Сравнение возможностей мониторинга газопроводов в Заполярье по данным РСА L C диапазонов

Известно, что радиолокационные наблюдения подстилающих покровов, в том числе промышленной инфраструктуры? в Заполярье оказываются предпочтительны вследствие всепогодности, нетребовательности к условиям естественного освещения. Однако существуют и другие достоинства радиолокационной съемки, такие как повышенные контрасты отражения от элементов промышленной инфраструктуры по сравнению с естественными покровами. Несомненным преимуществом радиолокации является также возможность интерферометрических измерений рельефа и обнаружение динамики подстилающей поверхности вследствие, например, таяния мерзлых пород, морозного пучения и др.
Исследование возможностей радарной интерферометрии в докладе базируется на тестовом участке - коридоре газопроводов Ямбург-Ныда, основная часть которого построена в 1984-1995 гг. Здесь проложено 9 ниток газопроводов, которые идут по двум коридорам на расстоянии до 5 км. Рассматриваемый участок является самым северным в мире магистральным газопроводом и проходит последовательно по низкотемпературной мерзлоте 0-50 км, «вялой» мерзлоте 50-100 км и талым грунтам 100-190 км.
В работе использованы 15 интерферометрических пар данных радаров ERS-1 / ERS-2, а также 6 пар данных японского радара PALSAR. Сезонные вариации отражательных свойств естественных подстилающих покровов оказались одинаково сильными в обоих частотных диапазонах, однако элементы инфраструктуры газопровода, особенно бетонные якорные блоки, более четко видны на фоне окружающей поверхности на снимках L-диапазона.
Интерферометрическая когерентность более высока в L-диапазоне, вследствие чего интерферограммы в этом диапазоне заметно менее зашумлены для пар снимков, полученных на больших интервалах времени, в том числе и в разных сезонных условиях. Отражения от точечных ярких объектов типа бетонных блоков, буровых установок наиболее контрастно смотрятся также в L-диапазоне, что позволяет более надежно контролировать возможные подвижки этой инфраструктуры.
Очевидным недостатком сигналов длинноволнового диапазона является сильная зависимость условий их распространения от состояния ионосферы - вариации длины пути сигнала на ионосферных неоднородностях, которые нередки в ионосфере Заполярья, могут достигать нескольких дециметров. Такие вариации длины на синтезируемой апертуре приводят к расфокусировке изображения, смещению фрагментов снимка по азимуту и появлению дополнительного фазового набега на интерферограмме, что затрудняет выявление мелкомасштабных смещений отражающих покровов.
В целом, сравнение возможностей съемок в указанных частотных диапазонах показывает предпочтительность длинноволнового L-диапазона.
Исследования проводятся при финансовой поддержке РФФИ, грант № 15-29-06003 офи-м.