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. 2020. Т. 17. № 2. С. 192-198

Физические ограничения точности восстановления батиметрии по оптическим изображениям морской поверхности

А.С. Запевалов 1 
1 Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия
Одобрена к печати: 18.03.2020
DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-2-192-198
Рассматриваются физические ограничения метода оценки глубины моря по паре оптических спутниковых изображений морской поверхности, полученных со сдвигом во времени, который меньше, чем период наблюдаемых волн. Метод основан на зависимости фазовой скорости поверхностных волн от глубины моря. Показано, что оценки фазовых скоростей в прибрежной зоне могут быть искажены в результате отражения волн от склона дна и подводных препятствий. При кросс-спектральном анализе двух изображений отражённые волны изменяют фазовый спектр и, как следствие, меняются расчётные значения фазовых скоростей. В зависимости от величины сдвига во времени между изображениями отражённые волны могут приводить как к увеличению, так и к уменьшению расчётных значений фазовых скоростей. Наибольшие ошибки определения фазовой скорости наблюдаются в ситуации, когда за интервал, равный сдвигу во времени между изображениями, волна проходит расстояние менее 0,2 её длины. В присутствии отражённых волн отклонения рассчитанных по оптическим изображениям значений фазовой скорости от теоретических значений приводят к тому, что одному и тому же значению фазовой скорости могут соответствовать разные глубины.
Ключевые слова: батиметрия, оптические спутниковые изображения, кросс-спектральный анализ, отражение морских волн, дисперсионное соотношение
Полный текст

Список литературы:

  1. Диденкулова И. И., Пелиновский Е. Н. Об отражении длинной волны от подводного склона // Океанология. 2011. Т. 51. № 4. С. 606–611.
  2. Лайтхилл Дж. Волны в жидкостях / пер. с англ. М.: Мир, 1981. 603 с.
  3. Показеев К. В., Запевалов А. С. К расчету фазовых скоростей в поле морских поверхностных волн // Вестн. Московского ун-та. Сер. 3. «Физика. Астрономия». 2019. № 4. С. 65–70.
  4. Сапрыкина Я. В., Кузнецов С. Ю., Коваленко А. Н. Экспериментальные исследования локального отражения длинных волн от подводного склона // Океанология. 2015. Т. 55. № 2. С. 192–203.
  5. Филлипс О. М. Динамика верхнего слоя океана / пер. с англ. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 319 с.
  6. Юровская М. В., Кудрявцев В. Н., Станичный С. В. Восстановление кинематических характеристик поверхностного волнения и батиметрии по многоканальным оптическим снимкам комплекса «Геотон-Л1» на спутнике «Ресурс-П» // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 2. С. 218–226.
  7. Ardhuin F., Roland A. Coastal wave reflection, directional spread, and seismoacoustic noise sources // J. Geophysical Research. 2012. V. 117. C00J20. 16 p.
  8. Dudis J. J. Interpretation of phase velocity measurements of wind-generated surface waves // J. Fluid Mechanics. 1981. V. 113. P. 241–249.
  9. Dugan J. J., Piotrowski C. C. Surface currents measured from a sequence of airborne camera images // 7th Working Conf. Current Measurement Technology: Proc. IEEE/OES. 2003. P. 60–65. DOI: 10.1109/ccm.2003.1194284.
  10. 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. No. C8. P. 16903–16915.
  11. Dykman V. Z., Efremov O. I., Volikov M. S. Normal-to-coast transfer of coarse suspension in a surf area: modeling and assessments based on the measurements by the instrumental complex “Donnaya stantsiya” // Physical Oceanography. 2017. No. 4. P. 66–78.
  12. 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.
  13. 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.
  14. Longuet-Higgins M. S. A theory of the origin of microseisms // Philosophical Transactions. Ser. A. 1950. V. 243. P. 1–35.
  15. 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. No. C1. P. 1049–1059.
  16. 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.