Анализ состояния программы SMAP и перспективы совместного использования радиометрических данных SMOS и SMAP

Технологии спутниковой микроволновой радиометрии по сравнению с другими методами ДЗЗ предоставляют возможность картировать влажность почв в глобальном масштабе с удовлетворительной точностью. Данные многоканального радиометра AMSR2 спутника GCOM-W1 пригодны для определения влажности тонкого (в единицы миллиметров) слоя почв. При этом влияние поверхностей неровностей на величину радиояркостной температуры даже на самых низких частотах работы AMSR2 значительно выше, чем в L-диапазоне. По этой причине наблюдается тенденция к снижению частоты радиометров используемых для глобального картирования влажности почв. В настоящее время на орбите функционируют аппараты SMOS (с 2009 г.) и SMAP (с 2015 г.) с радиометрами L-диапазона. Конструктивно радиометр SMOS представляет собой 2D-интерферометр, позволяющий проводить съёмку в диапазоне углов зондирования от 0 до 65 градусов. Радиометр SMAP работает в режиме кругового конического сканирования под фиксированным углом зондирования в 40 градусов. Размеры областей, попадающих в один пиксел радиометрических снимков SMOS (для угла зондирования 40 градусов) и SMAP, имеют близкие значения.
Сравнение радиометрических данных SMOS Level 1C и SMAР Level 1C для одной и той же территории показало, что на качественном уровне временной ход радиояркостных температур соответствует процессам, протекающим в поверхностном слое почв. Однако в отдельные моменты времени между данными SMOS и SMAP наблюдаются расхождения величиной до 20-25 К. Это объясняется ошибками в данных радиометра MIRAS аппарата SMOS, что связано с конструктивными особенностями инструмента. Данные радиометра SMAP содержат ошибки значительно реже. На данный момент на спутнике SMAP вышел из строя радиолокатор, что существенно ухудшило точность алгоритма этой программы в определении влажности поверхностного слоя почв. Кроме того, координаты узлов сетки, к которой привязаны пиксели SMAP Level 1C, разнесены на большее расстояние по сравнению с SMOS. Это затрудняет идентификацию мелких объектов и осложняет анализ радиометрических данных.
Нами предложена методика совместного использования данных двух радиометров, в которой данные SMAP используются в качестве эталонного признака при коррекции данных SMOS. Для этого угловые зависимости радиояркостной температуры SMOS аппроксимировались полиномом второй степени. В случае, если величина радиояркостной температуры, найденная с помощью аппроксимирующей функции, отличалась от величины измеренной SMAP более, чем на 5 К, данные SMOS признавались ошибочными. Процедура коррекции заключалась в сдвиге аппроксимирующего полинома по оси ординат до полного совпадения данных SMOS и SMAP.
Таким образом, данные SMAP, несмотря на ухудшение информативности, могут быть полезны при обработке данных SMOS.
Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ в рамках базовой части госзадания по проекту № 2014/336/1744.