ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2023. №2
Оглавление выпуска

DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.2.6

УДК: 621.396.96

Влияние атмосферы на исследования пересеченного рельефа методами радарной интерферометрии

А.И. Захаров, Л.Н. Захарова, В.П. Синило, П.В. Денисов

ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН, Фрязинский филиал
141190, Московская область, г. Фрязино, пл. Введенского, 1

Статья поступила в редакцию 13 декабря 2022 г.

Аннотация. Обсуждается влияние атмосферы на измерения пересеченного рельефа методами радарной интерферометрии на примере района Толбачинского вулканического массива на Камчатке. Приведены краткие сведения о радарной интерферометрии и составляющих интерферометрической разности фаз. Описана двухкомпонентная модель тропосферы, основанная на разделении коэффициента преломления на сухую и влажную составляющие. Проведено моделирование влияния изменений высотного профиля коэффициента преломления за время между съемками на фазовые измерения. В качестве входных данных для модели взяты измерения метеопараметров в приземном слое, выполненные наземной метеостанцией населенного пункта Ключи и интерполированные на моменты съемки Канадского радара с синтезированной апертурой «Радарсат-2» летом-осенью 2013 года. Построены радарные интерферограммы, на которых часто наблюдаются смещения разности фаз, абсолютная величина которых растет с ростом высоты рельефа. Эти разности фаз чаще всего достаточно хорошо согласуются с результатами моделирования. Заметное рассогласование фазовых измерений с модельными данными наблюдается в случае неустойчивой погоды с резким изменением относительной влажности в зоне съемки, особенно при разных знаках изменения метеопараметров во время проведения сеансов, составляющих интерферометрическую пару. Сделано предположение о том, что причиной наблюдаемых ошибок моделирования является некорректность использования в зоне съемки измерений метеопараметров, полученных в точке расположения удаленной метеостанции. Отмечено также, что влияние изменений высотного профиля коэффициента преломления за время между съемками тем ниже, чем меньше перепады высот рельефа в зоне съемки.

Ключевые слова: тропосфера, радары с синтезированной апертурой, интерферометрия.

Финансирование: Работа выполнена в рамках государственного задания ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН № 075-01133-22-00.

Автор для переписки: Захаров Александр Иванович, aizakhar@sunclass.ire.rssi.ru

Литература

1. Bevis M., Businger S., Herring T.A., Rocken R., Anthes R.A., Ware R.H. GPS meteorology: remote sensing of atmospheric water vapor using the Global Positioning System. Journal of Geophysical Research. 1992. V.97.
P.15787-15801.

2. Liu Y. Remote Sensing of Water Vapor Content Using GPS Data in Hong Kong Region. PhD thesis. Hung Hom, Hong Kong Polytechnic University. 2000. 158 p. https://theses.lib.polyu.edu.hk/handle/200/3126

3. Hopfield H.S. Tropospheric effect on electromagnetically measured range: Prediction from surface weather data. Radio Science. 1971. V.6. P.357-367.

4. Saastamoinen J. Atmospheric correction for troposphere and stratosphere in radio ranging of satellites. Geophysical Monograph. American Geophysical Union, Washington D.C. 1972. P.247-252. https://doi.org/10.1029/GM015p0247

5. Askne J., Nordius H. Estimation of tropospheric delay for microwaves from surface weather data. Radio Science. 1987. V.22. P.379-386.

6. Baby H.B., Gole P., Lavergnat J. A model for the tropospheric excess path length of radio waves from surface meteorological measurements. Radio Science. 1988. V.23. P.1023-1038.

7. Delacourt C., Briole P., Achache J. Tropospheric corrections of SAR interferograms with strong topography: application to Etna. Geophysical Research Letters. 1998. V.25. P.2849-2852.

8. Захаров А.И., Яковлев О.И., Смирнов В.М. Спутниковый мониторинг Земли. Радиолокационное зондирование поверхности. Москва, Красанд. 2012. 248 с.

9. Hopfield H.S. Two-quartic tropospheric refractivity profile for correcting satellite data. Journal of Geophysical Research. 1969. V.74. №18. P.4487-4499.

10. Black H.D. An easily implemented algorithm for the tropospheric range correction. Journal of Geophysical Research. 1998. V.83. №B4. P.1825-1828.

11. Яковлев О.И., Якубов В.П., Урядов В.П., Павельев А.Г. Распространение радиоволн. Москва, URSS. 2009. 345 с.

12. Goldhirsh J., Rowland J.R. A tutorial assessment of atmospheric height uncertainties for high-precision satellite altimeter missions to monitor ocean currents. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. V.GE-20. №4. 1982. P.418-434.

13. Guide to Meteorological Instruments and Methods of Observation. 2008 edition, updated in 2010. World Meteorological Organization, Geneva, Switzerland, WMO-№ 0008. 2012. 715 p.

14. Захаров А.И., Захарова Л.Н., Михайлюкова П.Г. Влияние атмосферы в исследованиях динамики рельефа Толбачинского дола методами радарной интерферометрии. Всероссийская научная конференция «Современные проблемы дистанционного зондирования, радиолокации, распространения и дифракции волн». Муром. 2017. C.68-73.

15. Rp5.ru. Расписание погоды. Погода в Ключах [web]. Rp5.ru. Расписание погоды. ООО «Расписание Погоды». Дата обращения: 13.12.2022. URL: http://www.rp5.ru/Архив_погоды_в_Ключах,_Камчатский край

16. Krieger G., Moreira A., Fiedler H., Hajnsek I., Werner M., Younis M., Zink M. TanDEM-X: a satellite formation for high resolution SAR interferometry. IEEE Trans. on Geoscience and Remote Sensing. 2007. V.45. №11. P.3317-3341.

Для цитирования:

Захаров А.И., Захарова Л.Н., Синило В.П., Денисов П.В. Влияние атмосферы на исследования пересеченного рельефа методами радарной интерферометрии. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2023. №2 https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.2.6