научный журнал по космическим исследованиям Исследование Земли из космоса ISSN: 0205-9614

ВОРОНИН А.А., ЕРЕМЕЕВ В.В., ИОФФЕ Г.М., КРОВОТЫНЦЕВ В.А., КУЗНЕЦОВ А.Е., МИЛЕХИН О.Е., СОЛОВЬЕВ В.И. — 2009 г.

Рассматриваются программные технологии, разработанные совместно ГУ «НИЦ “Планета”» и Рязанским государственным радиотехническим университетом, которые используются в ГУ «НИЦ “Планета”» для формирования в интерактивном режиме по спутниковым изображениям тематических карт нефанализа и прогноза эволюции облачных образований, границ снежного покрова, ледовой обстановки и движения тропических циклонов. Приводятся сведения об особенностях алгоритмической реализации процессов обработки спутниковых данных и организации инструментальных средств построения карт, а также образцы получаемых выходных информационных продуктов.

САДОВСКИЙ И.Н. — 2009 г.

Представлена методика дистанционного восстановления параметров спектра гравитационно-капиллярной области спектра ветрового волнения (ГКВ). В основе методики лежит двухмасштабная модель ветрового волнения – представление общей картины волнового процесса в виде совокупности волн коротковолновой части спектра распределенных по поверхности длинных волн зыби. Резонансный характер излучения коротковолновых компонент волнения способствует формированию “уникальных” угловых зависимостей радиояркостных контрастов, соответствующих каждому, отдельно взятому, набору параметров водной поверхности. Представленные результаты модельных расчетов свидетельствуют о возможности восстановления параметров спектра ГКВ.

АСТАФЬЕВА Н.М., РАЕВ М.Д. — 2009 г.

Представлена методика изучения структуры радиотеплового поля Земли, а также распределения влаго- и водозапаса тропосферы на основе построения и последующего анализа широтно-временнoй диаграммы. Преимущества методики показаны на примере анализа глобальных радиотепловых полей Земли из электронной коллекции GLOBAL-Field (http://www.iki.rssi.ru/asp/), сформированных в Институте космических исследований РАН из полосовых данных микроволнового спутникового мониторинга в рамках программы DMSP (Defense Meteorological Satellite Program; http://dmsp.ngdc.noaa.gov/dmsp.html). Предлагаемая методика заключается в построении широтно-временнх диаграмм на основе серии радиотепловых полей – глобальных или региональных, за небольшой промежуток времени или за несколько лет. Полученные диаграммы позволяют изучить широтное распределение анализируемой характеристики (например, влагозапаса тропосферы), глобальное и региональное, а также внутри- и междугодовые изменения такого распределения. В качестве примера приведены некоторые результаты, полученные с помощью предлагаемой методики. х диаграмм на основе серии радиотепловых полей – глобальных или региональных, за небольшой промежуток времени или за несколько лет. Полученные диаграммы позволяют изучить широтное распределение анализируемой характеристики (например, влагозапаса тропосферы), глобальное и региональное, а также внутри- и междугодовые изменения такого распределения. В качестве примера приведены некоторые результаты, полученные с помощью предлагаемой методики.

ПУГАЧЕВА И.Ю., СИДЬКО А.Ф., ШЕВЫРНОГОВ А.П. — 2009 г.

Представлены результаты исследования сезонной динамики отражательной способности посевов сельскохозяйственных культур (пшеницы, ячменя и овса) на территории Красноярского края. Проведен анализ спектральных кривых, полученных по данным полевых наземных измерений и спутниковой информации, который показал, что в выделенных классах имеется возможность использования тонких спектральных отличий для изучения пространственного распределения различных видов растительности и ее экологического состояния. На основании сформированной электронной базы данных спектральных коэффициентов яркости (СКЯ) показана возможность использования спектрофотометрической информации для оценки морфофизиологических изменений и видового состава сельскохозяйственных посевов. Показано, что выделенные контрасты могут быть эффективно использованы для получения полезной информации при обработке космических изображений, которым присущ высокий уровень естественных помех (изменение оптической толщины атмосферы, облачность, изменение угла визирования сканера, изменение высоты Солнца, высокая неоднородность зондируемой поверхности).

СОЛОВЬЕВ В.И., УСПЕНСКИЙ С.А. — 2009 г.

Разработан новый метод дистанционного определения температуры поверхности суши Ts по данным разновременных измерений сканирующего радиометра SEVIRI/Meteosat-9 в каналах окна прозрачности 10.5 –12.5 мкм при отсутствии облачности в поле зрения прибора. Метод представляет комбинацию двух известных алгоритмов тематической обработки спутниковых данных (методы “расщепленного окна прозрачности” и “двух температур”) и позволяет определять Ts без привлечения данных о значениях излучательной способности суши в пунктах зондирования. Работоспособность предложенного метода и его эффективность подтверждены результатами численных экспериментов с моделированной и фактической спутниковой информацией.

ГОРЯЧКИН Ю.А., ЕРМАКОВ Д.М., ЕРМАКОВ С.А., КОМАРОВА Н.Ю., КУЗНЕЦОВ А.С., КУЗЬМИН А.В., РЕПИНА И.А., САДОВСКИЙ И.Н., СМИРНОВ М.Т., ЧУХАРЕВ А.М., ШАРКОВ Е.А. — 2009 г.

Обсуждается вопрос создания постоянно действующего полигона для подспутниковых измерений на базе гидрофизической платформы “Кацивели”, предназначенной для отработки новых методов дистанционного зондирования морской поверхности. Описываются эксперименты, проводившиеся на платформе в последние несколько лет для изучения характеристик собственного излучения морской поверхности в микроволновом и ИК-диапазоне при различных метеорологических условиях, влияния пленок ПАВ на характеристики волнения. Характеристики рассеяния электромагнитных волн взволнованной поверхностью измерялись с помощью скаттерометров см- и мм-диапазона длин волн. Компоненты скорости ветра, температура и влажность воздуха измерялись на нескольких уровнях относительно морской поверхности. Также Производились синхронные измерения параметров волнения и турбулентности в поверхностном слое моря, восстанавливался профиль течений, осуществлялась периодическая регистрация профиля температуры и солености воды. Сопоставление экспериментальных данных дистанционных и контактных измерений позволяет уточнить параметры решения обратной задачи восстановления характеристик поверхностного слоя моря из данных измерений в микроволновом и ИК-диапазонах.

КОЛДАЕВ А.В., ТРОИЦКИЙ А.В., ЩУКИН Г.Г. — 2009 г.

Обсуждается вопрос о применимости модели “плоско-слоистой” атмосферы к задачам интерпретации данных СВЧ-радиометрического зондирования Земли из космоса. Приводится описание наземной СВЧ-радиометрической аппаратуры, работающей на частотах 85 и 37 ГГц (два облачных канала AMSU) для проведения подспутниковых измерений водозапасов облаков. Детально описан оригинальный алгоритм решения обратной задачи определения водозапасов зимних облаков. Приведены результаты сезонных непрерывных измерений водозапасов облаков. Анализ их доказывает статистическую обоснованность применения “плоско-слоистой” модели облачной атмосферы при интерпретации СВЧ-радиометрических данных ИСЗ в течение зимних сезонов.

ХАРЧЕНКО В.М. — 2009 г.

На основе дешифрирования мелкомасштабных космических снимков и интерпретации геодезических данных уточнены границы и представлено блоковое строение поднятия, выявлены некоторые закономерности распространения залежей углеводородов и очагов землетрясений. Впервые выявлен правосторонний сдвиг регионального плана и значительно расширены масштабы новейшего поднятия, включая площадь Ергенинской возвышенности в пределах Калмыкии. Выделены зоны растяжения и узловые участки, тектонические блоки и кольцевые морфоструктуры с различными градиентами скоростей вертикальных движений, согласно которым имеют распространение месторождения нефти и газа, региональные и локальные очаги землетрясений.

ВЕДЕШИН Л.А. — 2009 г.

Рассматриваются вопросы повышения эффективности использования космической информации о Земле в интересах социально-экономического развития регионов Российской Федерации. Приводятся сведения о современных и перспективных отечественных спутниковых системах дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Указывается на создание региональных центров приема, обработки и практического использования данных ДЗЗ в решении хозяйственных и социальных проблем субъектов РФ.

ГОРБУНОВ М.Е. — 2009 г.

Рассмотрены методы обработки данных эксперимента COSMIC по радиозатменному зондированию атмосферы Земли, включающие в себя удаление навигационных битов для восстановления фазы в канале L1, подавление бракованных и зашумленных данных в канале L2, восстановление углов рефракции методом канонических преобразований и формирование общей штрафной функции сеанса измерений. Автоматический контроль качества использует штрафную функцию, вычисляемую на основе радиоголографического анализа данных в канале L2 и заключительной оценки ошибок угла рефракции, получаемой при помощи статистической регуляризации. Для проверки техники контроля качества проводится статистическое сравнение данных COSMIC с данными Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды.

БАРУС Б., САВИН И.Ю. — 2009 г.

Представлен методический подход, на основе которого по данным десятидневных композитов MODIS можно определять площади посевов риса в республике Калмыкия. В рамках разработанного подхода площадь посевов риса в данном регионе может быть определена уже в начале сезона его вегетации на основе использования простого корреляционного анализа. Метод апробирован на примере пяти последних сезонов возделывания риса. Аналогичный подход может быть использован для оперативного определения посевов риса и в других рисосеящих регионах России.

ДАРИЖАПОВ Д.Д., ДОРЖИЕВ Б.Ч., ЗАХАРОВ А.И., ЗИНК М., ШМУЛЛИУС К. — 2009 г.

Приведена методика радиометрической калибровки бортовой аппаратуры КА Space–Shuttle с помощью трехгранных уголковых отражателей, установленных на подспутниковом полигоне во время миссии SRTM. Представлены результаты калибровки во время одного из сеансов наблюдений.

МОРОЗОВА Л.И. — 2009 г.

Впервые обнаружены дугообразные облачные аномалии, отражающие поля деформаций от эпицентра землетрясения в восточной Якутии. Показана возможность оперативного выявления температурных аномалий в криолитозоне дальневосточного региона по снимкам теплового и видимого диапазонов спектра.

КОРНИЕНКО С.Г. — 2009 г.

На основе анализа разновременных данных со спутников Landsat, снимков высокого разрешения КФА-1000 и материалов наземных наблюдений проведена оценка площадных изменений доминирующих типов растительности на территории, включающей центральную часть Уренгойского месторождения. Из нескольких алгоритмов классификации типов поверхности выбран алгоритм “минимальных расстояний”, показавший наиболее достоверные результаты. Установлено, что за период с 1978 г. по 2001 г. на исследуемой территории изменению подверглось не менее 31.6% площади, из которых порядка 7.6% – за счет строительства объектов и 24.0% – из-за сопутствующих пожаров и уничтожения растительности. Участки территории в контурах месторождения с сохранившимися коренными ассоциациями растительности составляют около 52%.

КАНЕВСКИЙ М.Б., КАРАЕВ В.Ю., МЕШКОВ Е.М. — 2009 г.

Проведен анализ данных радиометрических измерений спутника TOPEX/Poseidon для трех частотных каналов и показано, что наиболее перспективной для восстановления скорости ветра является частота 18 ГГц. Предложены два алгоритма восстановления скорости ветра, использующих радиометрические данные. Повышение точности восстановления скорости ветра достигается за счет применения двухэтапной процедуры. На первом этапе происходит независимое восстановление скорости ветра с помощью алгоритмов, обрабатывающих активные и пассивные данные. На втором этапе обработки определяется скорость ветра, которая является средним значением от скоростей ветра, восстановленных по радиометрическим и радиоальтиметрическим данным. Новый подход позволяет значительно уменьшить количество “больших” ошибок определения скорости ветра: число случаев восстановления с ошибкой более 1.8 м/с уменьшилось более чем в 2 раза.

ВНОТЧЕНКО С.Л., ДОСТОВАЛОВ М.Ю., ЕРМАКОВ Р.В., ЖАРОВСКАЯ Е.П., МУСИНЯНЦ Т.Г., ТЕЛИЧЕВ А.В. — 2009 г.

Представлены экспериментальные оценки ослабления эхо-сигнала в лесном массиве в дециметровом диапазоне с использованием двух методов. В первом случае проводились сравнения на радиолокационном изображении (РЛИ) уровней интенсивности рассеяния сигнала для соседних участков поверхности, расположенных в зоне прямой видимости и в зоне радиолокационной (РЛ) тени. Во втором случае, на открытой местности и в зоне РЛ-тени от лесного массива были установлены уголковые отражатели (УО). Уменьшение мощности сигналов, затененных УО по сравнению открытыми, позволило оценить ослабление РЛ-сигнала при распространении в лесной среде. В результате измерений были обнаружены значительные отличия возможностей наблюдения объектов при ВВ- и ГГ-поляризации зондирующего и принимаемого сигнала.

РОДИОНОВА Н.В. — 2009 г.

Одной из наиболее важных задач радарного дистанционного зондирования является оценка параметров почвы: влажности и шероховатости. Параметры почвы вычисляются по эмпирическим формулам Dubois для областей с поверхностным рассеянием на основе трехкомпонентной модели рассеяния Freeman и Durden. Значение объемной фитомассы в каждом пикселе изображения оценивается с помощью радарного вегетационного индекса. Приведены локальные карты значений реальной части диэлектрической проницаемости, вертикальной шероховатости и влажности почвы в пределах модели поверхностного рассеяния и малой вегетации. Показано, что получение карт влажности и вертикальной шероховатости почвы возможно только при условии фильтрации спекл-шума. Использованы SIR-C/X-SAR SLC поляриметрические данные L-диапазона, полученные 9 октября 1994 г.

ИВАНОВ В.В. — 2009 г.

Построена карта пространственных вариаций геоида в Японском и Охотском морях по данным ИСЗ ТОПЕКС/Посейдон. Выделены специфические особенности геоида – складки. Складки на наблюдениях выделяются как сдвоенные параллельные “овраги”. Они, простираясь от Берингова моря до Татарского пролива вдоль океанского шельфа Курильских островов, огибают о-ва Хоккайдо и Сахалин и в окрестности мыса Ломанон выходят на поверхность суши. Обсуждаются результаты лабораторного моделирования сейсмических сигналов землетрясения посредством акустических сигналов в момент разрушения стеклянной пластины.

ГЕЛЬФАН А.Н., ДЕМИДОВ В.Н., КУЧМЕНТ Л.С., РОМАНОВ П.Ю. — 2009 г.

Предложена методика построения пространственных полей характеристик снежного покрова на основе спутниковых измерений состояния зондируемой поверхности, физико-математической модели формирования снежного покрова и снеготаяния, и имеющихся стандартных данных наземных метеорологических измерений. Расчеты проводились для территории, расположенной в лесной зоне Европейской части России и включающей бассейн р. Вятка. С помощью предложенной методики рассчитана пространственная динамика покрытости территории снегом и запасов воды в снежном покрове в периоды весеннего снеготаяния 2003–2005 гг. Точность рассчитанных полей снегозапасов оценивалась с помощью физико-математической модели формирования речного стока и имеющихся данных измерений стока весеннего половодья на р. Вятка. Показано, что предложенная методика дает заметно большую точность определения пространственного распределения снегозапасов, чем использование только спутниковых измерений.

2009