Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 2. С. 185-194
Радиолокационные контрасты искусственных сликов при скользящих углах зондирования
А.Е. Кориненко
1 , В.В. Малиновский
1 , В.Н. Кудрявцев
2, 1 1 Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия
2 Российский государственный гидрометеорологический университет, Санкт-Петербург, Россия
Одобрена к печати: 21.12.2016
DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-2-185-194
В работе представлены результаты радиолокационных (РЛ) исследований морской поверхности под малыми углами скольжения при наличии искусственной пленки. Эксперименты проводились в 2014−2015 годах в районе Стационарной океанографической платформы, пос. Кацивели, Южный берег Крыма. При измерениях использовался навигационный радиолокатор X-диапазона c горизонтальной поляризацией излучения/приема сигнала, установленный на океанографической платформе на высоте 15 м над уровнем моря. Углы наблюдения морской поверхности составляли от 6 град. до 1 град. относительно горизонта. Для создания поверхностных загрязнений использовалось растительное масло. Показано, что из-за сильной спекл-структуры РЛ изображения, вызванного отражениями сигнала от обрушений наиболее крупных ветровых волн, РЛ контрасты между чистой поверхностью и поверхностью, покрытой пленкой, выражены слабо, что существенно понижает достоверность РЛ обнаружения поверхностных загрязнений. После «подавления» спекл-структуры РЛ изображения (путем логарифмирования сигнала с последующим осреднением, что эквивалентно расчету среднего геометрического значения сигнала) проявление поверхностных сликов на РЛ изображениях становится явным. Анализ статистических характеристик сигнала показал, что падение РЛ сигнала в слике связано с подавлением числа обрушений наиболее коротких ветровых волн, отражающих радиоволны. Приведены характеристики РЛ-контрастов сликов в зависимости от скорости ветра и его направления.
Ключевые слова: радиолокационные измерения, скользящие углы зондирования, обрушения ветровых волн, поверхностные загрязнения, ветровые волны, морская поверхность
Полный текстСписок литературы:
- Ермаков С.А., Сергиевская И.А., Гущин Л.А. Пленки на морской поверхности и их дистанционное зондирование // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2006. Вып. 3. Т. 2. С. 86–98.
- Кудрявцев В.Н., Иванова Н.А., Гущин Л.А., Ермаков С.А. Оценка контрастов спектра ветровых волн в сликах, вызванных биогенными и нефтяными пленками: Препринт №. 765. ИПФРАН, Нижний Новгород, 2008. 34 с.
- Dankert H., Rosenthal W. Ocean surface determination from X-band radar-image sequences // J. Geophys. Res. 2004. Vol. 109. C04016. DOI: 10.1029/2003JC002130.
- Ermakov S.A., Zujkova A.M., Panchenko A.R, Salashin S.G., Talipova T.G., Titov V.I. Surface film effect on short wind waves // Dyn. Atmos. Oceans. 1986. Vol. 10. P. 31–50.
- Gade M., Alpers W., Huёhnerfuss H., Wismann V., Lange P. On the reduction of the radar backscatter by oceanic surface films: Scatterometer measurements and their theoretical interpretation // Remote Sens. Environ. 1998. Vol. 66, No. 1. P. 52–70.
- Hansen M.W., Kudryavtsev V., Chapron B., Brekke C., Johannessen J.A. Wave Breaking in Slicks: Impacts on C-Band Quad-Polarized SAR Measurements // IEEE J. of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing. 2016. DOI: 10.1109/JSTARS.2016.2587840.
- Jessup A.T., Melville W.K., Keller W.C. Breaking waves affecting microwave backscatter. 1: Detection and verification // J. Geophys. Res. 1991. Vol. 96. P. 20547–20559.
- Johannessen J.A., Kudryavtsev V., Akimov D., Eldevik T., Winther N., Chapron B. On radar imaging of current features: 2. Mesoscale eddy and current front detection // J. Geophys. Res. 2005. Vol. 110. C07017. DOI: 10.1029/2004JC002802.
- Kudryavtsev V.N., Akimov D., Johannessen J.A., Chapron B. On radar imaging of current features: 1. Model and comparison with observations // J. Geophys. Res. 2005.Vol. 110. C07016. DOI: 10.1029/2004JC002505.
- Kudryavtsev V.N., Hauser D., Caudal G., Chapron B. A semiempirical model of the normalized radar cross-section of the sea surface 1. Background model // J. Geophys. Res. 2003. Vol. 108. No. C3. 8054. DOI: 10.1029/2001JC001003.
- Liu Y., Frasier S.J., McIntosh R.E. Measurement and classification of low-grazing-angle radar sea spikes // IEEE Trans. Antennas Propag. 1998. Vol. 46. No. 1. P. 27–40.
- Longuet-Higgins M.S. The instabilities of gravity waves on deep water. I. Superharmonics // Proc. R. Soc. London. A. 1978. Vol. 360. P. 471–486.
- Malinovsky V.V., Sandven S., Mironov A.S., Korinenko A.E. Identification of oil spills based on ratio of alternating polarization images from ENVISAT // Proceedings of IGARSS’2007. Barcelona. 2007. P. 1326–1329.
- Phillips O.M. Radar returns from the sea surface – Bragg scattering and breaking waves // J. Phys. Oceanogr. 1988. Vol. 18. P. 1063–1074.
- Senet C., Seemann J., Ziemer F. The near-surface current velocity determined from image sequences of the sea surface // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2001. Vol. 39. No. 3. P. 492–505.