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 текстСписок литературы:
- 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.
- 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.
- Arroyo A. A. Contributions to Land, Sea, and Sea-Ice Remote Sensing Using GNSS-Reflectometry: PhD Thesis. Universitat Politecnica de Catalunya, 2016. 424 p.
- Beckman P., Spizzichino A. The Scattering of Electromagnetic Waves from Rough Surfaces. Elmsford, N. Y.: Pergamon, 1963. 503 p.
- 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.
- 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.