Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 5. С. 135-148
Связь радарных данных Sentinel 1 с наземными измерениями температуры почвы
1 Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, Фрязино, РФ
Одобрена к печати: 21.06.2017
DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-5-135-148
В работе исследуется связь радарных данных Sentinel 1 с температурой почвы, измеренной на пяти наземных станциях, находящихся на территории Финляндии, Польши и Франции, за период 2014–2016 гг. Наземные измерения температуры и влажности почвы доступны на сайте International soil moisture network (https://ismn.geo.tuwien.ac.at). Наземные станции располагаются на широтах от 43° до 67° с.ш. и различаются почвами от почв хвойных бореальных лесов (Финляндия) до торфяных болотистых почв в Польше и почв, покрытых травой или с.-х. культурами, во Франции. Показано наличие положительной корреляции коэффициента обратного рассеяния с температурой почвы на глубине 5; 10; 20 и 30 см для четырех из пяти станций наземных измерений параметров почвы (отсутствует корреляция только для станции в Польше для болотистой местности). Показано, что при наличии корреляции для обеих поляризаций (VV и VH) коэффициент корреляции Спирмена ρs для согласованной поляризации превышает ρs для кросс-поляризации. В случаях наличия сильной связи между переменными построены регрессионные соотношения, связывающие коэффициент обратного рассеяния с температурой почвы. Рассмотрено влияние надпочвенной растительности и механического состава почвы на коэффициент корреляции.
Ключевые слова: дистанционное зондирование, радарные данные C-диапазона, поляризация, температура почвы, коэффициент обратного рассеяния, коэффициент корреляции Спирмена
Полный текстСписок литературы:
- Бобров П.П., Кондратьева О.В., Мустакова М.М. Влияние содержания органического вещества в почвах на диэлектрическую проницаемость в диапазоне частот 10 кГц – 8,5 ГГц // Вестн. СибГАУ. 2013. № 5(51). C. 95–97.
- Лагутин М.Б. Наглядная математическая статистика. М.: Бином. 2013. 472 с.
- Музалевский К.В., Миронов В.Л., Боике Дж., Швалева А.А., Евтюшкин А.В., Филатов А.В. Измерение температуры мерзлого деятельного слоя почвенного покрова арктической тундры по данным космического радара ALOS PALSAR // Изв. ВУЗов. Физика. 2013. Т. 56. № 10-3. C. 91–93.
- Attema E.P.W., Ulaby F.T. Vegetation modeled as a water cloud // Radio Sciences. 1978. Vol. 13. P. 357–364.
- Blumberg D.G., Freilikher V., Lyalko I.V., Vulfson L.D., Kotlyar A.L., Shevchenko V.N., Ryabokonenko A.D. Soil moisture (water-content) assessment by an airborne scatterometer // Remote Sensing of Environment. 2000. Vol. 71. P. 309–319. DOI: 10.1016/S0034-4257(99)00087-5.
- Bourgeau-Chavez L.L., Kasischke E.S., Rutherford M.D. Evaluation of ERS SAR Data for Prediction of Fire Danger in a Boreal Region // Intern. J. Wildland Fire. 1999. Vol. 9. No. 3. P. 183–194.
- De Roo R.D., Ulaby F.T., Dobson M.C. Using Microwave radar for soil moisture inversion under soybean canopies // Proc. 1998 IGARSS Symp. 6–10 July 1998. Seattle. WA. USA. Part 1. 1998. P. 94–96.
- Gherboudj I., Magagi R., Berg A.A., Toth B. Soil moisture retrieval over agricultural fields from multi-polarized and multi-angular RADARSAT-2 SAR data // Remote Sensing of Environment. 2011. Vol. 115. P. 33–43.
- Hallikainen M.T., Ulaby F.T., Dobson M.C., El-Rayes M.A., Wu L.-K. Microwave Dielectric Behavior of Wet Soil-Part 1: Empirical Models and Experimental Observations // IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing. 1985. Vol. GE-23. No. 1. P. 25–34.
- Jackson T.J., Schmugge T.J. Passive microwave remote-sensing system for soil moisture. Some supporting research // IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing. 1989. Vol. 27. No. 2. P. 225–235. DOI: 10.1109/36.20301.
- Khaldoune J., van Bochove E., Bernier M., Nolin M.C. An approach for mapping frozen soil of agricultural land under snow cover using RADARSAT-1 and RADARSAT-2 // IEEE Geoscience and Remote Sensing Symposium Proc. 2008. Vol. 3. P. III-382–III-385.
- Rignot E., Way J.B., McDonald K., Vierck L., Williams C., Adams P., Payne C., Wood W., Shi J. Monitoring of Environmental Conditions in Taiga Forests Using ERS-1 SAR // Remote Sensing of Environment. 1994. Vol. 49. No. 2. P. 145–154.
- Srivastava H.S., Patel P., Navalgund R.R. How far SAR has fulfilled its expectation for soil moisture retrieval // SPIE Digital Library. 2006. Nov. 13–17. Vol. 6410. Paper No. 64100. P. 1–12.
- Ulaby F.T., Baltivala P.P., Dobson M.C. Microwave backscatter dependence on surface roughness, soil moisture, and soil texture: Part 1 — bare soil // IEEE Trans. Geosciences Electronics. 1978. Vol. 16. P. 286–295. DOI: 10.1109/TGE 1978.294586.
- Wang J.R., Schmugge T.J. An empirical model for the complex dielectric permittivity of soils as a function of water content // IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing. 1980. Vol. GE-18. No. 4. P. 288–295.