др.
Кроме того, данные спутниковых радаров, работающих в C и L диапазонах (ERS, ENVISAT, ALOS) более устойчивы к влиянию растительного покрова и атмосферных помех, чем данные Х диапазона (TerraSAR, COSMO-SkyMed). Правильный выбор критериев для идентификации PS и частотного диапазона съемки во многом определяют успех мониторинга смещений на природных объектах.
В докладе будут рассмотрены результаты анализа смещений оползневых склонов, как открытых и частично застроенных, так и покрытых густой растительностью. Будет выполнен анализ результатов, полученных с применением РСА данных различных диапазонов и различных подходов к подавлению помех. Также будут рассмотрены перспективы развития методов мониторинга природных объектов, связанные с предстоящим запуском спутников ALOS-2 и Sentinel-1.

Технологии и методы использования спутниковых данных в системах мониторинга

103