Л. Пиетранера (Luca Pietranera), Ф. Бритти (Filippo Britti), Л. Чезарано (Lucio Cesarano), В. Джентиле (Vittorio Gentile), Ю. И. Кантемиров
Общие ÑÐ²ÐµÐ´ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¾ продукте MTC
ÐšÐ¾Ð¼Ð¿Ð°Ð½Ð¸Ñ e-GEOS (ИталиÑ) — оператор группировки радарных Ñпутников COSMO-SkyMed-1–4 — предÑтавлÑет новый тематичеÑкий продукт MTC (Multi-temporal coherence), ÑвлÑющийÑÑ Ð¾Ð´Ð½Ð¸Ð¼ из уровней обработки, в котором пользователю могут быть поÑтавлены радарные Ñнимки COSMO-SkyMed.
Продукт MTC предÑтавлÑет Ñобой мультивременной цветной композит, ÑоÑтавленный из амплитуд двух радарных Ñнимков COSMO-SkyMed, отÑнÑтых в одинаковой геометрии Ñъемки, и из когерентноÑти фаз Ñтих Ñнимков (риÑ. 1). Данный продукт может быть Ñгенерирован пользователем при уÑловии Ð½Ð°Ð»Ð¸Ñ‡Ð¸Ñ Ñпециализированного программного обеÑпечениÑ, позволÑющего корегиÑтрировать радарные Ñнимки и раÑÑчитывать когерентноÑть (например, Ñто можно Ñделать в программном комплекÑе SARscape). Либо, ÑƒÑ‡Ð¸Ñ‚Ñ‹Ð²Ð°Ñ Ñ‡Ð¸Ñто техничеÑкий характер ÑÐ¾Ð·Ð´Ð°Ð½Ð¸Ñ Ñтого продукта, — его генерацию можно проÑто запроÑить при заказе интерферометричеÑких пар COSMO-SkyMed, доплатив примерно 10% от ÑтоимоÑти каждой интерферометричеÑкой пары Ñнимков, по которой ÑоздаетÑÑ Ð´Ð°Ð½Ð½Ñ‹Ð¹ композит.

Ð”Ð»Ñ Ð¸Ð»Ð»ÑŽÑтрации дешифровочных характериÑтик продукта MTC — приведем его Ñразу в Ñравнении Ñ Ð¾Ð´Ð¸Ð½Ð¾Ñ‡Ð½Ñ‹Ð¼ оптичеÑким и одиночным радарным Ñнимком (риÑ. 2, 3). Как видно из Ñтих риÑунков, по Ñвоим дешифровочным характериÑтикам композит MTC значительно превоÑходит одиночный амплитудный радарный Ñнимок и, как минимум, Ñравним Ñ Ð¾Ð¿Ñ‚Ð¸Ñ‡ÐµÑким мультиÑпектральным Ñнимком (а ÑƒÑ‡Ð¸Ñ‚Ñ‹Ð²Ð°Ñ Ð¼ÑƒÐ»ÑŒÑ‚Ð¸Ð²Ñ€ÐµÐ¼ÐµÐ½Ð½ÑƒÑŽ ÑоÑтавлÑющую, композит MTC даже более информативен, чем оптичеÑкое мультиÑпектральное изображение).


Данный композит может интерпретироватьÑÑ Ð½Ðµ проÑто как цветное коÑмичеÑкое изображение, но и как тематичеÑÐºÐ°Ñ ÐºÐ°Ñ€Ñ‚Ð°, на которой каждый цвет или оттенок цвета может быть проинтерпретирован в ÑоответÑтвиÑми Ñ Ñ€ÐµÐºÐ¾Ð¼ÐµÐ½Ð´Ð°Ñ†Ð¸Ñми, приведенными ниже.
Как интерпретировать цвета на композите MTC?
Мультивременной радарный цветной RGB-композит MTC ÑоÑтоит из Ñледующих каналов:
- КраÑный — амплитуда первого радарного Ñнимка.
- Зеленый — амплитуда второго радарного Ñнимка.
- Синий — когерентноÑть фаз Ñтих двух Ñнимков.
ИÑÑ…Ð¾Ð´Ñ Ð¸Ð· Ñтого интерпретировать оттенки цветов на Ñтом композите необходимо в ÑоответÑтвии Ñ Ñ‚Ð°Ð±Ð». 1. Как видно из таблицы, композит позволÑет:
- КлаÑÑифицировать типы отражающей поверхноÑти (вода, гладкое поле, вÑпаханное поле, невозделываемое поле Ñ Ñ€Ð°ÑтительноÑтью, леÑ, учаÑтки активного роÑта Ñельхозкультур, учаÑтки уборки урожаÑ, Ð·Ð´Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð¸ ÑооружениÑ, объекты транÑпортной инфраÑтруктуры и Ñ‚. д.).
- Ðаблюдать изменениÑ, произошедшие за период между Ñъемками (увеличение-уменьшение влажноÑти земной поверхноÑти, вÑпахивание земли, поÑвление-иÑчезновение объектов, антропогенные изменениÑ, вызванные активным землепользованием, вырубки в леÑу, замерзание водных поверхноÑтей и Ñ‚. д.).
Таблица 1.Â Ð˜Ð½Ñ‚ÐµÑ€Ð¿Ñ€ÐµÑ‚Ð°Ñ†Ð¸Ñ Ñ†Ð²ÐµÑ‚Ð¾Ð² на композите MTC
ОтноÑÐ¸Ñ‚ÐµÐ»ÑŒÐ½Ð°Ñ Ð²Ñ‹Ñ€Ð°Ð¶ÐµÐ½Ð½Ð¾Ñть каналов RGB-композита |
Итоговый цвет
на композите MTC |
ВизуализациÑ
на композите MTC |
Тип объекта |
Ð¡Ð¸Ð»ÑŒÐ½Ð°Ñ Ð°Ð¼Ð¿Ð»Ð¸Ñ‚ÑƒÐ´Ð° обоих Ñнимков, Ð½Ð¸Ð·ÐºÐ°Ñ ÐºÐ¾Ð³ÐµÑ€ÐµÐ½Ñ‚Ð½Ð¾Ñть | Желтый | ![]()
|
РаÑтительноÑть, незначительно выроÑÑˆÐ°Ñ Ð·Ð° период между Ñъемками, Ñ‚. е. еÑтеÑÑ‚Ð²ÐµÐ½Ð½Ð°Ñ Ð¿Ñ€Ð¸Ñ€Ð¾Ð´Ð½Ð°Ñ Ñ€Ð°ÑтительноÑть
Ð’ Ñлучае Ð½Ð°Ð»Ð¸Ñ‡Ð¸Ñ Ñ‚ÐµÐºÑтуры (риÑунок Ñлева), Ñто Ð»ÐµÑ |
![]()
|
РаÑтительноÑть, незначительно выроÑÑˆÐ°Ñ Ð·Ð° период между Ñъемками, Ñ‚.е. еÑтеÑÑ‚Ð²ÐµÐ½Ð½Ð°Ñ Ð¿Ñ€Ð¸Ñ€Ð¾Ð´Ð½Ð°Ñ Ñ€Ð°ÑтительноÑть
Ð’ Ñлучае отÑутÑÑ‚Ð²Ð¸Ñ Ñ‚ÐµÐºÑтуры (по центру риÑунка Ñлева), Ñто ÑорнÑк (зароÑшее невозделываемое поле) |
||
Ð¡Ð¸Ð»ÑŒÐ½Ð°Ñ Ð°Ð¼Ð¿Ð»Ð¸Ñ‚ÑƒÐ´Ð° обоих Ñнимков, выÑÐ¾ÐºÐ°Ñ ÐºÐ¾Ð³ÐµÑ€ÐµÐ½Ñ‚Ð½Ð¾Ñть | Белый | ![]()
|
Крупные Ð·Ð´Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð¸ ÑооружениÑ, объекты имеющие углы, объекты из бетона и металла, Ñтолбы, опоры ЛÐП, железные дороги
Ðаиболее интенÑивный белый цвет в Ñлучае, еÑли вышеперечиÑленные объекты ориентированы параллельно азимуту радарной Ñъемки (Ñ‚. е. перпендикулÑрно направлению дальноÑти) |
Синий Ñ†Ð²ÐµÑ‚Â Ñ Ð±ÐµÐ»Ñ‹Ð¼ цветом на Ñтороне объекта, ориентированной на вÑтречу луча радара | ![]()
|
Ðебольшие ÑÐ¾Ð¾Ñ€ÑƒÐ¶ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñ Ð¿Ð»Ð¾Ñкой крышей (в данном Ñлучае – ÑельÑкие домики) | |
Ð¡Ð»Ð°Ð±Ð°Ñ Ð°Ð¼Ð¿Ð»Ð¸Ñ‚ÑƒÐ´Ð° обоих Ñнимков, выÑÐ¾ÐºÐ°Ñ ÐºÐ¾Ð³ÐµÑ€ÐµÐ½Ñ‚Ð½Ð¾Ñть | Темно-Ñиний | ![]()
|
ПлоÑкие поверхноÑти (Ð½Ð¸Ð·ÐºÐ°Ñ Ð°Ð¼Ð¿Ð»Ð¸Ñ‚ÑƒÐ´Ð°) Ñ Ð²Ñ‹Ñокой когерентноÑтью (из-за отÑутÑÑ‚Ð²Ð¸Ñ Ñ€Ð°ÑтительноÑти на Ñтих поверхноÑÑ‚ÑÑ…)
Ð“Ð¾Ð»Ð°Ñ Ð¿Ð»Ð¾ÑÐºÐ°Ñ Ð·ÐµÐ¼Ð»Ñ без изменений за период между радарными Ñъемками Чем темнее оттенок Ñинего – тем более плоÑкаÑ (либо влажнаÑ) поверхноÑть |
![]()
|
ÐÑфальтированные дороги, взлетно-поÑадочные полоÑы (риÑунок Ñлева) и Ñ‚. п.
Чем более Ñрковыраженный Ñиний цвет – тем более ровное покрытие дороги |
||
Ðмплитуда второго Ñнимка больше, чем амплитуда первого, при очень низкой когерентноÑти | Зеленый (Ñильные амплитуды у обоих Ñнимков, при Ñтом амплитуда второго Ñнимка выше) | ![]()
|
БыÑтро раÑÑ‚ÑƒÑ‰Ð°Ñ Ñ€Ð°ÑтительноÑть
УчаÑтки активно раÑтущих Ñельхозкультур |
Темно-зеленый (Ñлабые амплитуды у обоих Ñнимков, при Ñтом амплитуда второго Ñнимка выше) | ![]()
|
УчаÑтки голой земли, вÑпаханные за период между радарными Ñъемками | |
Ðмплитуда первого Ñнимка больше, чем амплитуда второго, при очень низкой когерентноÑти | КраÑный | ![]()
|
ПолÑ, Ñ ÐºÐ¾Ñ‚Ð¾Ñ€Ñ‹Ñ… за период между Ñъемками был Ñобран урожай
Хорошо отражающие объекты, приÑутÑтвовавшие на первом Ñнимке и пропавшие на втором |
Темно-краÑный (Ñлабые амплитуды у обоих Ñнимков, при Ñтом амплитуда первого Ñнимка выше) | ![]()
|
Ð“Ð¾Ð»Ð°Ñ Ð·ÐµÐ¼Ð»Ñ,Â ÑƒÐ²ÐµÐ»Ð¸Ñ‡Ð¸Ð²ÑˆÐ°Ñ Ð²Ð»Ð°Ð³Ð¾Ñодержание за период между Ñъемками (например, поÑле Ð´Ð¾Ð¶Ð´Ñ Ð¸Ð»Ð¸ полива) | |
Ð’Ñе три цвета равномерно Ñредне выражены | Темные оттенки краÑного, зеленого и Ñинего | ![]()
|
Шероховатое поле без раÑтительноÑти, влагоÑодержание которого незначительно изменилоÑÑŒ за период между Ñъемками |
Темно-Ñерый или черный цвет | ПрактичеÑки полное отÑутÑтвие вÑех оттенков | ![]()
|
Ð’Ð¾Ð´Ð½Ð°Ñ Ð¿Ð¾Ð²ÐµÑ€Ñ…Ð½Ð¾Ñть (например, озеро по центру риÑунка Ñлева) |
Предлагаемый подход к мониторингу
Таким образом, предлагаемый подход к мониторингу Ñ Ð¸Ñпользованием радарного композита MTC ÑоÑтоит в Ñледующем:
- Ð”Ð»Ñ Ñ‚ÐµÐ¼Ð°Ñ‚Ð¸Ñ‡ÐµÑкого анализа ÑоÑтоÑÐ½Ð¸Ñ Ñ‚ÐµÑ€Ñ€Ð¸Ñ‚Ð¾Ñ€Ð¸Ð¸ на конкретную дату необходимо иметь интерферометричеÑкую пару Ñнимков Ñ ÐºÐ°Ðº можно меньшей временной разницей между ними (например, 1 или 4 Ñуток, но не более 16 Ñуток).
- Из Ñтой интерферометричеÑкой пары ÑоÑтавлÑетÑÑ Ñ†Ð²ÐµÑ‚Ð½Ð¾Ð¹ радарный композит MTC, который можно раÑÑматривать как тематичеÑкую карту ÑоÑтоÑÐ½Ð¸Ñ Ñ‚ÐµÑ€Ñ€Ð¸Ñ‚Ð¾Ñ€Ð¸Ð¸ на данный момент.
- Через промежуток времени, определÑемый требуемой чаÑтотой мониторинга, выполнÑетÑÑ Ñъемка еще одной интерферометричеÑкой пары, по которой также раÑÑчитываетÑÑ ÐºÐ¾Ð¼Ð¿Ð¾Ð·Ð¸Ñ‚ MTC.
- Ð˜Ð·Ð¼ÐµÐ½ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð²Ñ‹ÑвлÑÑŽÑ‚ÑÑ Ð½Ð° оÑновании ÑопоÑÑ‚Ð°Ð²Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð´Ð²ÑƒÑ… композитов MTC (Ñ‚. е. двух тематичеÑких карт).
Возможно, конечно, выÑвлÑть Ð¸Ð·Ð¼ÐµÐ½ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¸ по одному композиту MTC, еÑли между Ñнимками, из которых он ÑоÑтавлен, приÑутÑтвует значительный временной промежуток, но при Ñтом Ñледует иметь в виду, что качеÑтво и информативноÑть когерентноÑти Ñильно уменьшаетÑÑ Ñ ÑƒÐ²ÐµÐ»Ð¸Ñ‡ÐµÐ½Ð¸ÐµÐ¼ временного промежутка между Ñъемками. И еÑли в Ñлучае композита MTC, ÑоÑтавленного из радарных Ñнимков Ñ Ñ€Ð°Ð·Ð½Ð¸Ñ†ÐµÐ¹ в 1 или 4 Ñуток, когерентноÑть неÑет как минимум треть полезной информации, ÑодержащейÑÑ Ð² композите, то в Ñлучае временного промежутка в 16 и более Ñуток – информативный вклад когерентноÑти в композит значительно падает.
Сами радарные коÑмичеÑкие Ñнимки COSMO-SkyMed и композит MTC, раÑÑчитываемый на их оÑнове, возможно заказать в компании «Совзонд», ÑвлÑющейÑÑ Ð¾Ñ„Ð¸Ñ†Ð¸Ð°Ð»ÑŒÐ½Ñ‹Ð¼ диÑтрибьютором компании e-GEOS (ИталиÑ) — оператора Ñпутников COSMO-SkyMed.