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

Радиолокационные съемочные системы с реальной апертурой

4.7.3. Радиолокационные съемочные системы с реальной апертурой
4.7.3.1. Компоновка, процесс съемки, построение и масштаб снимков

Построение и способ работы радиолокационной станции бокового обзора показаны схематически на рис. 96, 97 и 103. В радиолокационной системе генератор производит электрические импульсы, которые преобразуются передатчиком в высокочастотные радиолокационные зондирующие сигналы, излучаемые направленной антенной во время полета самолета на подстилающую поверхность в направлении, перпендикулярном траектории полета. Посланный с антенны в виде луча сигнал характеризуется длиной волны, направлением колебаний (поляризацией) и длительностью импульса (рис. 103). Величина облучаемой в каждый момент полета площади (пространственный элемент разрешения) определяется в поперечном к полету направлении или в направлении облучения длительностью импульса, а в направлении полета (азимутальное направление) – шириной диаграммы направленности и физической длиной антенны (ее апертурой) L. Располагающаяся в пределах элемента разрешения материальная поверхность отражает зондирующее радиолокационное излучение диффузно или зеркально и направляет большую или меньшую часть падающей энергии обратно в направлении антенны.

Рис. 103. Принципы и параметры радиолокационных систем с реальной апертурой (по [197]; с изменениями). c – скорость света; т – длительность импульса; Л – длина волны; L – длина антенны; R – наклонная дальность; 0 – угол визирования (угол места). (доступно только при скачивании полной версии)

Радиоэхо, приходящее от объектов поверхности, принимается антенной, усиливается в приемнике и преобразуется в видеосигнал (рис. 96). Интенсивность видеосигнала модулирует яркость луча на экране электронно-лучевой трубки. В соответствии со временем пробега зондирующего радиосигнала (туда) и его радиоэха (обратно) электронный луч в трубке смещается вдоль линии развертки. Сперва на антенну приходят радиолокационные отражения от объектов, располагающихся вблизи от антенны (объект а на рис. 97), затем – радиоэхо от объектов, расположенных далее (б и в на рис. 97). Пространственное соседство объектов, располагающихся в полосе съемки, вызывает при изображении ее результатов на электронно-лучевой трубке временное соседство их эхосигналов. Путь и яркость электронного луча на экране катодной трубки с помощью оптической системы записываются на фотографической пленке, которая протягивается мимо трубки со скоростью, пропорциональной скорости полета. На пленке объекты соответственно их положению на местности вновь располагаются рядом друг с другом. Для решения количественных задач обработки радиолокационных съемок в последнее время вместо фотозаписи используется цифровая запись результатов съемки: отраженный и усиленный в приемнике сигнал преобразуется в цифровую форму и записывается на магнитную ленту. Скорость протяжки магнитной ленты также пропорциональна скорости полета.
Расстояние между объектами на РЛ-снимке (пропорциональное расстоянию на поверхности Земли) при описанном виде регистрации съемочных данных определяется, таким образом, разницей во времени прихода отраженных ими сигналов на антенну. Эта разница функционально связана с расстоянием между антенной и объектом, обозначаемым как «наклонная дальность» (рис. 105). Помещенный на рисунке текст разъясняет соотношения между расстояниями на местности (горизонтальной дальностью), наклонной дальностью и расстояниями на откорректированном снимке.

Рис. 104. Волновые пакеты в ближней зоне РЛ-снимка. Объяснение в тексте [95]. (доступно только при скачивании полной версии)

Рис. 105. Наклонная и горизонтальная дальность. Объяснения в тексте (по [15], с изменениями). Г. п. – гиперболическая поправка к радиолокационной наклонной дальности, приближающая расчетное представление к соотношениям на местности; А2=В2=С2 – откорректированный РЛ-снимок; А1<В1<С1 – наклонная дальность; А=В =С – горизонтальная дальность. (доступно только при скачивании полной версии)

Как показано на рис. 104, волновому фронту излученного с антенны радиоимпульса для пересечения отрезка Р3Р4, расположенного в ближней к антенне зоне, требуется определенный интервал времени ДТ1, более короткий, чем интервал времени ДТ2 для пересечения равного по длине отрезка Р5Р6, но расположенного в дальней зоне. Соответственно временной интервал между сигналами от Р3 и Р4 будет короче, чем интервал между сигналами от Р5 и Р6. В результате на РЛ-снимке отрезок Р3Р4 в ближней зоне будет соответственно короче, чем отрезок Р5Р6 в дальней зоне. Отсюда следует, что на радиолокационном снимке, полученном без коррекции этого явления (с «разверткой по наклонной дальности»), масштаб изображения увеличивается по нормали к траектории полета в направлении от ближней зоны к дальней, т. е. местность, расположенная вблизи от антенны, передается на снимке в «сплющенном» виде.
Другой вид развертки радиолокационных снимков называется разверткой по горизонтальной дальности (рис. 106). При его построении описанные выше различия во времени пробега компенсируются гиперболическими корректирующими поправками. После этого передача пространственных соотношений местности на РЛ-снимке приобретает картографический характер. В противоположность первому случаю с его искажениями картины в поперечном к направлению полета направлении во втором случае горизонтальные расстояния между объектами на местности как в ближней, так и в дальней зоне передаются примерно в одном масштабе. Однако и при развертке по горизонтальной дальности будут все же проявляться некоторые искажения изображения, обусловленные процессом съемки или рельефом местности (так называемая радарная дорожка, или радарное сокращение).

Рис. 106. Геометрия РЛ-снимка в развертках по горизонтальной и по наклонной дальности. Объяснения в тексте [130].
а – геометрия картинки при развертке по горизонтальной дальности (картографическое представление); б – геометрия картинки при развертке по наклонной дальности. (доступно только при скачивании полной версии)

Развертка по горизонтальной дальности ближе соответствует натуре и по сравнению с разверткой по наклонной дальности обеспечивает лучшую сравнимость и сопоставимость соседних полос съемки. Поэтому при составлении радиолокационных мозаик (фотосхем) и при стереоскопическом исследовании перекрывающихся полос съемки предпочтительны именно картографические РЛ-снимки.
Масштаб РЛ-снимков и ширина покрываемой съемкой полосы определяются условиями съемки и залета. Определяющими являются высота съемки и угол падения радиолуча в ближней и в дальней зонах. Масштаб оригинальных снимков при съемках небольших районов соответственно условиям съемки изменяется от 1:100000 до 1:180000 при ширине снимаемой полосы местности от 6 до 18 км. При съемках больших территорий масштаб составляет около 1:400000, а ширина полосы захвата – от 30 до 50 км. Длина съемочных полос в направлении залета может составлять многие сотни километров.
Для визуальной интерпретации полосы оригинальных снимков обычно разрезаются на части и с них изготовляются копии с увеличением в 3-4 раза. Такие же увеличения применяются и при составлении фотомозаик (фотосхем). Например, в Бразилии в рамках проекта РАДАМБразил (RADAM-Projekt) были получены радиолокационные мозаики в масштабе 1:250000 на площадь около 8,5 млн. км кв.

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