Влияние истинного уровня шума (NESZ) РСА Radarsat-2 на эффективность детектирования типов масляных пленок

В работе представлены результаты анализа влияния уровня теплового шума (NESZ, the noise equivalent sigma zero) РСА Radarsat-2 на эффективность детектирования типов масляных пленок. В зависимости от моды зондирования, и угла зондирования уровень NESZ РСА Radarsat-2 может меняться в пределах от -32 до -38дБ. При этом, в зависимости от погодных условий на море, угла зондирования и наличия нефтяных пленок на поверхности моря уровень рассеянного и принятого радаром сигнала может варьироваться от -16дБ до –40дБ. Таким образом, соотношение сигнал/шум (имеется ввиду тепловой шум NESZ) для условий зондирования поверхности моря может оказаться близким к 0дБ, а в области нефтяных пленок и менее 0дБ. Проведенные исследования (Ivonin et al., 2016, Alpers et al., 2017; Ивонин и др., 2017) показали, что уровень сигнал/шум близкий к 0дБ и хуже является достаточно распространенной ситуацией и, поэтому, может значительно искажать результаты обработки (в частности, поляриметрической) радиолокационных данных, если исследователи не принимают в расчет его влияния. Как правило, для избежания искажения результатов обработки вследствие шума, исследователи (Skrunes et al., 2015) стараются использовать данные с хорошим соотношением сигнал/шум лучше 5дБ (Ivonin et al., 2016). Что приводит к потере большого количества зашумленных данных.
Радиометрическая точность (декламируемая) определения операторами спутниковых РСА уровня шума NESZ составляет 1 дБ. В работе показывается, что такая точность 1дБ является недостаточной, если используются данные с уровнем сигнал/шум хуже 0дБ. Это демонстрируется на примере поляризационного параметра RND (от англ. relative Resonant to Nonresonant signal Damping), введенного в (Ivonin et al., 2016) для вычисления в области нефтяных пленок количественных характеристик для подавления или увеличения сигналов различной физической природы: вызванных капиллярной рябью длиной несколько сантиметров или обрушениями волн.
Для улучшения характеристик метода RND при работе с зашумленными данными и улучшения точности определения уровня шума NESZ был применен кросс-корреляционный метод восстановления истинного шума, предложенный в (Hajnsek et al., 2003). В работе (Brekke et al., 2016) было показано, что данный метод обладает улучшенной точностью по сравнению с точностью 1дБ от спутниковых операторов. В настоящей работе демонстрируются улучшения характеристик поляризационного метода RND при различении масляных пленок различной природы, связанные с применением кросс-корреляционного восстановления истинного шума.

Работа выполнена при поддержке проекта РФФИ № 18-55-20010.