Влияние сезонных эффектов на положение эффективного фазового центра радарного сигнала, отраженного растительными покровами

Радиолокационная интерферометрия широко применяется для построения цифровых моделей рельефа, а также для оценки мелкомасштабных смещений снимаемой поверхности за время между съёмками. Ключевой измеряемой величиной в обоих случаях является разность фаз сигналов. В случае наличия в зоне съёмки полупроницаемых для радиосигнала сред (таких, как, например, растительность) результаты фазовых измерений могут изменяться в зависимости от состояния растительности, погодных условий, времени года. Таким образом, изменения отражающих свойств среды могут повлиять на положение эффективного фазового центра рассеяния сигнала, вследствие чего к разности фаз добавится дополнительная составляющая, которая может быть неверно интерпретирована как перепад высот рельефа или сдвиг поверхности.

В настоящей работе была построена 21 интерферограмма по данным ALOS PASAR 2006-2010 гг., из которых 10 пар «зимних» (обе даты съёмки приходятся на холодное время года), 6 пар «летних», и 5 смешанных пар со съёмками из разных сезонов. Интервалы между съёмками – 46 суток и кратные величины. Исследуемая территория представляет собой фрагмент леса и соседних территорий вблизи побережья озера Байкал, у устья реки Селенги.

В полученных интерферограммах были измерены величины разности фаз на фрагменте леса и прилегающем участке открытой (безлесной) поверхности, после чего эти значения были пересчитаны в локальные относительные высоты с учётом величины базы интерферометра (составившей от 266 км до 3709 км в обработанных парах). Учитывая тот факт, что при обработке проводился этап вычитания цифровой модели рельефа, построенной по данным SRTM, полученная разность высот должна демонстрировать различия в глубине проникновения радиосигнала L-диапазона (PALSAR) и X-диапазона(SRTM), а также наличие/отсутствие зависимости этой разницы от времени года, в которое проводились съёмки.

Полученные результаты показывают, что в зимнее время измеренные разности фаз наиболее стабильны, и среднее значение разницы высот составляет 4.5 м при стандартном отклонении 5.6 м, тогда как летние разности высот демонстрируют стандартное отклонение 17.2 м, что показывает значительно больший разброс в летних измерениях и снижает их достоверность (среднее значение разности высот летом - около 8 м). Наиболее вероятной причиной этого является активный рост молодых деревьев в период летней вегетации, из-за чего происходит смещение эффективного фазового центра рассеяния вверх.

Предварительные итоги работы:
- предположение об изменении положения эффективных фазовых центров рассеяния в разные сезоны подтвердилось;
- зимние съёмки показывают более стабильные результаты;
- для лучшей оценки летних изменений необходимо проводить больше измерений с меньшим интервалом во времени (это позволит, например, планируемая миссия ALOS-2).