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 т. 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 т. 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:
- 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).
- Из этой интерферометрической пары составляется цветной радарный композит MTC, который можно рассматривать как тематическую карту состояния территории на данный момент.
- Через промежуток времени, определяемый требуемой частотой мониторинга, выполняется съемка еще одной интерферометрической пары, по которой также рассчитывается композит MTC.
- 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.
