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. 2018. Т. 15. № 5. С. 75-82

Возможности бистатической радиолокации пространственных вариаций влажности и рельефа поверхности почвенного покрова на основе сигналов ГЛОНАСС и GPS

К.В. Музалевский 1 , М.И. Михайлов 1 , В.Л. Миронов 1 
1 Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН, Красноярск, Россия
Одобрена к печати: 01.08.2018
DOI: 10.21046/2070-7401-2018-15-5-75-82
В данной работе предложена методика дистанционного измерения пространственных вариаций рельефа и влажности поверхности почвенного покрова на основе регистрации интерференции сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) ГЛОНАСС и GPS вблизи поверхности почвенного покрова. Предложенная методика основана на зависимости мгновенных значений амплитуды и фазы интерференционной диаграммы сигналов ГНСС от влажности и высоты поверхности почвенного покрова вдоль траектории центра эффективной площадки зондирования по мере возвышения спутника ГНСС над горизонтом. В ходе теоретического моделирования показана возможность восстановления пространственных профилей высоты и влажности поверхности почвенного покрова из интерференционных диаграмм сигналов ГНСС, регистрируемых на частоте L1 (~1,6 ГГц). Значения среднеквадратического отклонения между восстановленными и заданными величинами высоты и влажности поверхности почвенного покрова оказались не более 0,3 см и 0,006 см3/см3 соответственно. Предложенная методика была протестирована в ходе эксперимента по восстановлению рельефа местности из интерференционных диаграмм сигналов ГНСС в полевых условиях на сельскохозяйственном поле в районе Красноярска. Среднеквадратическая погрешность и коэффициент корреляции между восстановленными значениями высоты рельефа поверхности почвенного покрова и данных контактных измерений оказались равны 0,04 и 0,87 м соответственно.
Ключевые слова: глобальные навигационные спутниковые системы, ГЛОНАСС, GPS, рефлектометрия, влажность почвы, рельеф
Полный текст

Список литературы:

  1. Миронов В. Л., Михайлов М. И., Музалевский К. В., Сорокин А. В. Измерение влажности почвы сельскохозяйственных полей с использованием сигналов ГЛОНАСС и GPS // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. № 4. С. 230–243.
  2. Arroyo A. A. Master Thesis: Water surface monitoring using GNSS-R Opportunity Signals. European Master of Research on Information and Communication Technologies. 2012. 104 p.
  3. Arroyo A. A. Contributions to Land, Sea, and Sea-Ice Remote Sensing Using GNSS-Reflectometry: PhD Thesis. Universitat Politecnica de Catalunya, 2016. 424 p.
  4. Beckman P., Spizzichino A. The Scattering of Electromagnetic Waves from Rough Surfaces. Elmsford, N. Y.: Pergamon, 1963. 503 p.
  5. Mironov V. L., Kosolapova L. G., Fomin S. V. Physically and mineralogically based spectroscopic dielectric model for moist soils // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 2009. V. 47. No. 7. P. 2059–2070.
  6. Zavorotny V. U., Gleason S., Cardellach E., Camps A. Tutorial on Remote Sensing Using GNSS Bistatic Radar of Opportunity // IEEE Geoscience and Remote Sensing Magazine. 2014. V. 2. No. 4. P. 8–45.