Влияние окружающей среды на измерения рельефа поверхности Земли РСА интерферометрами с мягкой базой

Космическая радарная интерферометрия – высокопроизводительное средство детального картирования рельефа и выявления динамики длины пути зондирующего сигнала вследствие смещения отражающей поверхности и вариаций коэффициента преломления по трассе прохождения сигнала. Различают интерферометрию с помощью двухантенного интерферометра или квазиодновременную съемку поверхности с помощью тандемной группировки, и двухпроходную съемку одноантенной системой или съемку интерферометром с мягкой базой. Мелкомасштабные флуктуации длины пути в последнем варианте съемки могут быть причиной больших, порядка десятков-сотен метров, ошибок измерения рельефа.
В данной работе сделана попытка систематизации природных факторов, влияющих на фазовые измерения в радарной интерферометрии с мягкой базой и оценок скорости изменения длины пути сигнала на примере территории дельты реки Селенги в Забайкалье. В качестве экспериментального материала использованы данные японского космического радара L-диапазона PALSAR-2, полученные в период с конца 2014 года по середину 2017 года. Это снимки высокого разрешения на HH и HV поляризации, покрывающие в выбранном маршрутном режиме съемки участок поверхности 60*60 км. Особенностью этой японской радарной миссии было то, что орбита спутника удерживалась в пространственной трубке 0.5 км относительно Земной поверхности, в результате чего длина интерферометрической базы для пары повторяющихся снимков не превышает 0.5 км. Для большинства интерферометрических пар зимы 2014-2015 годов характерен период времени между съёмками 14 дней, типовой интервал между съемками в другое время – 1.5-2 месяца.
Наиболее яркими выявленными в ходе обработки эффектами, приводящими к росту фазовых шумов и потере информации о разности фаз, являются эффекты временной декорреляции вследствие резкого изменения диэлектрических свойств подстилающей поверхности при таянии-замерзании снежных покровов, изменения мелкомасштабной шероховатости поверхности в ходе полевых и хозяйственных работ. Систематическое смещение локальных участков поверхности почвы вследствие морозного пучения отмечается после наступления отрицательных температур на болотистых и водосодержащих почвах, а также в теплое время года при высыхании грунта. Крупномасштабные приращения длины пути сигнала в результате нарастания снежного покрова зимой характерны для практически всей радарной сцены. И наконец, крупномасштабные вариации фазы в виде протяженных полос шириной до десятка километров, вытянутых вдоль строк дальности, иногда наблюдаются вследствие образования ионосферных неоднородностей в возмущенной ионосфере.
Сделаны оценки амплитуды флуктуаций длины пути сигнала, скорости нарастания изменений и порождаемых ими ошибок измерения высот рельефа.
Исследования проводятся при частичной финансовой поддержке РФФИ, грант № 15-29-06003 офи-м