Отделение влияния атмосферных помех от динамики земной поверхности на дифференциальных РСА интерферограммах

Дифференциальная РСА интерферометрия – мощное средство картирования земной поверхности с помощью радаров с синтезированной апертурой (РСА) с целью выявления динамики подстилающих покровов за время между съемками интерферометрических пар. Однако меняющиеся условия прохождения сигнала в атмосфере от космического радара до земной поверхности приводят к появлению дополнительного фазового набега, который может ошибочно интерпретироваться как смещения подстилающей поверхности.
Различают два вида атмосферных аномалий, приводящих к искажениям разности фаз на интерферограммах: тропосферные неоднородности, имеющие пространственный масштаб от сотен метров до десятков километров и находящиеся на высотах несколько километров, и ионосферные неоднородности размером десятки километров и более, расположенные главным образом в слое F на высотах 300-500 км. Вклад тропосферных неоднородностей в увеличение длины пути сигнала - первые сантиметры, а ионосферных – на порядок больше, в зависимости от метеоусловий в тропосфере или степени возмущенности ионосферы.
Наиболее часто наблюдаемая методами дифференциальной интерферометрии динамика земной поверхности имеет амплитуды сантиметрового масштаба, что сравнимо с атмосферным вкладом, отмеченным выше. Вследствие этого искажения разности фаз на интерферограммах из-за атмосферных неоднородностей могут быть ошибочно интерпретированы как динамика земной поверхности.
Предлагаемая методика распознавания атмосферных эффектов от динамики земной поверхности основана на том, что сигнал РСА получает дополнительный фазовый набег в атмосфере на некоторой ненулевой высоте в отличие от смещений фазы из-за подвижек подстилающей поверхности. Проводя специализированную обработку (синтез радиолокационных изображений) с различными значениями доплеровского сдвига частоты можно сформировать интерферограммы, полученные при различных углах наблюдения. Вследствие этого фазовые сдвиги из-за атмосферы на таких интерферограммах проецируются на различные участки земной поверхности (имеют различный параллакс) в отличие от фазовых сдвигов из-за динамики земной поверхности.
Работоспособность методики проверена в ходе обработки радиоголограмм японского РСА PALSAR по территории северного Прикаспия. На двух интерферограммах, синтезированных со значениями доплеровской частоты + 400 Гц и -400 Гц, выявлено взаимное смещение фрагментов фазовых картинок на несколько элементов изображения, что позволило оценить высоту повлиявших на фазу интерферограмм тропосферных неоднородностей в 2-3 км.