Кронберг П.
Дистанционное изучение Земли: Основы и методы дистанционных исследований в геологии

Параметры радиолокационной съемки

4.7.2. Параметры радиолокационной съемки
4.7.2.1. Введение

Волновое взаимодействие между падающим зондирующим радиолучом и поверхностью объекта съемки определяется со стороны съемочной системы такими параметрами, как длина волны, поляризация и угол встречи радиолуча с поверхности объекта. Результаты проведенных к настоящему времени экспериментов показывают, что для каждого из возможных тематических применений радиолокационной съемки эти параметры должны быть оптимизированы применительно к требованиям каждой тематической задачи. Отсюда следует, что пользователь должен участвовать в планировании РЛ-съемки. Так, например, он должен принимать во внимание, что технологические расходы сильно возрастают с ростом частоты, т. е. с уменьшением длины волны, на которой проводится съемка.

4.7.2.2. Наиболее употребительные длины волн радиолокационных систем

Используемые в народнохозяйственных целях РЛСБО работают преимущественно в диапазоне ультракоротких длин волн, от 0,8 до 30 см. Для дистанционного зондирования предназначаются радиолокационные системы, работающие в так называемых Ка-, Х- и L-диапазонах. Эти кодовые обозначения, применяемые со времен второй мировой войны, соответствуют следующим интервалам длин волн: Ка-диапазон – 0,8-1,1 см, Х-диапазон – 2,4-3,8 см и L-диапазон – 15-30 см.
Длина волны определяет проникающую способность ультракоротковолнового излучения. Способность ультракоротких волн проникать в вещество или проходить через него повышается с увеличением длины волны излучаемого антенной сигнала. Таким образом, излучение в Ка-диапазоне с длиной волны 0,8 см имеет существенно меньшую проникающую способность, чем излучение в L-диапазоне с длиной волны 25 см. Кроме того, способность радиолокационного излучения проникать в почву, горные породы, растительность и воду зависит также и от ряда других параметров, которые рассматриваются в следующих разделах (прежде всего от угла визирования, структуры поверхности и ее диэлектрических свойств). С целью приближенной оценки проникающую способность можно приравнять к половине длины волны. Для L-диапазона она, таким образом, составит около 12 см.

4.7.2.3. Поляризация

Направление колебаний в импульсе, посылаемом направленной антенной радиолокационной системы, может быть ориентированным, в частности вертикальным (В) или горизонтальным (Г). В этом случае говорят о соответственно В- или Г-поляризованном сигнале. При встрече с земной поверхностью поляризованный сигнал отражается от поверхности почвы, горных пород, растительности или воды. Часть отраженного сигнала имеет ту же поляризацию, что и излученный, и антенна радиолокационной системы соответственно принимает однородно поляризованный сигнал (так называемые ГГ- или ВВ-формы).
Другая часть падающего сигнала вследствие множественных отражений и фазовых переходов на поверхности объекта подвергается деполяризации, и колебания в отраженном сигнале происходят в самых различных направлениях. Наиболее сильная деполяризация сигнала происходит на участках местности, покрытых растительностью. Сабинз [37] объясняет ее множественными отражениями падающего луча от листьев, ветвей и сучьев. Особенно ярко это явление наблюдается для относительно коротковолнового радиолокационного излучения в Ка- и Х-диапазонах. С тем чтобы принимать деполяризованный сигнал, отраженный поверхностью, радиолокационная система кроме основной передающей антенны, принимающей отраженный сигнал с однородной поляризацией, оборудуется дополнительной антенной для приема излучения с так называемой поперечной поляризацией. Таким образом можно производить РЛ-съемки ГВ-или ВГ-типа. При ГВ-типе передающая антенна посылает сигнал с горизонтальной поляризацией, а приемная антенна принимает вертикально поляризованное радиоэхо. При регистрации поперечно поляризованного сигнала радиолокационные снимки получаются в более широком динамическом диапазоне. Сопоставление их информативности с информативностью снимков в однородно поляризованных лучах показывает, что первые несут дополнительную информацию, особенно в областях, покрытых растительностью, и изображения растительных сообществ различных типов оказываются на них существенно более дифференцированным. Кроме того, они обладают заметно более высокой контрастностью.

4.7.2.4. Угол обзора

Угол падения радиолуча на земную поверхность, отсчитываемый от вертикали из точки наблюдения (дополнительный к нему угол называется углом места), имеет решающее влияние на взаимодействие между поверхностью и падающим радиосигналом (рис. 98). Если поверхность рельефа обращена к антенне, то большая часть мощности падающего луча отражается в направлении антенны. Если излучение падает перпендикулярно рельефу, то коэффициент отражения максимален. Соответственно наклону и ориентировке по направлению к антенне склоны, обращенные к траектории полета, на РЛ-снимке передаются светлыми до очень светлых оттенками фототона. Площадки, наклоненные в направлении от антенны, отражают к ней гораздо меньше энергии. Они передаются на РЛ-снимке серым или темным фототоном. Так же выглядит и водная поверхность, являющаяся по отношению к длине волн радиолокационных станций Х- и L-диапазонов совершенно гладкой. Она передается очень темным фототоном (рис. 99). Площадки, наклоненные от антенны под углами большими, чем угол визирования, вовсе не облучаются радиоизлучением. Соответственно они не могут его отразить и получают на РЛ-снимке, абсолютно черный фототон. Они называются радиотенями. Размер радиотеней зависит, с одной стороны, от высоты полета и высоты объекта, а с другой – от соотношения между углом визирования и расстоянием от облучаемого участка местности до траектории полета. Как показано на рис. 113а и 113б, длина радиотеней увеличивается по мере удаления от траектории полета.

Рис. 98. Зависимость фототона РЛ-снимка от наклона и ориентации склона как аналогов освещенности [95]. (доступно только при скачивании полной версии)

Рис. 99. Передача различных ландшафтных единиц на РЛ-снимке. Радиотени позволяют определить направление облучения при залете. (доступно только при скачивании полной версии)

Различия фототона РЛ-снимка, обусловленные морфологией рельефа, прекрасно передают характер снимаемой местности (рис. 99). Это облегчает ее опознание и интерпретацию, обусловливая картирование литофациальных единиц, которые определяют значительную часть особенностей рельефа, его морфологического расчленения – преимущественно его мелкую структуру. Рельефная передача картируемого района позволяет также выявлять крутопадающие разрывы (разломы, трещины, зоны трещиноватости), которым соответствуют линейные или криволинейные элементы ландшафта (ср. рис. 226 и 229). На РЛ-снимках, полученных при полого падающем излучении, особенно хорошо передаются даже мелкие литологически или структурно обусловленные элементы рельефа, особенно в том случае, если они ориентированы параллельно траектории и тем самым перпендикулярно направлению облучения. Таким образом, элементы рельефа, ориентированные параллельно траектории, подчеркиваются на радиолокационных снимках, а тектонические и геоморфологические структурные элементы, ориентированные параллельно радиолучу, наоборот, подавляются. Поэтому на выявление строения снимаемой местности и геологическую информативность снимков и монтируемых из снимков радиолокационных мозаик (фотосхем) решающее влияние оказывает направление залета. С тем чтобы оптимально передавать на РЛ-снимках структуры определенного направления, направление облучения (обзора) местности во время полета должно быть перпендикулярно простиранию структур. При соблюдении этого требования на РЛ-снимках часто отражаются структуры, которые нельзя опознать на аэрофотоснимках. Для наиболее полной передачи характера местности и картирования литофациальных и структурных единиц наиболее целесообразно производить залеты в двух взаимно перпендикулярных направлениях. При повторных залетах необходимо также следить за тем, чтобы участки местности, которые при первом залете были засняты издали, во втором залете располагались вблизи от трассы залета и наоборот. Следовательно, один и тот же ландшафт может быть по-разному отражен на РЛ-снимках различных направлений залетов.
Итак, радиолокационные залеты картируемой территории следует осуществлять в оптимальном направлении по отношению к простиранию картируемых структур и геологических подразделений, которое избирается при планировании съемок. В этом заключено еще одно преимущество РЛ-съемки по сравнению со съемкой в видимом диапазоне длин волн, которая полностью зависит от условий естественной освещенности.

Скачати повну версію книжки (з малюнками, картами, схемами і таблицями) одним файлом