ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Состояние и характеристики земной поверхности из "Микроволновая аппаратура дистанционного зондирования поверхности земли и атмосферы " Мощность сигнала, нонадающего в приемную аптеппу РЛС для данного типа подстилающей поверхности, зависит от поляризации излучения и от взаимного направления поляризаций нри излучении и приеме. Если поляризации излучения и приема совпадают. [c.31] ТО для большинства поверхностей (нашня, местность, покрытая растительностью) уровни отраженного сигнала для горизонтальной и вертикальной ноляризацин близки. Исключения составляют гладкие новерхности (бетон, асфальт, гравий, спокойная водная поверхность). Для них, особенно в длинноволновом диапазоне (3 см и более), отраженный сигнал нри горизонтальной поляризации меньше, чем при вертикальной (до 16 дБ нри малых углах скольжения). [c.32] Влияние поляризации сказывается па подчеркивапии контрастов объектов, протяженных по длине в нанравлении, совпадающем с паправлепием поляризации. Так, при вертикальной поляризации подчеркиваются контрасты объектов, протяженных по высоте, опоры линий электропередач, деревья (особенно ель), морские волны и т.д. При горизонтальной поляризации могут дать интенсивный сигнал провода линий электропередач или железнодорожные рельсы при соответствующем ракурсе, деревья с вытянутой горизонтально кроной. В частности это явление позволяет на радиолокационных снимках различать лиственные и хвойные породы леса. [c.32] В общем случае коэффициент рассеяния земной и водной новерхности нри вертикальной поляризации выше, чем при горизонтальной и перекрестной. Особенно сильно это различие проявляется при малых углах наклона и нри гладких поверхностях. При малых углах наклона значение 7° морской новерхности может быть на 22 дБ выше, чем нри горизонтальной, в случае спокойного моря. Эта разность ностененно уменьшается с увеличением волнения морской поверхности и угла наклона и практически исчезает нри скоростях ветра 28 -37 км/ч углах наклона от 60 до 90°. [c.32] При работе с различными поляризациями информативными признаками являются отношения ЭПР в поляризационных каналах (нанример, а°гв /о г или а°г /о в), отношение ЭПР поляризационной составляющей к усредпеппой ЭПР + 2ха вг)/4 или же разность фаз между В и Г или согласованной и кросс поляризациями. Фазовую информацию иллюстрирует рис. 2.10, где приведена зависимость разности фаз вертикальной и горизонтальной составляющих в -дианазоне для леса. [c.32] Как правило, для кроссполяризации отраженный сигнал меньше, чем для согласованной, особенно для гладких поверхностей, причем подчеркиваются контрасты различных поверхностных особенностей (вид дороги, участки лавы, осадочных пород и т.д.). Для растительного покрова разница составляет примерно 7 дБ. [c.33] Данные, полученные в результате измерений отражательной способности, свидетельствуют о том, что характер изменений удельной ЭПР для суши резко отличается от характера изменений а для водной новерхности, в последнем случае сильно сказывается наличие зеркального отражения, особенно нри углах наклона, близких к нормали. [c.33] Отражения от морской новерхности имеют сложный характер [3-5, 9-10, П1.3]. Здесь кроме аппаратурных факторов и угла падения необходимо учитывать состояние волнения, направление волнения относительно РЛС. Основным фактором, определяющим состояние морской поверхности, является, как известно, скорость ветра. По мере увеличения скорости ветра несколько уменьшается величина зеркального отражения нри нормальном падении, в то время как рассеяние нри малых углах наблюдения становится гораздо больше. При углах падения, больших 70°, увеличение скорости ветра на 20 узлов приводит к росту больше, чем на 20 дБ. [c.33] Установлено, что действие местных ветров приводит к появлению на морской новерхности, так называемой, вторичной структуры, которая представляет собой небольшие волны и рябь. Длина этих волн меньше 30 см и они располагаются поверх больших волн. Сложная зависимость характеристик радиолокационного отражения морской новерхности от ее структуры отмечалась многими исследованиями. Отмечается, что в настоящее время не существует метода заблаговременного определения характера вторичной структуры морской поверхности, так как нет точного способа ее описания. [c.33] Отраженный сигнал от морской (водной) новерхности формируется мелкой структурой - рябью (длины волн, соизмеримые с длиной волны РЛС), расположенной на склонах крупных морских волн. Основной вклад в отражение вносит спектральная составляющая ряби, длина волны которой связана с длиной падающей электромагнитной волны соотношением (2.9) при п= . Крупные ветровые волны с периодом в десятки метров обнаруживаются (при достаточном разрешении РЛС) благодаря модуляции амплитуды ряби крупной структурой, а также наличия брызг и капель. Аналогичным образом выявляются загрязнения (нефтяные пятна) па морской поверхности, благодаря известному эффекту выглаживания морского волнения, что приводит к почти полному падению отраженного сигнала в нанравлении РЛС. [c.33] Особые эффекты связаны с проявлением внутренних волн. Основным их источником является взаимодействие течений (нанример, приливного течения) с рельефом дна, которое сопровождается выходом внутренних волн на поверхность и модуляцией амплитуды ряби. В результате поверхностных проявлений впутреппих воли на морской поверхности образуется фотография структуры морского дна, которая воспринимается радиолокатором. Эти эффекты позволяют вести геологическое картирование структуры прибрежного шельфа, а также, нри определенных условиях, обнаруживать движущиеся погруженные объекты. [c.33] При наблюдении водной новерхности интенсивное отражение может быть вызвано содержанием фитопланктона в поверхностном слое. [c.33] Уровень отраженного от морской новерхности сигнала, в первую очередь, определяется скоростью приводного ветра, а также углом между нанравлением визирования и направлением движения волн. При нонеречных ракурсах наблюдения (особенно навстречу движению волн) отраженный сигнал может быть на 4-6 дБ больше, чем нри наблюдении вдоль гребней волн. [c.34] Усредненные зависимости морской новерхности от угла падения приведены на рис. 2.11. Отмечается [3] большой разброс измерений (до 3 дБ) даже в одной серии экс-нериментов. Зависимость от угла падения в пределах 10 - 45° достаточно резкая (0,7 дБ/град.) при слабой зависимости от длины волны и поляризации. На пологих углах падения наблюдается резкое падение а°, особенно для горизонтальной поляризации. [c.34] На рис. 2.14 приведены характерные зависимости коэффициента рассеяния морской новерхности от углов скольжения нри разной скорости ветра (бальности волнения но шкале Бофорта для трех диапазонов воли РЛС). По графикам видно, что при малом волнении отражение от моря приближается к зеркальному и во всем рабочем диапазоне углов скольжения 10-60° сигнал в направлении РЛС очень мал. Увеличение ветра приводит к возрастанию сигнала, причем на более коротких волнах это сказывается сильнее. [c.34] Особенности отражения радиоволн от ледовых образований и снежного покрова вызываются их низкой диэлектрической проницаемостью от г = 1 для снега (как у воздуха) до 8 = 3 - 4,5 для льда в отличие от воды с г = 80. В связи с эти спежпый покров в СВЧ диапазоне практически прозрачен, а ледовые образования формируют отраженный сигнал как слоистые структуры. Существенное различие а от возраста льда (рис. 2.13) позволяет классифицировать типы ледовых образований. Для сравнения приведены кривые отражения от морской поверхности. В связи с большой изменчивостью отражения от морской новерхности нри изменении скорости ветра контрасты морских льдов на фоне морской новерхности могут быть положительными, отрицательными и близкими к нулю. Тем не менее, различие фактуры изображений воды и льда, позволяет определять тип поверхности. [c.35] Как было указано выше, отражение от участков местности с растительным покровом в общем случае формируется зеленой массой, ветвями, стволами, слоем почвы и под-почвепными структурами. Основные тины растительности — травы, кустарники, редколесье, лес. Отраженный сигнал зависит от объема биомассы, содержания влаги, определяемых типом растительности, фазой вегетации и сезонными изменениями, а также от длины волны РСА и поляризации излучения. Так, для лесных массивов на рис. 2.18 представлены типичные зависимости а°от угла наблюдения в С и Ь - диапазонах при разной поляризации для лесных массивов. В зависимости от длины проявляется разный механизм отражения. В коротковолновых диапазонах К, Ки, X, С основное отражение дает листва (зеленая масса), в диапазонах 5, Ь — ветви, в диапазоне Р и на метровых волнах — стволы и почвенный слой. Поляризационные зависимости отражения также отчетливее выражены в более длинноволновых диапазонах. [c.37] Задача радиолокациоппого зондирования растительного покрова в современных условиях — получение количественной информации об объеме биомассы, степени созревания в целях прогноза урожаев, выявления заболеваний, контроля ирименения агротехнологий или оценки динамики рубочных работ для лесных массивов. Актуальной задачей является также точная типизация растительности, нанример для выявления посевов наркотических растений. Для решения этих задач используются поляризационные и спектральные различия в отражении от подстилающей поверхности, выявляемые нри комплексном дешифрировании данных. [c.37] Вернуться к основной статье