Поиск
Найти:
Подписка/отписка
на рассылку новостей
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. 2019. Т. 16. № 2. С. 218-226

Восстановление кинематических характеристик поверхностного волнения и батиметрии по многоканальным оптическим снимкам комплекса «Геотон-Л1» на спутнике «Ресурс-П»

М.В. Юровская 1, 2 , В.Н. Кудрявцев 2, 1 , С.В. Станичный 1 
1 Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия
2 Российский государственный гидрометеорологический университет, Санкт-Петербург, Россия
Одобрена к печати: 12.02.2019
DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-2-218-226
Рассматривается подход к оценке скорости течения и глубины моря по паре оптических спутниковых изображений морской поверхности, полученных с задержкой во времени, сопоставимой с периодом наблюдаемых волн. Метод основан на анализе спектра сдвига фаз волн и оценке допплеровского сдвига в дисперсионном соотношении. Метод применён к многоканальным оптическим изображениям со спутника «Ресурс-П» № 1, где временной сдвиг обеспечивается за счёт смещения направления визирования в одном из каналов. В связи с отсутствием данных о точном времени съёмки в каждом канале и/или детальной информации о геометрии съёмки предлагается алгоритм оценки временного сдвига по смещению волн на морской поверхности. Алгоритм основывается на предположении об отсутствии течений и выполнении линейного дисперсионного соотношения волн. Полученное значение временного сдвига было использовано для оценки глубины моря в районе Керченского пролива по дисперсионному соотношению волн. Показано, что для надёжной оценки скорости течения необходима более точная информация о временном сдвиге и подпиксельная взаимная привязка изображений. Продемонстрирована возможность оценки скорости и направления объектов на морской поверхности (суда, обрушения волн) по максимуму корреляционной функции фрагментов снимка в двух каналах. Развитие предложенного подхода и улучшение алгоритмов привязки снимков оптико-электронной аппаратуры «Геотон-Л1» со спутника «Ресурс-П» могло бы послужить созданию нового инструмента оценки скорости течений из космоса.
Ключевые слова: оптические спутниковые изображения, последовательные снимки, «Геотон-Л1», «Ресурс-П», дисперсионное соотношение волн, течения, батиметрия, обрушения волн
Полный текст

Список литературы:

  1. Chapron B.,Collard F.,Ardhuin F. Direct measurements of ocean surface velocity from space: Interpretation and validation // J. Geophysical Research. 2005. V. 110. C07008. DOI: 10.1029/2004JC002809.
  2. Dugan J. P.,Piotrowski C. C.,Williams J. Z. Water depth and surface current retrievals from airborne optical measurements of surface gravity wave dispersion // J. Geophysical Research. 2001. V. 106(C8). P. 16903–16915. DOI: 10.1029/2000JC000369.
  3. Emery W. J.,Thomas A. C.,Collins M. J.,Crawford W. R.,Mackas D. L. An objective method for computing advective surface velocities from sequential infrared satellite images // J. Geophysical Research: Oceans. 1986. V. 91. P. 12865–12878.
  4. Goldstein R. M.,Zebker H. A. Interferometric radar measurement of ocean surface current // Nature. 1987. V. 328. P. 707–709.
  5. Kelly K. A. An inverse model for near-surface velocity from infrared images // J. Physical Oceanography. 1989. V. 19. P. 1845–1864.
  6. Kubryakov A.,Plotnikov E.,Stanichny S. Reconstructing Large- and Mesoscale Dynamics in the Black Sea Region from Satellite Imagery and Altimetry Data ― A Comparison of Two Methods // Remote Sensing. 2018. V. 10. No. 239. DOI 10.3390/rs10020239.
  7. Kudryavtsev V.,Yurovskaya M.,Chapron B.,Collard F.,Donlon C. (2017a) Sun glitter imagery of ocean surface waves: Part 1. Directional spectrum retrieval and validation // J. Geophysical Research: Oceans. 2017. V. 122. No. 2. P. 1369–1383. DOI: 10.1002/2016JC012425.
  8. Kudryavtsev V.,Yurovskaya M.,Chapron B.,Collard F.,Donlon C. (2017b) Sun glitter imagery of surface waves. Part 2: Waves transformation on ocean currents // J. Geophysical Research: Oceans. 2017. V. 122. No. 2. P. 1384–1399. DOI: 10.1002/2016JC012426.
  9. Leckler F.,Ardhuin F.,Peureux C.,Benetazzo A.,Bergamasco F.,Dulov V. Analysis and Interpretation of Frequency-Wavenumber Spectra of Young Wind Waves // J. Physical Oceanography. 2015. V. 45. No. 10. P. 2484–2496. DOI 10.1175/JPO-D-14-0237.1.
  10. Lee P. H. Y.,Barter J. D.,Beach K. L.,Hindman C. L.,Lake B. M.,Rungaldier H.,Shelton J. C.,Williams A. B.,Yee R.,Yuen H. C. X band microwave backscattering from ocean waves // J. Geophysical Research. 1995. V. 100. P. 2591–2611.
  11. Plant W. J. A model for microwave Doppler sea return at high incidence angles: Bragg scattering from bound, tilted waves // J. Geophysical Research. 1997. V. 102. P. 21131–21146.
  12. Young I. R.,Rosenthal W.,Ziemer F. A three‐dimensional analysis of marine radar images for the determination of ocean wave directionality and surface currents // J. Geophysical Research. 1985. V. 90(C1). P. 1049–1059. DOI: 10.1029/JC090iC01p01049.
  13. Yurovskaya M.,Kudryavtsev V.,Chapron B.,Rascle N.,Collard F. Wave Spectrum and Surface Current Retrieval from Airborne and Satellite Sunglitter Imagery // Proc. IGARSS’2018. Valencia. 2018. P. 3192–3195. DOI. 10.1109/IGARSS.2018.8518459.