Радиолокационные Космические Системы

• История развития радарных систем.
• Особенности радиолокационных данных.
• Сравнительный обзор современных космических радиолокационных систем (SAR-систем).

• История развития радарных систем.

SeaSAT 1978 год – первый гражданский космический аппарат с SAR системой.
ERS-1 (1992-2000) - первый аппарат из серии ERS – большие массивы качественных данных, с выводом на орбиту второго спутника – активное развитие и применение радарной интерферометрии.
JERS 1 (1992 1998) ДЗЗ JERS-1 (1992-1998) – японская система ДЗЗ, один из первых радарных спутников с возможностью получения интерферограмм.
Системы устанавливаемые на американских Space Shuttle SIR-A/B/C (1981-1994) Радарные системы для изучения окружающей среды (важные особенности: съемка одновременно в нескольких зонах и полная поляризация).
X-SAR(1994, 2000) – система для получения X SAR(1994, 2000) система для получения интерферометрических данных.
SRTM (2000) – создание глобальной ЦМР (интерферометрия).

• Особенности радиолокационных данных.

Радиолокационное дистанционное зондирование Земли проводится при длинах волн от 1 мм до 1 м и соответствующих им частотах от 0,3 до 300 ГГц. Радиолокатор направляет луч электромагнитных импульсов на объект (около 1500 импульсов в секунду). Часть импульсов отражается от объекта, и радиолокационная система измеряет как характеристики отраженного сигнала, так и расстояние до объекта в зависимости от времени прохождения сигнала до объекта и обратно. Для радиолокации используют микроволновые радиодиапазоны, параметры которых приведены в табл. 1.

Таблица 1. Области применения микроволновых радиодиапазонов.

Радиосигнал способен проникать через облачность и дождевые капли. Эта способность определяется его длиной волны. При длине волны более 2 см радиосигнал гарантированно проникает через облачность, а при длине волны 3-4 см и больше – и через дождевые капли. Длина волны существенно влияет на амплитуду отраженного радиолокационного сигнала, а также на характеристики обратного рассеяния от подстилающей поверхности.

• Cравнительный обзор современных космических радиолокационных систем (SAR-систем).

• Среднего разрешения:
• ENVISAT (ASAR);
• ERS-1, 2.
• Высокого разрешения:
• ALOS (PALSAR);
• RADARSAT-1;
• RADARSAT- 2;
• Сверхвысокого разрешения:
• TerraSAR X, TanDEM-X;
• Cosmo-SkyMed 1, 2, 3.

Сравнительная характеристика SAR-систем

SAR-системы среднего разрешения

Основные области применения получаемых данных – это изучение морской поверхности, динамики объема морских льдов, мониторинг таких процессов, как обезлесение и опустынивание.
Основные технические характеристики:

Области применения информации:

• Создание ЦМР (Цифровых Моделей Рельефа) с точностью 5—10м по высоте.
• Создание и обновление карт и планов, вплоть до масштаба 1:200 000.
• Наблюдение за стихийными бедствиями (наводнениями, подвижками ледников и т.д.) вне зависимости от погоды и времени суток.
• Изучение волновых процессов в океане, скорости и направления ветров.
• Контроль береговых зон, наблюдение за судами, выявление и отслеживание нефтяных загрязнений.
• Оценка сейсмической опасности, прогнозирование землетрясений, выявление сантиметровых подвижек земной поверхности с применением интерферометрических методов.
• Сельскохозяйственный, лесохозяйственный мониторинг — обновление карт, слежение за состоянием посевов, контроль использования земель, незаконных вырубок.
• Отслеживание ледовой и снеговой обстановки на суше и на море.

Полезные ссылки:

http://www.esa.int/esaEO/SEMWYN2VQUD_index_0_m.html

Основные технические характеристики:

Области применения информации:

• Создание ЦМР и ЦММ с точностью 5-10м по высоте.
• Создание и обновление топографических карт и планов, вплоть до масштаба 1:200 000.
• Отслеживание ледовой и снеговой обстановки в приполярных районах.
• Наблюдение за стихийными бедствиями (наводнениями, подвижками ледников и т.д.) вне зависимости от погоды и времени суток.
• Сельское хозяйство – создание карт посевных площадей, оценка урожайности, состояния посевов, контроль использования земель.
• Лесное хозяйство – создание карт породного состава лесов, состояния насаждений, незаконных вырубок и т.д.
• Изучение сантиметровых подвижек земной поверхности с применением интерферометрических методов (в рамках проекта ERS Tandem).

Полезные ссылки:

• http://earth.esa.int/ers/

SAR-системы высокого разрешения:

Сенсор PALSAR, может менять угол визирования в диапазоне 10 - 51 градусов относительно надира, используя технологию антенны с фазированной решеткой с 80 модулями приема/передачи. Один из основных режимов наблюдения – “точный режим”. Этот режим с высокой разрешающей способностью является основным рабочим режимом для интерферометрических наблюдений. Режим ScanSAR позволяет получать полосы покрытия шириной до 350 км с единичной горизонтальной (HH) или вертикальной (VV) поляризацией. Поляриметрический режим будет использоваться в порядке эксперимента. Поляризация меняется в каждом импульсе передаваемого сигнала, а сигналы с двойной поляризацией принимаются вместе. При максимальной скорости передачи данных (240 мегабит в секунду) ширина полосы покрытия равна 30 км, а пространственное разрешение составляет 30 м.
Основные технические характеристики:

Области применения информации:

• Cоздание и обновление топографических и специальных карт вплоть до масштаба 1:50000;
• Cоздание ЦМР и ЦММ с точностью 5-10 м;
• Изучение и оценка подвижек земной поверхности, с использованием интерферометрических методов;
• Контроль использования природных ресурсов;
• Определение породного состава, мониторинг вырубок и состояния лесов;
• Наблюдения за природными бедствиями;
• Проведение научных исследований в различных областях.

Изображения, получаемые сенсором PALSAR доступны в следующих уровнях коррекции Level 1.0, 1.1 и 1.5, созданных с применением радиометрической и геометрической коррекции исходных данных уровня Level 0.

Полезные ссылки:

• http://www.alos-restec.jp/index_e.html

Основные технические характеристики:

Области применения информации:

• Создание ЦМР и ЦММ с точностью 5-10м по высоте.
• Создание и обновление карт и планов, вплоть до масштаба 1:50000.
• Наблюдение за стихийными бедствиями (наводнениями, подвижками ледников и т.д.) вне зависимости от погоды и времени суток.
• Мониторинг быстроразвивающихся экологических процессов (распространение нефтяных загрязнений, вредителей и болезней леса и т.д.).
• Сельскохозяйственный, лесохозяйственный мониторинг – обновление карт, контроль использования земель, незаконных вырубок и т.д.
• Отслеживание ледовой и снеговой обстановки.

Полезные ссылки:

• http://gs.mdacorporation.com/

Основные технические характеристики:

Области применения информации:

• Создание и обновление топографических и специальных карт, вплоть до масштаба 1:25 000.
• Создание высокоточных ЦМР и ЦММ (3-6 м по высоте).
• Всепогодное наблюдение за природными и антропогенными катастрофами.
• Оценка состояния ледников, запасов воды.
• Мониторинг акваторий (распространение нефтяных загрязнений, приливные явления, мониторинг судов, отслеживание ледовой обстановки и т.д.).
• Картирование сельскохозяйственных культур, определение состояния посевов, точное сельское хозяйство.
• Картирование древостоев, определение породного состава без наземных исследований, мониторинг вырубок и состояния лесов.

Полезные ссылки:

• http://gs.mdacorporation.com/

SAR-системы сверхвысокого разрешения

Основные технические характеристики:

• Создание и обновление топографических и специальных карт вплоть до масштаба 1:10 000.
• Создание ЦМР и ЦММ высокой точности (2–4 м по высоте).
• Высокоточное наблюдение за состоянием инфраструктурных сетей (трубопроводы, железные дороги, телекоммуникации).
• Оценка сейсмической опасности, прогнозирование землетрясений, извержений вулканов.
• Всепогодное наблюдение за природными и антропогенными катастрофами (половодья, аварии).
• Контроль береговых зон и наблюдение за судами.
• Картирование сельскохозяйственных культур, определение состояния посевов, точное сельское хозяйство.
• Картирование древостоев, определение породного состава без наземных исследований, мониторинг вырубок и состояния лесов.
• Контроль и управление городской средой.
• Задачи обеспечения обороны и безопасности.

Полезные ссылки:

• http://www.terrasar.de/

Серия космических аппаратов двойного назначения (Constellation of Small Satellites for Mediterranean basin Observation – Созвездие малых спутников для наблюдения за Средиземноморским бассейном). Четвертый спутник планируется запустить в 2010 году.

Основные технические характеристики:

Области применения информации:

• Задачи обеспечения обороны и безопасности, как Италии, так и других стран.
• Создание и обновление топографических и специальных карт вплоть до масштаба 1:10 000.
• Создание ЦМР и ЦММ высокой точности (2-4 метра по высоте).
• Всепогодное наблюдение за природными и антропогенными катастрофами (половодья, засухи, оползни, аварии).
• Оценка сейсмической опасности, прогнозирование землетрясений, извержений вулканов.
• Картирование сельскохозяйственных культур, определение состояния посевов, точное сельское хозяйство.
• Картирование древостоев, определение породного состава, мониторинг вырубок и состояния лесов.
• Контроль соблюдения законности.

Полезные ссылки:

• http://www.telespazio.it/cosmo.html
• http://www.cosmo-skymed.it/en/index.htm