Опыт проведения подспутниковых наблюдений в Астраханской области для обеспечения верификации результатов обработки радиолокационных данных

С 2013 г. сотрудники НЦ ОМЗ ОАО «Российские космические системы» и географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова принимают участие в международной образовательной программе Канадского космического агентства Science and Operational Applications Research – Educational International (SOAR-EI), нацеленной на исследование возможностей практического применения спутниковых радиолокационных данных Radarsat-2. В рамках программы авторы выполняют проект, одной из задач которого является исследование методов радиолокационного мониторинга сельскохозяйственных земель в Астраханской области.
Мировой опыт показывает, что при работе с данными дистанционного зондирования Земли немаловажную роль играют данные наземных обследований местности, особенно на этапе апробирования новых видов данных и методик их обработки. Наземная информация используется для повышения достоверности тематической интерпретации космических данных, для установления зависимостей между реальными характеристиками объектов местности и параметрами, вычисляемыми по космическим данным, что наиболее актуально при работе с радиолокационной информацией, на формирование которой влияет множество факторов: геометрические и диэлектрические свойства объектов, метеорологические условия, а также параметры съёмки.
В летний период 2014 г. с периодичностью в 24 дня выполнена четырёхкратная поляриметрическая съёмка участка Астраханской области космическим аппаратом Radarsat-2. В сроки, близкие к датам съёмки, на выбранном участке проведены наземные работы на базе ВНИИОБ совместно со специалистами в области ботаники из этой организации. В рамках проведения наземных обследований в пределах территории, охваченной радиолокационной съёмкой, выбрано несколько тестовых участков, представляющих из себя пахотные земли, заливные луга и залежи.
В процессе работы для определения координат обследуемых участков использованы GPS-приёмник Garmin eTrex и полевой микрокомпьютер Panasonic Toughbook CF-U1. На микрокомпьютере установлено специализированное программное обеспечение ArcPad, являющееся продуктом серии ArcGIS и предназначенное для полевых работ. Микрокомпьютер позволил непосредственно в полевых условиях наносить точки наблюдений на космическое изображение, осуществлять нанесение контуров и заполнять атрибутивные таблицы. По каждому эталонному участку выполнены геоботанические описания, измерения некоторых параметров растительности (например, высоты и проективного покрытия), фотографирование. В общей сложности обследовано около 200 точек. Стоит отметить, что не все точки обследованы при каждой съёмке. Так работа на участках залежей проведена однократно ввиду их слабой сезонной изменчивости. Повторные обследования проведены на заливаемых лугах, где в разные сроки наблюдалось изменение уровня воды, выпас скота и сенокошение, а также на обрабатываемых землях, где ярко проявлялись изменения фенологических фаз развития культур, уборка урожая, а также повторные посевы на некоторых полях.
Установлено соответствие между значениями удельной эффективной поверхности рассеяния (УЭПР) в различных поляризационных каналах радиолокационных данных и разными типами почвенно-растительного покрова, прослежена динамика изменений УЭПР растительности в течение вегетационного периода.
В дальнейшем собранные данные наземных обследований планируется использовать для оценки эффективности применения новых методов обработки поляриметрических данных (поляриметрическая декомпозиция и фильтрация), комплексного использования оптических и радиолокационных данных с целью решения сельскохозяйственных задач.
Исследования выполнены в рамках собственных работ НЦ ОМЗ ОАО «Российские космические системы» при частичной поддержке гранта Президента поддержки ведущих научных школ России НШ-2248.2014.5, данные Radarsat-2 получены в рамках программы SOAR-EI.