Новый продукт MTC, рассчитываемый по данным COSMO-SkyMed

Л. Пиетранера (Luca Pietranera), Ф. Бритти (Filippo Britti), Л. Чезарано (Lucio Cesarano), В. Джентиле (Vittorio Gentile), Ю. И. Кантемиров

Общие сведения о продукте MTC

Компания e-GEOS (Италия) — оператор группировки радарных спутников COSMO-SkyMed-1–4 — представляет новый тематический продукт MTC (Multi-temporal coherence), являющийся одним из уровней обработки, в котором пользователю могут быть поставлены радарные снимки COSMO-SkyMed.

Продукт MTC представляет собой мультивременной цветной композит, составленный из амплитуд двух радарных снимков COSMO-SkyMed, отснятых в одинаковой геометрии съемки, и из когерентности фаз этих снимков (рис. 1). Данный продукт может быть сгенерирован пользователем при условии наличия специализированного программного обеспечения, позволяющего корегистрировать радарные снимки и рассчитывать когерентность (например, это можно сделать в программном комплексе SARscape). Либо, учитывая чисто технический характер создания этого продукта, — его генерацию можно просто запросить при заказе интерферометрических пар COSMO-SkyMed, доплатив примерно 10% от стоимости каждой интерферометрической пары снимков, по которой создается данный композит.

Для иллюстрации дешифровочных характеристик продукта MTC — приведем его сразу в сравнении с одиночным оптическим и одиночным радарным снимком (рис. 2, 3). Как видно из этих рисунков, по своим дешифровочным характеристикам композит MTC значительно превосходит одиночный амплитудный радарный снимок и, как минимум, сравним с оптическим мультиспектральным снимком (а учитывая мультивременную составляющую, композит MTC даже более информативен, чем оптическое мультиспектральное изображение).

Данный композит может интерпретироваться не просто как цветное космическое изображение, но и как тематическая карта, на которой каждый цвет или оттенок цвета может быть проинтерпретирован в соответствиями с рекомендациями, приведенными ниже.

Как интерпретировать цвета на композите MTC?

Мультивременной радарный цветной RGB-композит MTC состоит из следующих каналов:

• Красный — амплитуда первого радарного снимка.
• Зеленый — амплитуда второго радарного снимка.
• Синий — когерентность фаз этих двух снимков.

Исходя из этого интерпретировать оттенки цветов на этом композите необходимо в соответствии с табл. 1. Как видно из таблицы, композит позволяет:

• Классифицировать типы отражающей поверхности (вода, гладкое поле, вспаханное поле, невозделываемое поле с растительностью, лес, участки активного роста сельхозкультур, участки уборки урожая, здания и сооружения, объекты транспортной инфраструктуры и Ñ‚. д.).
• Наблюдать изменения, произошедшие за период между съемками (увеличение-уменьшение влажности земной поверхности, вспахивание земли, появление-исчезновение объектов, антропогенные изменения, вызванные активным землепользованием, вырубки в лесу, замерзание водных поверхностей и Ñ‚. д.).

Таблица 1. Интерпретация цветов на композите MTC

Относительная выраженность каналов RGB-композита	Итоговый цвет на композите MTC	Визуализация на композите MTC	Тип объекта
Сильная амплитуда обоих снимков, низкая когерентность	Желтый		Растительность, незначительно выросшая за период между съемками, т. е. естественная природная растительность В случае наличия текстуры (рисунок слева), это лес
			Растительность, незначительно выросшая за период между съемками, т.е. естественная природная растительность В случае отсутствия текстуры (по центру рисунка слева), это сорняк (заросшее невозделываемое поле)
Сильная амплитуда обоих снимков, высокая когерентность	Белый		Крупные здания и сооружения, объекты имеющие углы, объекты из бетона и металла, столбы, опоры ЛЭП, железные дороги Наиболее интенсивный белый цвет в случае, если вышеперечисленные объекты ориентированы параллельно азимуту радарной съемки (т. е. перпендикулярно направлению дальности)
	Синий цвет с белым цветом на стороне объекта, ориентированной на встречу луча радара		Небольшие сооружения с плоской крышей (в данном случае – сельские домики)
Слабая амплитуда обоих снимков, высокая когерентность	Темно-синий		Плоские поверхности (низкая амплитуда) с высокой когерентностью (из-за отсутствия растительности на этих поверхностях) Голая плоская земля без изменений за период  между радарными съемками Чем темнее оттенок синего – тем более плоская (либо влажная) поверхность
			Асфальтированные дороги, взлетно-посадочные полосы (рисунок слева) и т. п. Чем более ярковыраженный синий цвет – тем более ровное покрытие дороги
Амплитуда второго снимка больше, чем амплитуда первого, при очень низкой когерентности	Зеленый (сильные амплитуды у обоих снимков, при этом амплитуда второго снимка выше)		Быстро растущая растительность Участки активно растущих сельхозкультур
	Темно-зеленый (слабые амплитуды у обоих снимков, при этом амплитуда второго снимка выше)		Участки голой земли, вспаханные за период между радарными съемками
Амплитуда первого снимка больше, чем амплитуда второго, при очень низкой когерентности	Красный		Поля, с которых за период между съемками был собран урожай Хорошо отражающие объекты, присутствовавшие на первом снимке и пропавшие на втором
	Темно-красный (слабые амплитуды у обоих снимков, при этом амплитуда первого снимка выше)		Голая земля, увеличившая влагосодержание за период между съемками (например, после дождя или полива)
Все три цвета равномерно средне выражены	Темные оттенки красного, зеленого и синего		Шероховатое поле без растительности, влагосодержание которого незначительно изменилось за период между съемками
Темно-серый или черный цвет	Практически полное отсутствие всех оттенков		Водная поверхность (например, озеро по центру рисунка слева)

Предлагаемый подход к мониторингу

Таким образом, предлагаемый подход к мониторингу с использованием радарного композита MTC состоит в следующем:

1. Для тематического анализа состояния территории на конкретную дату необходимо иметь интерферометрическую пару снимков с как можно меньшей временной разницей между ними (например, 1 или 4 суток, но не более 16 суток).
2. Из этой интерферометрической пары составляется цветной радарный композит MTC, который можно рассматривать как тематическую карту состояния территории на данный момент.
3. Через промежуток времени, определяемый требуемой частотой мониторинга, выполняется съемка еще одной интерферометрической пары, по которой также рассчитывается композит MTC.
4. Изменения выявляются на основании сопоставления двух композитов MTC (т. е. двух тематических карт).

Возможно, конечно, выявлять изменения и по одному композиту MTC, если между снимками, из которых он составлен, присутствует значительный временной промежуток, но при этом следует иметь в виду, что качество и информативность когерентности сильно уменьшается с увеличением временного промежутка между съемками. И если в случае композита MTC, составленного из радарных снимков с разницей в 1 или 4 суток, когерентность несет как минимум треть полезной информации, содержащейся в композите, то в случае временного промежутка в 16 и более суток – информативный вклад когерентности в композит значительно падает.

Сами радарные космические снимки COSMO-SkyMed и композит MTC, рассчитываемый на их основе, возможно заказать в компании «Совзонд», являющейся официальным дистрибьютором компании e-GEOS (Италия) — оператора спутников COSMO-SkyMed.