Методы космической радарной поляриметрии в исследовании земных покровов Арктического региона

Радарная поляриметрия – эффективный способ зондирования земной поверхности, основанный на исследовании отражательных свойств подстилающих покровов при различных комбинациях поляризации сигнала РСА на излучении/приеме. В данной работе проведено исследование информативности поляриметрических радиолокационных съемок территорий полуострова Ямал при решении задачи классификации подстилающих покровов Арктического региона. В качестве экспериментального материала использованы данные японского космического радара с синтезированной апертурой L-диапазона PALSAR-1/2, а также системы из 2 немецких радаров X-диапазона TANDEM-X. Съемки окрестностей Бованенково в поляриметрическом режиме проводились в различные сезоны года в период с 2014 по 2016 г. В качестве инструмента анализа поляриметрических данных были использованы такие методы поляриметрической декомпозиции, как разложение Паули и Клауда-Потье, позволяющие выделить отраженные сигналы подстилающей поверхности с различными механизмами рассеяния.
Характерной особенностью территории Ямала является доминирование открытых почв и водных объектов, для которых, как показано в работе, характерно преобладание однократного (поверхностного) рассеяния. Растительные покровы выделяются благодаря дипольному рассеянию, а также двойному переотражению зондирующего сигнала. Объекты газодобывающей инфраструктуры также наиболее четко выделяются на картах двойного переотражения и дипольного рассеяния на фоне резкого снижения сигнала окружающих слабошероховатых поверхностей с однократным рассеянием.
Сезонные изменения радиофизических свойств поверхности схожи в обоих частотных диапазонах – при минусовых температурах исчезает дипольное рассеяние от растительности. Характер отражения от почв также претерпевает изменения: при замерзании почвы снижаются отражательные свойства открытых почв, что улучшает возможность мониторинга объектов инфраструктуры. Во всех рассмотренных примерах показана большая информативность данных L-диапазона по сравнению с данными X-диапазона.
Можно утверждать, что хотя методы поляриметрической декомпозиции являются полезным инструментом изучения природных сред региона и мониторинга объектов промышленной инфраструктуры.
Исследования проводятся при финансовой поддержке РФФИ, грант № 15-29-06003 офи-м.