
Д.Б. ÐикольÑкий
Ð’ наÑтоÑщее Ð²Ñ€ÐµÐ¼Ñ Ð¸Ð´ÐµÑ‚ активное развитие очень большого чиÑла направлений и методик обработки радиолокационных данных, причем большое чиÑло из них еще находÑÑ‚ÑÑ Ð½Ð° ÑкÑпериментальном, а некоторые и на теоретичеÑком уровнÑÑ…. РаÑÑмотрим Ñ€Ñд наиболее интереÑных применений Ñ Ñ‚Ð¾Ñ‡ÐºÐ¸ Ð·Ñ€ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¸Ñ… практичеÑкого иÑпользованиÑ:
- SAR-данные – как проÑтранÑÑ‚Ð²ÐµÐ½Ð½Ð°Ñ Ð¾Ñнова. Упор делаетÑÑ Ð½Ð° минимизации времени проходÑщим между размещением заказа и поÑтавкой данных заказчику, причем речь идет как об изображениÑÑ… (иÑправленных геометричеÑки и радиометричеÑки), так и о готовой конечной картографичеÑкой продукции: топографичеÑкие и Ñитуационные карты, различные тематичеÑкие и карты изменений меÑтноÑти (в большей Ñтепени двумерные, вертикальные проÑадки и подвижки ÑвлÑÑŽÑ‚ÑÑ Ð¾Ñ‚Ð´ÐµÐ»ÑŒÐ½Ñ‹Ð¼ направлением). Причем обработка радиолокационных данных макÑимально автоматизируетÑÑ (в первую очередь – выÑвление изменений на меÑтноÑти – change detection), что позволÑет ÑущеÑтвенно Ñократить Ñроки предоÑÑ‚Ð°Ð²Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð³Ð¾Ñ‚Ð¾Ð²Ð¾Ð¹ продукции. Таким образом, заказчик может получить обработанные актуальные данные и Ñозданную по ним картографичеÑкую продукцию в очень Ñжатые Ñроки: буквально в течение неÑкольких дней выполнÑетÑÑ Ñъемка интереÑующей территории, и затем, ÑÑ€Ð¾Ñ‡Ð½Ð°Ñ Ð¾Ð±Ñ€Ð°Ð±Ð¾Ñ‚ÐºÐ° данных – Ñоздание Ñпециализированных картографичеÑких материалов.
- Измерение выÑот объектов меÑтноÑти, поÑтроение выÑокоточных ЦММ. Ð”Ð»Ñ Ñ€ÐµÑˆÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ñ€Ð¸Ð²ÐµÐ´ÐµÐ½Ð½Ñ‹Ñ… задач иÑпользуетÑÑ Ñ€Ð°Ð´Ð¸Ð¾Ð»Ð¾ÐºÐ°Ñ†Ð¸Ð¾Ð½Ð½Ð°Ñ Ð¸Ð½Ñ‚ÐµÑ€Ñ„ÐµÑ€Ð¾Ð¼ÐµÑ‚Ñ€Ð¸Ñ. КлаÑÑичеÑÐºÐ°Ñ Ð¼ÐµÑ‚Ð¾Ð´Ð¸ÐºÐ° интерферометричеÑкой обработки подразумевает иÑпользование данных, полученных при некоторых значениÑÑ… базовых линий и, как правило, через определенный промежуток времени. Ð”Ð»Ñ Ð´Ð¾ÑÑ‚Ð¸Ð¶ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð²Ñ‹Ñокой точноÑти, а также обеÑÐ¿ÐµÑ‡ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ð»Ð½Ð¾Ñ‚Ñ‹ результирующей интерферограммы наиболее Ñффективно применение однопроходной интерферометричеÑкой Ñъемки, которую практичеÑки невозможно реализовать Ð´Ð»Ñ ÐºÐ¾ÑмичеÑких ÑиÑтем. Ð’ ÑвÑзи Ñ Ñтим разработчиками ÑиÑтемы TerraSAR-X – TanDEM-X была предложена ÑƒÐ½Ð¸ÐºÐ°Ð»ÑŒÐ½Ð°Ñ Ð² Ñвоем роде ÑиÑтема из 2 Ñпутников, работающих в биÑтатичеÑком режиме, которые будут веÑти однопроходную интерферометричеÑкую Ñъемку.
Ð”Ð»Ñ Ñамолетных ÑиÑтем развиваетÑÑ Ð´Ñ€ÑƒÐ³Ð¾Ðµ направление – multi baseline interferometry (Ð¸Ð½Ñ‚ÐµÑ€Ñ„ÐµÑ€Ð¾Ð¼ÐµÑ‚Ñ€Ð¸Ñ Ð¿Ñ€Ð¸ различных значениÑÑ… базовых линий), по Ñути, обрабатываютÑÑ Ð¼Ð°Ñ‚Ñ€Ð¸Ñ†Ñ‹ данных Ñ Ñ€Ð°Ð·Ð»Ð¸Ñ‡Ð½Ñ‹Ð¼Ð¸ базовыми линиÑми, что позволÑет работать на выÑокодетальном уровне. Методика, Ð¿Ð¾Ð´Ñ€Ð°Ð·ÑƒÐ¼ÐµÐ²Ð°ÑŽÑ‰Ð°Ñ Ð¸Ñпользование Ñерий интерферометричеÑких изображений (минимум при двух базовых линиÑÑ…), будет реализована и в проекте TerraSAR-X – TanDEM-X. Также Ñледует отметить, что Ð´Ð»Ñ Ð¸Ð½Ñ‚ÐµÑ€Ñ„ÐµÑ€Ð¾Ð¼ÐµÑ‚Ñ€Ð¸Ñ‡ÐµÑкой обработки данных ÑверхвыÑокого Ñ€Ð°Ð·Ñ€ÐµÑˆÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¸ÑпользуютÑÑ Ð½ÐµÑколько отличные алгоритмы, нежели чем при работе Ñ Ð´Ð°Ð½Ð½Ñ‹Ð¼Ð¸ Ñреднего разрешениÑ, в новой верÑии программного обеÑÐ¿ÐµÑ‡ÐµÐ½Ð¸Ñ SARscape, раÑпроÑтранÑемого компанией «СОВЗОÐД», Ñ‚Ð°ÐºÐ°Ñ Ð¿Ð¾Ð´Ð´ÐµÑ€Ð¶ÐºÐ° уже реализована.
ÐарÑду Ñ Ð¾Ð¿Ð¸Ñанными методиками ÑущеÑтвует методика Ð¾Ð¿Ñ€ÐµÐ´ÐµÐ»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð²Ñ‹Ñот объектов на радиолокационных изображениÑÑ…, ÐºÐ¾Ñ‚Ð¾Ñ€Ð°Ñ Ð½Ð°Ð·Ñ‹Ð²Ð°ÐµÑ‚ÑÑ SAR-tomography, ÑущноÑть заключаетÑÑ Ð² определении выÑот объектов по Ñерии изображений (около 5) и по отражателÑм (наподобие методики Persistent Scatters Interferometry). ИÑÐ¿Ð¾Ð»ÑŒÐ·ÑƒÑ Ð´Ð°Ð½Ð½Ñ‹Ð¹ метод можно получить точные выÑоты объектов (как правило, городÑÐºÐ°Ñ Ð¸Ð»Ð¸ инфраÑÑ‚Ñ€ÑƒÐºÑ‚ÑƒÑ€Ð½Ð°Ñ Ð·Ð°Ñтройка), но не цифровую модель меÑтноÑти.

- Мониторинг деформаций различных объектов, выÑвление проÑадок. Методика Ð¾Ð¿Ñ€ÐµÐ´ÐµÐ»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ñ€Ð¾Ñадок земной поверхноÑти и Ñооружений на ней, оÑÐ½Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð½Ð°Ñ Ð½Ð° ÑовмеÑтном выÑвлении поÑтоÑнных отражателей на большой Ñерии Ñнимков (Persistent Scatters Interferometry), Ñтала активно применÑтьÑÑ Ð¾Ñ‚Ð½Ð¾Ñительно недавно. Причем Ð´Ð»Ñ Ð¾Ð±Ñ€Ð°Ð±Ð¾Ñ‚ÐºÐ¸ иÑпользовалиÑÑŒ только Ñнимки Ñреднего проÑтранÑтвенного разрешениÑ. С поÑвлением данных нового Ð¿Ð¾ÐºÐ¾Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ (разрешением 1-3 м) Ð´Ð°Ð½Ð½Ð°Ñ Ð¼ÐµÑ‚Ð¾Ð´Ð¸ÐºÐ° получила дальнейшее развитие, так как выÑокое разрешение обеÑпечивает на порÑдок большее количеÑтво точек – отражателей на кв. км, по которым выполнÑетÑÑ Ð¾Ð¿Ñ€ÐµÐ´ÐµÐ»ÐµÐ½Ð¸Ðµ величин деформаций, чем Ð´Ð»Ñ Ð´Ð°Ð½Ð½Ñ‹Ñ… Ñреднего разрешениÑ. ОпиÑÐ°Ð½Ð½Ð°Ñ Ð¼ÐµÑ‚Ð¾Ð´Ð¸ÐºÐ° развиваетÑÑ Ð¸ в другом направлении: в целом принцип обработки оÑтаетÑÑ Ð½ÐµÐ¸Ð·Ð¼ÐµÐ½Ð½Ñ‹Ð¼, но объекты обработки (отражатели) выбираютÑÑ Ð½Ð° оÑнове значений их когерентноÑти (Coherence Scatters Interferometry).
КлаÑÑичеÑÐºÐ°Ñ Ð´Ð¸Ñ„Ñ„ÐµÑ€ÐµÐ½Ñ†Ð¸Ð°Ð»ÑŒÐ½Ð°Ñ Ð¸Ð½Ñ‚ÐµÑ€Ñ„ÐµÑ€Ð¾Ð¼ÐµÑ‚Ñ€Ð¸Ñ, также оÑтаетÑÑ Ð°ÐºÑ‚ÑƒÐ°Ð»ÑŒÐ½Ð¾Ð¹ Ð´Ð»Ñ Ð´Ð°Ð½Ð½Ñ‹Ñ… ÑверхвыÑокого разрешениÑ, Ð¸Ð·Ð¼ÐµÐ½ÐµÐ½Ð¸Ñ ÐºÐ°ÑаютÑÑ Ð¼Ð°Ñштабов обработки – поÑвилаÑÑŒ возможноÑть иÑÑледовать деформации отдельных крупных Ñооружений, в качеÑтве примера приведен риÑ. 2.

- Определение ÑкороÑтей быÑтро движущихÑÑ Ð¾Ð±ÑŠÐµÐºÑ‚Ð¾Ð². По радиолокационным Ñпутниковым данным можно уверенно определÑть ÑкороÑти быÑтро движущихÑÑ Ð¾Ð±ÑŠÐµÐºÑ‚Ð¾Ð², например, автомобилей. Ð”Ð»Ñ Ñтого иÑпользуетÑÑ Ð¼ÐµÑ‚Ð¾Ð´Ð¸ÐºÐ° Along-track Interferometry (Ð¸Ð½Ñ‚ÐµÑ€Ñ„ÐµÑ€Ð¾Ð¼ÐµÑ‚Ñ€Ð¸Ñ Ð²Ð´Ð¾Ð»ÑŒ орбиты). ИнтерферометричеÑÐºÐ°Ñ Ð¿Ð°Ñ€Ð° предÑтавлÑет Ñобой пару изображений полученных Ñ Ð¾Ð´Ð½Ð¾Ð¹ орбиты, но Ñ Ñ€Ð°Ð·Ð»Ð¸Ñ‡Ð½Ñ‹Ð¼Ð¸ фазовыми центрами. Ð”Ð»Ñ Ð¾Ñ‚Ñ€Ð°Ð±Ð¾Ñ‚ÐºÐ¸ алгоритма иÑпользовалиÑÑŒ данные TerraSAR-X, ÑкÑпериментального режима Dual-Receive Antenna (DRA): «разделение» на две Ñубантенны (поддержка такого режима еÑть и у Ñпутника Radarsat-2), тем Ñамым получаетÑÑ Ð´Ð²Ð° фазовых центра. Ð’ данном Ñлучае определÑющей ÑвлÑетÑÑ Ð¸Ð¼ÐµÐ½Ð½Ð¾ Ð²Ñ€ÐµÐ¼ÐµÐ½Ð½Ð°Ñ Ð±Ð°Ð·Ð¾Ð²Ð°Ñ Ð»Ð¸Ð½Ð¸Ñ (величины: миллиÑекунды – Ñекунды). Полученные Ð¸Ð·Ð¾Ð±Ñ€Ð°Ð¶ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¾Ð±Ñ€Ð°Ð±Ð°Ñ‚Ñ‹Ð²Ð°ÑŽÑ‚ÑÑ ÑовмеÑтно, так как у Ð½Ð°Ñ Ð¸Ð¼ÐµÐµÑ‚ÑÑ Ð·Ð°Ð´ÐµÑ€Ð¶ÐºÐ° во времени и объекты движутÑÑ Ñо значительной ÑкороÑтью, мы получаем Ñмещение Ñтих объектов отноÑительно их реального Ð¿Ð¾Ð»Ð¾Ð¶ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¸ Ð½Ð°Ð¿Ñ€Ð°Ð²Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð´Ð²Ð¸Ð¶ÐµÐ½Ð¸Ñ, которое определÑет ÑкороÑть (методика оÑнована на доплеровÑком Ñмещении). Ðа риÑ. 6 приведен пример иллюÑтрирующий данную методику: цветные Ñтрелки на траÑÑе показывают ÑкороÑть и направление движениÑ, краÑные квадраты – Ñто отображение автомобилей, по которому ÑобÑтвенно и определÑетÑÑ Ð¸Ñ… ÑкороÑть, обуÑловленное доплеровÑким Ñмещением (к Ñеверу и югу от траÑÑÑ‹ – автомобили, движущиеÑÑ Ð½Ð° Ñеверо-запад и юго-воÑток, ÑоответÑтвенно).

- ПолÑриметричеÑÐºÐ°Ñ Ð¸Ð½Ñ‚ÐµÑ€Ñ„ÐµÑ€Ð¾Ð¼ÐµÑ‚Ñ€Ð¸Ñ (Pol-inSAR). ИÑпользование полÑриметричеÑких данных в наÑтоÑщее Ð²Ñ€ÐµÐ¼Ñ Ñ€Ð°Ð·Ð²Ð¸Ñ‚Ð¾ доÑтаточно хорошо. Одной из главных тенденций в Ñтой облаÑти ÑвлÑетÑÑ Ð¸Ñпользование интерферометричеÑких многополÑризационных данных, причем акценты в иÑпользовании данных такого типа изменилиÑÑŒ в поÑледнее времÑ, еÑли раньше полÑриметричеÑкие данные иÑпользовалиÑÑŒ Ð´Ð»Ñ Ð¸Ð½Ñ‚ÐµÑ€Ñ„ÐµÑ€Ð¾Ð¼ÐµÑ‚Ñ€Ð¸Ð¸ Ñ Ñ†ÐµÐ»ÑŒÑŽ оптимизации и ÑƒÐ»ÑƒÑ‡ÑˆÐµÐ½Ð¸Ñ Ð·Ð½Ð°Ñ‡ÐµÐ½Ð¸Ð¹ когерентноÑти, то теперь оÑновное направление – Ñто иÑÑледование раÑтительного покрова, в чаÑтноÑти определение выÑот деревьев. ÐšÐ¾Ð¼Ð±Ð¸Ð½Ð°Ñ†Ð¸Ñ Ð¸Ð½Ñ‚ÐµÑ€Ñ„ÐµÑ€Ð¾Ð¼ÐµÑ‚Ñ€Ð¸Ñ‡ÐµÑких и полÑриметричеÑких данных позволÑет извлечь информацию о вертикальной Ñтруктуре леÑного покрова. Ðа риÑ. 7 приведена карта выÑот раÑтительного покрова. Ð”Ð°Ð½Ð½Ð°Ñ Ð¼ÐµÑ‚Ð¾Ð´Ð¸ÐºÐ° отработана на Ñамолетных радиолокационных данных, ее Ñ€ÐµÐ°Ð»Ð¸Ð·Ð°Ñ†Ð¸Ñ Ð½Ð° оÑнове Ñпутниковой Ñъемки иÑÑледуетÑÑ Ð² наÑтоÑщее времÑ.