ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 2. С. 167-174

Измерение толщины льда на пресноводном пруде и реке с использованием сигналов ГЛОНАСС и GPS

М.И. Михайлов 1 , К.В. Музалевский 1 , В.Л. Миронов 1, 2 
1 Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН, Красноярск, Россия
2 Сибирский государственный аэрокосмический университет им. М.Ф. Решетнева, Красноярск
Одобрена к печати: 20.03.2017
DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-2-167-174
В данной работе проводится экспериментальное исследование принципиальной возможности измерения толщины ледового покрова на пресных водоемах на основе интерференционных диаграмм, создаваемых сигналами навигационных спутников ГЛОНАСС и GPS. Интерференционные диаграммы регистрируются с помощью серийно выпускаемого приемника МРК-32Р, который оборудован антенной с правой круговой поляризацией. Приведены оценки погрешностей определения толщины ледового покрова. Измерения интерференционных диаграмм сигналов навигационных спутников ГЛОНАСС и GPS производились на пруде и протоке реки, расположенных в черте г. Красноярска в зимний период в ходе двух сеансов 3 февраля и 20 марта 2015 г. соответственно. Установлено, что в среднем погрешности измерения толщины ледового покрова из интерференционных диаграмм сигналов ГЛОНАСС и GPS близки между собой и не превышают 0,03 м при вариации толщины ледового покрова от 0,66 м до 0,70 м. Проведенные исследования показывают принципиальную возможность и перспективность измерения толщины ледового покрова на основе сигналов ГЛОНАСС и GPS.
Ключевые слова: интерферометрия, толщина льда, ГЛОНАСС, GPS
Полный текст

Список литературы:

  1. Миронов В.Л., Михайлов М.И., Музалевский К.В., Сорокин А.В., Фомин С.В., Каравайский А.Ю. Измерение влажности и высоты посевов сельскохозяйственных полей с использованием приемника сигналов ГЛОНАСС и GPS // Вестник СибГАУ. 2014. Т. 56. № 4. С. 88–97.
  2. Финкельштейн М.И., Карпухин В.И., Кутев В.А., Метелкин В.Н. Подповерхностная радиолокация. М.: Радио и связь, 1994. 216 с.
  3. Alonso-Arroyo A., Camps A., Aguasca A., Forte G., Monerris A., Rudiger C., Walker J.P., Park H., Pascual D., Onrubia R. Improving the Accuracy of Soil Moisture Retrievals Using the Phase Difference of the Dual-Polarization GNSS-R Interference Patterns // IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters. 2014. Vol. 11. No. 12. P. 2090–2094.
  4. Ferrazzoli P., Guerriero L., Pierdicca N., Rahmoune R. Forest biomass monitoring with GNSS-R: Theoretical simulations // Advances in Space Research. 2011. Vol. 47. No. 10. P. 1823–1832.
  5. Jacobson M.D. Estimating Snow Water Equivalent Estimation for a Slightly Tilted Snow-Covered Prairie Grass Field by GPS Interfermetric Reflectometry// EURASIP Journal on Advances in Signal Processing. 2014. DOI: 10.1186/1687-6180-2014-61.
  6. Jacobson M.D. Potential for Estimating the Thickness of Freshwater Lake Ice by GPS Interferometric Reflectometry // Journal of Geography and Geology. 2015. Vol. 7. No. 1. P. 10–19.
  7. Larson K.M., Braun J., Small E.E., Zavorotny V., Gutmann E., Bilich A. GPS Multipath and Its Relation to Near-Surface Soil Moisture Content // IEEE J-STARS. 2010. Vol. 3. P. 91–99.
  8. Larson K.M., Small E.E., Gutmann E.D., Bilich A., Braun J.J., Zavorotny V.U. Use of GPS receivers as a soil moisture network for water cycle studies // Geophys. Res. Lett. 2008. Vol. 3. P. L24405–2008.
  9. Matzler C., Wegmuller U. Dielectric properties of freshwater ice at microwave frequencies // Journal of Physics D: Applied Physics. 1987. Vol. 20. P. 1623–1630.
  10. Nievinski F.G., Larson K.M. Inverse modeling of GPS multipath for snow depth estimation, I: formulation and simulations // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. 2014a. Vol. 52. No. 10. P. 6555–6563.
  11. Nievinski F.G., Larson K.M. Inverse modeling of GPS multipath for snow depth estimation, II: application and validation // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. 2014b. Vol. 52. No. 10. P. 6564–6573.
  12. Rodriguez-Alvarez N. Soil moisture and vegetation height retrieval using GNSS-R techniques // IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium. 2009. P. III-869–III-872.
  13. Rodriguez-Alvarez N., Camps A., Vall-llossera M., Bosch-Lluis X., Monerris A., Ramos-Perez I., Valencia E., Marchan-Hernandez J.F., Martinez-Fernandez J., Baroncini-Turricchia G., Pérez-Gutiérrez C., Sanchez N. Land Geophysical Parameters Retrieval Using the Interference Pattern GNSS-R Technique // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 2011. Vol. 49. No. 1. P. 71–84.
  14. Rodriguez-Alvarez N., Aguasca A., Valencia E., Bosch-Lluis X., Camps A., Ramos-Perez I., Vall-llossera M. Snow thickness monitoring using GNSS measurements// IEEE Geosci. Remote Sens. Lett. 2012. Vol. 9. No. 6. P. 1109–1113.