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

2009

2009

ЕГОРОВ В.Д., КОЗОДЕРОВ В.В. — 2009 г.

Демонстрируются результаты повышения эффективности расчетных алгоритмов распознавания образов природных объектов и оценки их состояния при обработке многоспектральных космических изображений. Описываются характерные особенности программной реализации решения прямых задач формирования уходящего излучения, регистрируемого аппаратурой дистанционного зондирования, и обратных задач поэлементного восстановления объема фитомассы и других параметров состояния растительности. Повышение расчетной эффективности разработанных программных средств стало возможным за счет создания базы данных решений в исходном алгоритме-прототипе. Приводятся примеры реализации предлагаемых усовершенствований алгоритмов и программ.

ВИРОЛАЙНЕН Я.А., ПОЛЯКОВ А.В., СЕМАКИН С.Г., ТИМОФЕЕВ Ю.М. — 2009 г.

Проведены расчеты потенциальных погрешностей восстановления коэффициента рассеяния стратосферного аэрозоля (КАР) по данным измерений рассеянного солнечного излучения горизонта Земли в видимой и ближней ИК-областях спектра. При решении обратной задачи используется априорная информация в виде статистической модели стратосферного аэрозоля. Оценка погрешностей и информативности измерений производилась по методу статистической регуляризации с использованием модели случайных ошибок измерений интенсивности излучения прибором SAGE III. Получены и проанализированы спектральные и высотные зависимости весовых функций по КАР, а также погрешностей восстановления КАР при различных условиях спутникового эксперимента. Потенциальные погрешности восстановления КАР составляют 4–30% в зависимости от высоты в атмосфере, длины волны и геометрии спутниковых измерений.

ШАРКОВ Е.А. — 2009 г.

Рассмотрены вопросы методологии многомасштабных оптических дистанционных измерений для изучения мезомасштабных точечных дискретных случайных полей обрушений; указаны достоинства и ограничения различных дистанционных комплексов для выявления пространственно-временных особенностей полей обрушения гравитационных волн и дисперсных систем с аэроносителей различных классов. На основе предложенных автором специальных методик обработки точечных дискретных полей центров обрушения морских волн получен и обсужден ряд принципиальных результатов, в частности, о том, что поле индивидуальных обрушений свободных гравитационных волн является строго двумерным смешанным распределением Пуассона. Показано, что физические особенности трансформации смешенного пуассоновского процесса при изменении пространственного кадра наблюдения от сотен метров до единиц могут быть интерпретированы как наличие у поля обрушения морского волнения пуассоновской компоненты с параметром интенсивности, распределенным по гамма-распределению.

БОНДУР В.Г., ДОБРОЗРАКОВ А.Д., КУРЕКИН А.А., КУРЕКИН А.С., ПИЧУГИН А.П., ЯЦЕВИЧ С.Е. — 2009 г.

Приведены результаты измерений и теоретических расчетов удельной эффективной поверхности рассеяния радиоволн длиной 3.2 и 10 см при бистатической радиолокации морской поверхности. Анализируются особенности рассеяния морским волнением радиоволн при различных поляризациях излучения и приеме в верхней полусфере пространства. Экспериментальные данные сопоставлены с результатами расчетов на основе модели избирательного механизма рассеяния радиоволн морской поверхностью. Получено хорошее соответствие результатов измерений и модельных расчетов для различных условий бистатической радиолокации.

ЛЮШВИН П.В. — 2009 г.

Анализ спектральных характеристик сейсмогенных облаков, трассирующих разломы земной коры, через которые происходит литосферная дегазация, показал, что облака являются не влажными, а сухими атмосферными образованиями, в зоне которых наблюдаются локальные минимумы влагосодержания атмосферы. При наличии над активизированными разломами влажных метеорологических облаков в последних образуются разрывы, обусловленные тем, что атмосферную пыль предварительно “разобрали” метеорологические облака. В атмосфере над активизированными областями разгрузки литосферных флюидов наблюдаются повышенные концентрации CO.

ХАРИТОНОВ А.Л., ХАРИТОНОВА Г.П., ХАССАН Г.С. — 2009 г.

Анализируются магнитное и гравитационное поля Луны и Земли, измеренные на разных высотах по данным искусственных спутников “Аполло-15, 16” и “MAGSAT”. Для анализа этих полей был применен спектральный и автокорреляционный анализ. Результаты анализа позволили определить оптимальную высоту комплексной гравитационно-магнитной съемки Луны, а также высказать некоторые предположения об истории развития системы Луна–Земля на раннем периоде ее развития.

ЛАВРОВА О.Ю., МИТЯГИНА М.И. — 2009 г.

Приведены результаты совместного анализа данных спутниковой радиолокации морской поверхности и данных оптических и инфракрасных (ИК) сенсоров космического базирования, полученных для северо-восточной части Черного моря в 2006–2007 гг. Большой объем данных позволил провести обобщения и получить статистически достоверные результаты о возникновении и развитии мелкомасштабных вихревых структур в прибрежной зоне. Обсуждается сезонная изменчивость их проявления. На основе данных дистанционного зондирования (ДЗ) выявлены случаи поверхностных проявлений цугов внутренних волн неприливного происхождения, локализованных в окрестностях вихревых структур.

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

Проведен анализ радиолокационных (РЛ) характеристик отражения ряда объектов и фоновых поверхностей в X-, L- и УКВ-диапазонах путем сопоставления серии РЛ-изображений РСА “Компакт”, полученных одновременно в одинаковых условиях для нескольких участков, оборудованных калиброванными уголковыми отражателями. На изображениях выбирался набор измерительных площадок, по которым оценивались значения удельной эффективной площади рассеяния (УЭПР) для различных типов объектов и фоновых поверхностей. Выявлена и проанализирована частотная зависимость контраста различных типов объектов и фонов на РЛ-изображениях.

САМОЙЛИН Е.А. — 2009 г.

Предложена процедура статистического синтеза условно-оптимальных правил принятия решений при распознавании объектов на космических изображениях поверхности Земли с помощью эталонов. Критериями оптимальности являются безусловная вероятность пропуска объекта при фиксированной безусловной вероятности ложной тревоги и вероятность ложного обнаружения при заданной вероятности пропуска. Для указанных критериев приведены примеры синтеза условно-оптимальных решающих правил. Представленные результаты численных исследований синтезированных условно-оптимальных классификаторов свидетельствуют об их преимуществе перед аналогичными неоптимальными обнаружителями и обоснованности их использования в системах распознавания цифровых космических изображений поверхности Земли.

ПОЛЯКОВ А.В., ТИМОФЕЕВ Ю.М., УСПЕНСКИЙ А.Б. — 2009 г.

На основе созданной радиационной модели атмосферы в инфракрасной (ИК) области спектра, сформированного представительного ансамбля профилей температуры и влажности, численных экспериментов с использованием метода множественной линейной регрессии изучены потенциальные погрешности восстановления профилей температуры и влажности с помощью спутниковой аппаратуры ИКФС-2, запланированной к запуску на КА “Метеор-М” № 2. Измерения спектров уходящего теплового излучения прибором ИКФС-2 позволяют существенно уменьшить неопределенности в профиле температуры, от величин порядка 10 К до величин 1 К в высотном диапазоне 0–50 км.

ШАРКОВ Е.А. — 2009 г.

Временнй темп генерации и эволюция атмосферных катастроф (тропических циклонов) в климатических масштабах представляет серьезную и пока нерешенную проблему. В работе предлагается подход, связанный с формированием временнго потока событий тропических циклонов (ТЦ). При этом каждое тропическое возмущение представляется как импульс единичной амплитуды со случайной длительностью (соответствующей времени функционирования ТЦ) и со случайными моментами появления (генерации индивидуального ТЦ). Для количественного описания перемежающегося процесса генерации и эволюции ТЦ рассмотрены параметры стохастического потока событий – дифференциальная и интегральная интенсивность и функция накопления событий. За период 1983–2007 гг. выявлен устойчивый интегральный режим генерации множественного циклогенеза как в циклоногенерирующих акваториях Мирового океана, так и в акваториях Северного и Южного полушарий с универсальной постоянной генерации. Явная зависимость от эпизодов Эль-Ниньо–Южное колебание выявлена только для региональных циклогенезов (Северная Атлантика) в режиме годового накопления, и она полностью отсутствует для глобальных режимов циклогенеза при рассмотрении интегрального режима генерации за 25-летний период. Временнй темп генерации и эволюция атмосферных катастроф (тропических циклонов) в климатических масштабах представляет серьезную и пока нерешенную проблему. В работе предлагается подход, связанный с формированием временнго потока событий тропических циклонов (ТЦ). При этом каждое тропическое возмущение представляется как импульс единичной амплитуды со случайной длительностью (соответствующей времени функционирования ТЦ) и со случайными моментами появления (генерации индивидуального ТЦ). Для количественного описания перемежающегося процесса генерации и эволюции ТЦ рассмотрены параметры стохастического потока событий – дифференциальная и интегральная интенсивность и функция накопления событий. За период 1983–2007 гг. выявлен устойчивый интегральный режим генерации множественного циклогенеза как в циклоногенерирующих акваториях Мирового океана, так и в акваториях Северного и Южного полушарий с универсальной постоянной генерации. Явная зависимость от эпизодов Эль-Ниньо–Южное колебание выявлена только для региональных циклогенезов (Северная Атлантика) в режиме годового накопления, и она полностью отсутствует для глобальных режимов циклогенеза при рассмотрении интегрального режима генерации за 25-летний период. го потока событий тропических циклонов (ТЦ). При этом каждое тропическое возмущение представляется как импульс единичной амплитуды со случайной длительностью (соответствующей времени функционирования ТЦ) и со случайными моментами появления (генерации индивидуального ТЦ). Для количественного описания перемежающегося процесса генерации и эволюции ТЦ рассмотрены параметры стохастического потока событий – дифференциальная и интегральная интенсивность и функция накопления событий. За период 1983–2007 гг. выявлен устойчивый интегральный режим генерации множественного циклогенеза как в циклоногенерирующих акваториях Мирового океана, так и в акваториях Северного и Южного полушарий с универсальной постоянной генерации. Явная зависимость от эпизодов Эль-Ниньо–Южное колебание выявлена только для региональных циклогенезов (Северная Атлантика) в режиме годового накопления, и она полностью отсутствует для глобальных режимов циклогенеза при рассмотрении интегрального режима генерации за 25-летний период.

КОРЧЕМКИНА Е.Н., ЛИ М.Е., ШИБАНОВ Е.Б. — 2009 г.

Рассматривается способ коррекции спутниковых измерений коэффициента яркости, дополняющий стандартные способы атмосферной коррекции. Для оценки диффузного отражения света морем в синей области спектра предлагается использовать двухпараметрическую модель коэффициента яркости; приводится обоснование этого предположения. Построены карты распределения концентраций хлорофилла в исследуемом районе южного берега Крыма, полученные с использованием коррекции. Оцененные величины концентраций хлорофилла в прибрежных водах соответствуют данным прямых биологических измерений.

КУШНИР В.М. — 2009 г.

Рассмотрен метод определения концентрации взвеси в верхнем слое Азовского моря на основе расчета индекса цвета Iwn (0.469/0.555) для длин волн 0.469 и 0.555 мкм по данным измерений сканерами системы MODIS. Атмосферная коррекция выполнена путем статистического анализа данных измерений в диапазоне длин волн от 0.8585 до 2.13 мкм. Использованы эмпирические зависимости “индекс цвета–глубина видимости белого диска–концентрация взвешенного вещества”. Анализ данных показал, что характеристики приповерхностного слоя Азовского моря в значительной степени зависят от скорости ветра.

КАЗАНЦЕВ А.О. — 2009 г.

При съемке методом Pushbroom паразитные эволюции летательного аппарата приводят к геометрическим искажениям в гиперспектральном изображении. Для устранения искажений предлагается осуществлять синхронное сопровождение гиперспектральной съемки съемкой на панхроматическую камеру. Используя информацию полученных двухкоординатных изображений, можно восстановить траекторию съемки и внести соответствующие поправки в гиперспектральное изображение. Для программного решения этой задачи используется алгоритм, основанной на методе векторно-контурной корреляции. Он позволяет устранить последствия паразитных колебаний летательного аппарата по углу крена, вносящих наибольшие геометрические искажения в гиперспектральное изображение. Также данный алгоритм позволяет устранить влияние неправильной ориентации спектральной щели на изображение. За счет этого удается значительно повысить фотограмметрическое качество гиперспектральных снимков.

ГУРВИЧ И.А., МИТНИК Л.М., МИТНИК М.Л. — 2008 г.

Спутниковые радиофизические измерения в сочетании с видимыми и инфракрасными изображениями и синоптическими картами использованы для детального анализа характеристик интенсивных мезомасштабных циклонов в холодный период года над Охотским и Беринговым морями. Определена структура термобарического поля тропосферы и выявлены типичные синоптические ситуации, благоприятные для мезомасштабного циклогенеза. Выявлены условия формирования и районы концентрации мезовихрей. Проведен детальный анализ структуры нескольких мезоциклонов на основе сравнения спутниковых изображений РСА, полей ветра, восстановленных по данным скаттерометра QuikSCAT, а также полей яркостных температур, измеренных радиометром AMSR-E со спутника Aqua и полей паросодержания атмосферы и водозапаса облаков, восстановленных по яркостным температурам. Данные радиофизических измерений сопоставлены с видимыми и ИК-изображениями облачности мезоциклонов, полученными спектрорадиометром MODIS со спутников Terra и Aqua и радиометром AVHRR со спутников серии NOAA. Выявлена корреляция между тонкой структурой поля приводного ветра и структурой облачной системы мезоциклона. Отмечено преимущество изображений PCA в определении центра мезомасштабной циклонической циркуляции на поверхности моря по сравнению с видимыми и ИК-изображениями. По данным AMSR-E выявлены зоны возможного выпадения осадков.

2008

ЗАТЯГАЛОВА В.В., ИВАНОВ А.Ю., ЛИТОВЧЕНКО К.Ц. — 2008 г.

Анализируются результаты радиолокационного мониторинга (с помощью спутников Radarsat-1, Envisat и TerraSAR-Х) места аварийного разлива мазута, произошедшего 11 ноября 2007 г. в Керченском проливе, и проводится их сравнение с результатами расчетного моделирования по модели SPILLMOD Государственного океанографического института. Анализ пространственного распределения нефтяного загрязнения на радиолокационных изображениях (РЛИ) показал, что большинство обнаруженных пятен образовалось в результате катастрофы танкера “Волгонефть-139” во время сильного шторма. По скоплению пятен на РЛИ локализован район наибольшего загрязнения моря нефтепродуктами, получены оценки общей площади разлива. Сопоставление имеющихся в распоряжении РЛИ и результатов моделирования в целом показало хорошее соответствие.

КАНЕВСКИЙ М.Б., КАРАЕВ В.Ю., МЕШКОВ Е.М. — 2008 г.

Проведено теоретическое исследование влияния пленки поверхностно-активных веществ (ПАВ) на ширину доплеровского спектра при надирном зондировании для радиолокатора СВЧ-диапазона с узкой и “ножевой” диаграммами направленности антенн. Показано, что от скорости движения радиолокатора зависят требования, предъявляемые к антенной системе. В случае неподвижного радиолокатора для обнаружения сликов необходимо использовать узкую диаграмму направленности антенны, а при диагностике с движущейся платформы – применять радиолокатор с ножевой диаграммой направленности антенны.