Прикладные вопросы дистанционного зондирования

ПРИКЛАДНЫЕ ВОПРОСЫ ДИСТАНЦИОННОГО     ЗОНДИРОВАНИЯ

§ 1. Возможности дистанционного зондирования в радиодиапазоне

При дистанционном зондировании в радиодиапазоне излучений ЭМВ используется спектр частот 500 МГц - 100 ГГц. Применяющиеся в пассивном и активном дистанционном зондировании рабочие частоты, длины волн и буквенные обозначения группы отдельных диапазонов приведены в табл. 1. Использующиеся для зондирования из космоса частоты, располагаются в полосе от L-диапазона (1.3 ГГц) до Q-диапазона (58 ГГц). Возможности и преимущества метода определяются двумя факторами: взаимодействием с атмосферой и особенностями самого СВЧ – диапазона.

1). Атмосферное ослабление. Как показано на рис. 18, сигналы СВЧ-диапазона на частотах выше 20 ГГц сильно ослабляются земной атмосферой вследствие поглощения молекулами кислорода и водяного пара.

Таблица 1. Диапазоны, обычно используемые в радиолокаторах и радиометрах

Частотный диапазон 1-20 ГГц применяется, в первую очередь, для пассивного и активного зондирования земной суши и поверхности океана (вследствие малого ослабления в атмосфере и повышенной чувствительности на этих частотах к таким особенностям поверхности, как влажность почв и капиллярные морские волны). Частоты выше 20 ГГц используются, главным образом, для зондирования из космоса атмосферного водяного пара, кислорода и температуры атмосферы. Тем не менее, первые радиолокационные изображения поверхности (с целью геологического картографирования) были получены с самолёта при помощи РЛС БО AN/APQ-97, работавшей в атмосферном окне прозрачности 35 ГГц.

Рис. 18. Коэффициент пропускания атмосферы в зенитном направлении для нескольких частотных диапазонов СВЧ-спектра.

2). Уникальные особенности дистанционных методов зондирования в СВЧ-диапазоне. Информация, получаемая посредством дистанционного зондирования в СВЧ-диапазоне, в общем совершенно отличается от получаемой в оптическом (видимом) и ИК-диапазоне.  Как говорилось выше, приборы СВЧ – диапазона позволяют  зондировать поверхность независимо от облачного покрова  и особенно чувствительны к геометрии поверхности и присутст- вию воды. Оптические приборы, напротив, более чувствительны к химиче скому составу поверхности.

Средства дистанционного зондирования в СВЧ-диапазоне позволяют получать данные с очень высокой чувствительностью и имеют ряд возможностей, недоступных для приборов зондирования в тепловом или видимом (ближнем) ИК-диапазонах.

а) Чувствительность к геометрии поверхности. Принимаемые локатором радиоволны, рассеянные в обратном направлении, очень чувствительны к геометрическим характеристикам земной поверхности и геометрической структуре её культурного и естественного покрова. В частности, радиолокационное обратное рассеяние сушей чувствительно к уклонам поверхности на скользящих (менее 30°) и больших (более 55°) углах наблюдения. Как упоминалось ранее, обратное рассеяние сантиметровых волн морской поверхностью сильно зависит от брэгговского рассеяния капиллярными и короткими гравитационными морскими волнами; снова отметим, что это, посуществу, отклик на геометрию волн. И, наконец, последние исследования показали, что радиолокационный отклик растительности, например деревьев и сельскохозяйственных культур, сильно зависит от её геометрической структуры (размеров и формы стеблей, стволов, ветвей и листьев) и содержания в ней влаги.