Исследование контрастов и контрастообразующих элементов различных ладшафтов земной поверхности в ММВ диапазоне радиоволн тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ РАДИОФИЗИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ АКАДЕМИИ НАУК УКРАИНЫ

На правах рукописи

КОЛЕСНИКОВ Владимир

ИССЛЕДОВАНИЕ КОНТРАСТОВ И КОНТРАСТООБРАЗУЯЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ РАЗЛИЧНЫХ ЛАНДШАФТОВ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ В ММВ ДИАПАЗОНЕ РАДИОВОЛН

01.04.03 - "Радиофизика")

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Харьков - 1992

Работа выполнена в Ордена Трудового Красного Знамени Институте радиофизики и электроники АН Украины

Научный руководитель - доктор технических наук,

РАЗСКАЗОВСКИИ Вадим Борисович

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор

ОСТРОВСКИЙ Исаак Еремеевич; кандидат физико-математических наук ШАРАПОВ Леонид Иванович

Ведуцая организация - Харьковский государственный университет им. А.11.Горького

Защита состоится " 2£> " 1993 года в " часов

на заседании специализированного совета Д 016.64.01 при Институте радиофизики и электроники АН Украины ( 310085, Харьков,85 ул. Ак.Проскуры,12 ).

С диссертацией мовно ознакомиться в научной библиотеке ИРЭ АН Украины.

Автореферат разослан 12- 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета доктор физ.-мат.наук

К.А.ЛУКИН

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Одной из вавных и интенсивно развивающейся областью современной радиофизики является дистанционное зондирование, в основе которого левит изучение рассеяния радиоволн земной поверхностью. Сферой практических приложений результатов таких исследований является, в частности, картографирование в радиодиапазоне, изучение динамики антропогенного воздействия и состояния агроресурсов для задач землеведения, создание корреляционно-экстремальных систем навигации и ряд других. Применение радиоволн миллиметрового диапазона для решения этих задач имеет ряд преимуществ перед более длинноволновыми или оптическими системами,позволяя сочетать высокую разреваюцув способность со все-погодностьп. В основе перечисленных применений леяит изучение рассеяния радиоволн, ориентированное на определение зависимостей его от состояния окружающей среды, сезона,, ландвафта и на выделение контрастообразувщих элементов местности.

ЦЕЛЫ) ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ является экспериментальное изучение рассеяние миллиметровых радиоволн поверхностью суви с различными растительными покровами применительно к условиям работы бортовых РЛС летательных аппаратов СЛА),исследование контрастов и контрастообразувщих элементов различных ландвафтов земной поверхности в зависимости от физического состояния, их пространственно-временной изменчивости и ее зависимости от условий облучения и сезона.

МЕТОД ИССЛЕДОВАНИИ: сочетание экспериментального изучения с борта ЛА удельных ЭПР протяженных участков земной поверхности с помощью РЛС БО и детального изучения отдельных фрагментов этих участков с помочью бортового скатерометра (режим зависания), по специально разработанной методике в течение различных сезонов года, углах падения и облучения.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. 1.Впервые были проведены систематические измерения удельных ЭПР представительного набора различных участков земной поверхности при разных условиях облучения, охватывающие все характерные сезонные и погодные изменения.

2.Определены контрасты, обусловленные сыеной участков с отличающейся удельной ЗПР, выделены контрастообразующие элементы на антропогенных и природных ландшафтах в зависимости от сезона года.

3.Впервые на основе экспериментального исследования определена пространственно-временнаа устойчивость контрастов и контрастообразу-вжих элементов различных ландаафтов земной поверхности в HUB диапазоне радиоволн.

Половбния, выносимые на защиту:

1) статистические характеристики удельной ЗПР типичных участков лесных, антропогенных и сельскохозайственных ландаафтов при различных условиях облучения; контрасты удельной ЗПР этих участков в различные сезоны года и их вариации при изменении физических условий окружающей среды, вклвчая кратковременные инэерсии контрастов удельной ЗПР;

2) виды контрастообразувщих элементов радиолокационных изображений различных ландаафтов земной поверхности, образованных разными факторами, включая антропогенные, зависимость их от угла облучения, времени суток и сезона года при разных физических состояниях окружающей среды, вклочая динаыику контрастообразующих элементов на протяжении нескольких лет.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ работы определяется теы, что полученные результаты раскрывавт природу радиолокационных контрастов, давт необ-ходимув разработчикам радиосистем информацив о контрастах и контрас-тообразувщих элементах разных участков и объектов природного и антропогенного ландаафтов при их различных физических состояниях в ДВЧ HUB диапазоне радиоволн.

Результаты работы могут быть использованы в радиокартографии, ландвафтоведении, аэронавигации и сельском хозяйстве.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты докладывались на Всесо-взных конференциях по распространение и рассеянию радиоволн, Всесоюзном симпозиуме по миллиметровым и субмиллиметровым волнам, на Всесоюзной аколе-семинаре по миллиметровым и субмиллиметровым волнам, а также на семинарах и конференциях специалистов ИРЗ АН Украины и опубликованы в сборниках тезисов докладов указанных конференций.

ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертации опубликовано 9 работ.

ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введение, трех глав, заклвчения и приложения. Основной печатный текст составляет 84 страницы. В диссертации имеется 73 рисунка, 3 таблицы и список литературы из 37 наименований. Полный объем диссертации составляет 136 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении проведен краткий обзор литературных данных о контрастах и контрастообразувщих элементах радиолокационных изображений различных участков земной поверхности в разные сезоны года в МНВ и СКВ диапазоне радиоволн,и на основе их анализа сформулированы задачи исследования, показана их научная новизна и значимость, указаны области практического применения, приведены сведения об апробации результатов.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ обосновывается методика определения контрастов и контрастообразувцих элементов удельной ЗПР различных участков земной поверхности с помощью бортового скатврометра и РЛС бокового обзора.

При экспериментальном изучении изменчивости удельной ЗПР и ее влияния на радиолокационные контрасты необходимо в каждом опыте обеспечить высококачественнув калибровку всего бортового измерительно-ре-гистрирувего комплекса (ИРК).

Предложено проведение калибровки бортового измерительного комплекса по радиолокационному отраыенив от взлетно-посадочной полосы (ВПП) и разлетной площадки (РП) вертолетов с бетонным покрытием. Правомерность такой калибровки основывается на теоретических результатах [1], полученных для модели поверхности со сложной верохова-тостьв. Модель представляет собой совокупность ыелкоыероховатых пластин-фацетов, средний уровень которых совпадает с поверхностьв крупных (сглаженных) жероховатостей. Размеры фацета предполагавтся в несколько раз больне длины облучавшей волны; радиус кривизны средней поверхности фацета значительно больже их размеров; высота неровностей фацета меньле длини облучавшей волны; радиус пространственной.

корреляции, характеризующий изменения высоты неровностей по поверхности фацета, существенно меньпе размеров фацета.

Для такой модели удельная ЗПР при совпадающей поляризации приема и передачи выравается соотноаением

г-чю+баюшо)?, ш

где в - угол падения радиоволны ,

~ -одаль коэффициента Френеля; £ - комплексная диэлектрическая проницаемость;

О-щ^б^^^> и ~ соответственно дисперсия и радиус пространственной корреляции крупномасштабных неровностей;

Я - длина волны облучения;

1-СЫА}/ф1пгв1,

М = (¿-0[(£Ч)51П*в+е\/кМЗв+ЩуЩ для вертикальной поляризации,1)/[£№0*-Л£р?8 для горизонтальной.

Поверхность бетонного покрытия аэродрома удовлетворяет теоретическим ограничениям модели для всех используемых в настоящее время длин радиоволн, включая миллиметровые.

Калибровка состояла в измерении зависимости удельной ЗПР от угла облучения в сравнительно небольших пределах (квазизеркальное отравение ). Максимальная величина угла долгна превывать полуширину так называемой эффективной диаграммы направленности антенны, в которую входят и флуктуации углов крена и тангава летательного аппарата, для вертолета в ревиме зависания достигающие 5°- 7°. В калибровочных измерениях отсчеты значений мощности принятого сигнала производились при углах 6-0 ,6-^0

Использовалось два ревима калибровочного полета: полет над ВПП или зависание над РП. Высота полета долвна выбираться так, чтобы надев-но исключить возмовность выхода "освещенного пятна" за пределы эталонного участка. В данных измерениях она составляла 270 м.

Почти во всем рассматриваемом диапазоне радиоволн, исключая мовет быть лишь самую коротковолновую часть миллиметрового диапа-

зона, можно пренебречь для бетонного покрытиа вторым слагаемым в вырааении (1) по сравнения с первым при малых углах в , т.е. пользоваться для удельной ЭПР выражением (2).

Для калибровки бортового ИРК и абсолютной привязки удельных ЭПР, полученных по результатаы изыерений, был изготовлен прецези-онный уголковый отражатель со стороной 30 см, который устанавливался на слабоотравающей под рабочим« углами (бетонной) поверхности. Расчетная ЭПР этого отражателя составляет около 530 м2. В опытах по уголковому отражателю последний при пролете ЛА визировался на углах места от 28*до 70° Затем по записи определялся максимум сигнала с поправкой на ЭПР уголкового отражателя при соответствующем опыту угле визирования; таким образом получились дискретные контрольные точки ДН антенны бортового ИРК.

Исследование сезонного хода удельной ЭПР ( соответственно контрастов и контрастообразувчих элементов ) определяло программу летного дня; в случае появление быстропеременных контрастов удельной ЭПР ( особенное переходные периоды зима-весна, осрнь-зима, а также в случае интенсивных гидрометеоров) программа исследований соответственно перестраивалась.

Курсы маршрутов по сельскохозяйственным ландшафтам выбирались так, чтобы исследуемые поля следовали друг за другом для уменьвения влияния на результаты измерений временной нестабиль- ; ности аппаратуры.

Измерения бортовым скатерометром проводились по 8-ми предварительно выбранным точкам (3 лесные, 2 с/х культуры, луговая, бетонная и водная поверхности) в режиме зависания вертолета на высоте 270 ы. при различных углах места визирования рабочей точки (0 , 5°, 10е,-15°, 30°, 45 . Точка представляет собой характерный участок исследувкой поверхности диаметром около 30 м.

Точность удержания вертолета на заданной высоте контролиро-< валась с помощью специально разработанного дальномера; отсчет высоты автоматически регистрировался одновременно .с отраженныы сигналом; погревность измерения высоты по водной или бетонной поверхности не превышала ¿1,5м.

Измерения по характерным участкам различных ландшафтов проводились в полетах по марпрутам с измерительно-регистрирующим комплексом, вклвчавщим РЛС БО. Маршрут представляет собой характерный участок ландшафта размером 700м на 3200м. В течение ряда лет исследовалось 12 рабочих маршрутов.

Радиолокационное изображение представляло собой оцифрованнув матрицу из 52 элементов (строка) х 250 элементов (рядок), амплитуда в элементе квантовалась на 25Б уровней; для снимения дисперсии отраженного сигнала в строке могло осуществляться накопление импульсов. Исследования угломестной зависимости контрастообразувщих элементов различных ландшафтов производились параллельным смещением курса маршрута на дискретный, шаг соответствувщий дискрету угло-местного отсчета; исследование зависимости контрастообразувщих элементов от угла облучения проводились с помощью звездообразно построенных курсов с заданным дискретом смещения курса маршрута по углу в азимутальной плоскости.

Измерения охватывали промежуток времени в 10 лет, выполнялось от 200 до 270 полетов в год, более или менее равномерно распределенных по всем сезонам.

ВТОРАЯ ГЛАВА содержит результаты натурных измерений удельной ЭПР и контрастообразувщих элементов характерных участков и объектов лесных, полевых (сельскохозяйственных ) и антропогенных ландшафтов в разные времена года, сезона и дня.

Установлено, что сезонные измерения удельной ЭПР участков существенно зависят от типа растительного покрова.

На рис. 1 представлен усредненный (за месяц) сезонный ход удельной ЗПР 6-ти рабочих точек в течение года при вертикальном <.8:0 ) зондировании. Точки 1, 3, 5, относятся к лесным участкам, точки 2, 4, В к полевым и с/х участкам. Максимальной дисперсией удельной ЭПР обладает точка N 4 ( выгон ), которая в апреле имеет наименьшув ЭПР за счет некошенной густой сухой травы, обладавщей при определенных влажностях высоким коэффициентом затухания; в зимние месяцы при наличии снежного покрова удельная ЭПР точки N 4 выравнивается с остальными открытыми поверхностями и достигает максимума в феврале-марте.

о

® - лев шбьш @ . пахотное пале {пшениц^

лее йоенобыи ® - л/з (быгон)

О) -лев лиетбениыи ® - /) охотное лоте

меояцы

Ш2 Ш Ш ЧШ ЕI Ш Ш1Ж Ж

Рис.1 Среднемесячные значения удельной ЭПР рабочих точек при вертикальном зондировании

Точка N 5 (лес лиственный) имеет значительные выбросы удельной ЭПР превывавцие на 10 дБ среднемесячное значение при сходе снежного покрова и образовании на ровных участках и впадинах открытой поверх-

ности соды. Наиболее консервативными поверхностями, т.е имеющими меньшую дисперсию , являются леса хвойных пород. Так точка N 3 (лес сосновый; лесотехнические характеристики указаны в приложении к диссертации) иьзет дисперсию около 4дБ. Выбросы удельной ЭПР хвойных лесов крайне редка,. и возможны при выполнении определенных усло-

!

вий и наличии снежного покрова на лапах сосен и елей.

Установлено, что период инверсии температуры воздуха (март-апрель) возможна показанная на рис.2 зависимость, где в течение 0,5 часа разность удельных ЭПР между открытой поверхностью поля и хвойным лесом поменяла знак, т.е. инверсия контраста удельной ЗПР пары заснеженное поле - лес хвойный на уровне ЗдБ может происходить за время менее 0,5 часа.

-6

-В

Л К Л ^таеы

В период существования снежного покрова поверхности (с поверхностью близкой к горизонтальной ) можно разделить на три основных вида (по отношению к длине радиоволны),- квазигладкие (вода, некоторые виды бетона, асфальт), шероховатые (с/х культуры, пажня, пар) и лесные поверхности, при втом лес лиственный без листвы, имеет тенденцию в зимний период быть ближе к открытой поверхности. Это частично относится и к летнему периоду., когда в качестве открытой по-

Рис.2 Зависимость удельной ЗПР от времени суток в период инверсии температуры воздуха (март-апрель)

верхности мы имеем павню. При иняерсии суточных температур верхнего слоя (даме в отсутствии снежного покрова в период изрта-апреля ) паэня в определенное время суток приближаете? по значениям удельной ЗПР к квазигладкиа поверхностям.

На рис. 3 приведены эмпирические законы распределения разностей отраженного сигналз на уровне 0,7 максимума при угле падения от О" до 25е в режиме зависания Ла в летний период по разным рабочим точкам. Из него видно, что значимых различий, если в качестве таковых выбрать 1,5 дБ не наблвдается, т.е. угломестная зависимость удельной ЗПР для этих трех поверхностей в диапазоне углов падения О* - 25е в летний период примерно совпадает.

Рис. 3. Эмпирические распределения разности отраженного сигнала

в *

на уровне 0,7 при углах падения 0-25 для елового леса (точки), пахотного поля (кружочки), соснового леса (крестики); втриховая линия-нормальное распределение с С. - 0,5дБ <о - 1,5дБ, сплавная линия-нормальное распределение с ос = 0,5дБ б" = 0,75дБ.

Результаты исследований угломестной зависимости в диапазоне углов падения 0 - 60, приведенные на рис. 4, показали, что удельные ЭПР открытых поверхностей в области углов падения 0-20 значимо превышают удельные ЭПР лесных в зимний период, летом уровень

6 о о о

в области углов падения 0-20 открытых поверхностей снимается и практически совпадают с лесными поверхностями. В области углов падения 25"- 30 (область "перевязки" линий рис. 4 ), радиолокационные яркости различных поверхностей практически совпадают (исключая уголковые, гладкие и квазигладкие поверхности ), т.е. контраст отсутствует.

Рис.4. Обобценная зависимость удельной ЭПР рабочих точек лесных и полевых ландвафтов от угла падения в разных сезонах года.

АО 50 60 70 в. уяЗ

Радиолокационные контрасты различных контрастообразувцих элементов исследовались при полете по звездообразно расположенным

маршрутам.

Установлено, что для большинства контрастообразувщих элементов существует сезонная вариация. Это относится к контрастообразуаяим элементам; образованным как геометрическими структурами, так и открытыми участками с разной удельной ЗПР. Так, например, "шероховатый" уголок, образованный стеной 9 - этажного дома и прилегавшим участком грунта (газоном, кустарником и т.п. ) будет иметь в разные сезоны различные радиолокационные характеристик» зависящие от состояния подстилавшей поверхности. Открытые поверхности рек, озер (прудов), водохранилищ и т.п..представлявшие собой контрастообразу-вщие элементы некоторых ландшафтов, ыенявтся с образованием ледового и снежного покрова и сливавтся по уровнв удельной ЗПР с открытыми с/х ландшафтами.

Таким образом, результаты экспериментальных исследований позволили определить как под влиянием различных природных факторов будут меняться контрасты различных участков, а также выделить наиболее устойчивые контрастообразувщие элеыенты и углы падения при которых условия обнарушения контрастов наиболее благоприятны.

ТРЕТЬЯ ГЛАВА содержит анализ результатов, вклвчая сопоставление существувщих моделей рассеяния радиоволн мм диапазона разными поверхностями с полученными экспериментальными результатами, а также исследование статистических характеристик и устойчивости контраста и контрастообразувщих элементов характерных участков разных ландшафтов на протяжении ряда лет.

Если оценить по методу касательной плоскости (НКП) отношение зеркальной и диффузной компонент рассеянного поля в предположении, что поверхность бетона в среднем плоская, то оно составляет несколько десятков децибел, что явно противоречит экспериментальным данным. Следовательно зеркальная составлявшая как бы "размывается", что соответствует наличив крупномасштабных неровностей с углом наклона до 1,5"- 2,0*. Расчет, проведенный в рамках двухмасвтабнсй модели, значительно лучше описывает наблвдаемув зависимость удельной ЗПР от угла падения по сравненив с методом возмущений и НКП. Для проверки вышесказанного были проведены непосредственные измерения профиля бетонной поверхности, подтвердившие наличие крупно-

масштабных составлявших с углом наклона до 2*.

Расчет удельной ЭПР пашни и боронованного поля проведен для модели поверхности с синусоидальных профилем. При атом коэффициенты Френеля для песчаных и глинистых грунтов брались при различных значениях влажности. Полученные расчетные значения показывает, что контраст при изменении влажности от 4 до 15 X составляет 7 дБ для глинистого и 4 дБ для песчаного грунта. Зти результаты достаточно хорово совпадают с экспериментальными значениями. Удельная ЭПР пашни с периодическим профилем зависит от ориентации плоскости падения к осям анизотропии, т.е. углом облучения вдоль или поперек борозд.

Расчет 6 лиственного леса основан на моделировании рассеивающего объема плоскими дисками в нижнем полупространстве, каждый из которых характеризуется случайным расположением центра и зенитным углом своей нормали. Если плотность рассеивавших дисков настолько велика, что среднее расстояние любого диска, давщего существенный вклад в удельнув ЭПР от верхней границы рассеивавщего объема, не превышает расстояния френелевской дифракции, то затухание падающего поля можно не учитывать и перенести все такие диски на целое число длин волн к верхней границе рассеивавщего объема с сохранением наклона. Такая модель, как показывавт оценки, может быть правомерна при плотностях больших чем 10 дисков диаметром 4 см на дм3 объема. Результаты эксперимента удовлетворительно совпадает со средним значением расчетной б для лиственного леса в августе месяце в средней полосе. Выбранную выше модель экспере-ментально подтверждает проведенные исследования по оценке влияния мкогсходовости рассеяния, существование которого делает неправомерные применение подобной модели. Они показали, что распределения запаздывания отражённого лиственным лесом сигнала при разревавщей способности но хуже-1 и при высоте деревьев 15-20 ы не обнаруживают затягивания импульса (динамический диапазон при-бкника был около 30 Дб).

Статистические характеристики (распределение, среднее, дис- ' перснс, корреляционные функции) отраженного сигнала исследовались с помощью различнмх методик измерения. Для изучения корреля-

>

ционных зависимостей с целью уменьшения временного интервала регистрации исключалось накопление отраженного сигнала, в то за врема для исследования среднего принимались мери для эффективного подавления его временных флуктуаций, при этом каждый элемент раз-ловениа радиолокационного изображение регистрировался как результат усреднения 16 некоррелированных отсчетов уровня сигнала, полученных от перекрывающихся участков местности. Таким образом имеющиеся на радиолокационном изображении флуктуации яркости могут трактоваться как пространственные, присущие данному типу ландваф-та, по крайней ыере в тех случаях, когда их стандартное отклонение превышает 1-2 дБ. Для уменьшения погрешности привязки распределения или различия в средних уровнях считались адекватными ливь в тех случаях, когда они были получены в течение одного опыта, в крайнем случае одного дня. Сопоставляя результаты этих исследований можно заключить, что значимое различие в средних между ландшафтами (включая поселки с приусадебными участками и т.п.) практически отсутствует в диапазоне углов от 30' до 60° в летний период, исклвчение составляют "гладкие" поверхности, такие как бетон и крупные уголковые образования современных промышленных и городских объектов.

При исследовании одномерной корреляционной функции для анализа двумерного радиолокационного изображения учитывалось, что условия облучения различны в разных направлениях относительно направления полета.

Анализ результатов отработки показзл, что из статистических характеристик в летний период при углах зондирования от 30 до 60 лишь дисперсия имеет более или менее значимые' различия в радиолокационном изображении различных ландшафтов.

Исследование сезонной устойчивости контрастообразувщих признаков различных участков земной поверхности производились по РЛ-изоб-ражениям, полученным в разных сезонах в течение ряда лет. Естественно, что кроме сезонных вариаций фенофаз, температуры, осадков и т.п., в динамику изменения сезонной устойчивости РЛ-изображений входят как Физическое развитие природных ландшафтов, так и антропогенное воздействие на различные участки земной поверхности (прокладка каналов,

- ЛЭП, вырубка лесов, строительство различных объектов и т.п.). Поэтому, когда рассматривается сезонная устойчивость радиолокационных характеристик участков земной поверхности в течение ряда лет, необходимо помнить о возможности такого "мгновенного" (по отноженив к большому промежутку времени) воздействия на участки земной поверхности, имэвцих в естественных условиях высокув сезоннув устойчивость на протяжении длительного периода.

В качестве меры сезонной устойчивости контрастообразувжих элементов участков земной поверхности в навих исследованиях использовался коэффициент корреляции, подсчитываемый при совыещении опорного и текущего РЛ-изображения исследуемого участка земной поверхности. Такой анализ проводилося по фрагменту изображения, представлявшего собой квадрат со стороной 9x9 элементов разложения, путем совмещения опорного (эталонного) с текущим (исследуемым) РЛ-изобра-жением. В качестве опорных было выбрано 5 фрагментов.

Все они были выбраны на РЛ - изображениях, полученных 23.08.84г. Фрагменты Н1 и Н2 расположены в сосновом лесу; фрагменты К1 и К2 в лиственном лесу; фрагменты Hl и К1 имевт хорошо заметные контрас-тообразувщие элементы ( просеки ); фрагменты Н2 и К2 визуальных особенностей не имевт. Фрагмент П расположен в середине пахотного поля и никаких видимых примет не имеет. Такой набор фрагментов позволял оценить сезоннув устойчивость контрастообразувщих элементов и контрастов удельной ЭПР ряда типичных участков лесных и полевых ландшафтов земной поверхности.

При вычислении коэффициентов корреляции использовались параллельный перенос и вращение опорного фрагмента относительно исследуемого РЛ-изображения; следует заметить, что по условиям полета РЛ - изображения, полученные в разных опытах, могли отличаться продольным масштабом, направлением осей координат и степеньв (и знаком) их отклонения от прямоугольности из-за изменения скорости и угла сноса Лй.

Изменение направления осей координат компенсировалось при совмещении, вращением фрагмента до * 20 ; косоугальностъ кординат и разномасвтабность, как правило, не компенсировались.

Взаимное положение изображений, при котором коэффициент корра-»

лоции достигал максимума визуально проверялось обработчиком, дда чего все опорные фрагменты имели внутри себа или в непосредственной близости ясно зидимые ориентиры, обеспечивавшие надеануо визуальную привязку фрагмента (сразу отмэтим, что максимум коя$£ици-ента корреляции всегда совпадал с точным совмещенном опорного и исследуемого фрагмента). В таблице N 1 приведена подсчитанные таким образом максимальные коэффициенты корреляции, указаны обозначения фрагментов и дата произведения опытов. В последней строке выписаны среднее значение максимальных коэффициентов корреляции для фрагментов.

Таблица 1

Коэффициенты корреляции

Н1

НЕ.

К1

К2

П

1984 г.

23*28.08 0,770 0,353 0,803 0,304 0,318

0,782 0,595 0,312

27*30.08 0,723 0,350 0,773 0,571 0,334

0,665 0,427 0,291

0,603 0,285

12+20.11 0,708 0,385 0,621 0,396 0,331

0,701 0,364 0,540 0,413

1985 г.

26*27.02 0,475 0,372

0,659 0,345

0,472 0,314

0,502 0,Ь58 0,270

0,586 0,356 0,348

Продолжение таблицы N 1

Н1 Н2 К1 иг. П

13+15.03 0,602 0,364 0,676 0,535 0,316

0,444 0,360 0,296

0,462 0,387 0,324

0,448 0,396

19+24.04 0,680 . 0,293 0,543 0,511 0,384

0,710 0,404 0,710 0,428 0,459

1986 г.

20+28.05 0,685 0,257 0,364

0,744 0,298 0,436

0,647 0,345 0,346

0,696 0,316 0,251

0,741 0,481 0,326

0,749 0,265 0,361

0,724 0,352 0,394

0,660 0,267 0,285

К 0,706 0,362 0,607 0,447 0,337

Анализируя данные приведенные в таблице N 1 можно отметить сравнительно высокие средние значения коэффициентов корреляции для фрагментов Н1 и К1 , т.е. фрагменты с пересечением просек имевт высокуг сезоннув устойчивость ( особенно Н1). Сезонная устойчивость контрастообразувцих элементов лиственного леса, определенная по фрагменту К1 (пересечение просек в лиственном лесу ) имеет тенденцив к снижении в осенне-зимний период, что обусловлено опаданием листвы, но тем не менее значение коэф-

фициента корреляции сравнительно большое и обеспечивает надежное совмещение опорного и исследуемого фрагментов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Изучены статистические характеристики и контрасты удельной ЗПР типичных участков различных ландшафтов, определена их динамика в течение длительных отрезков времени и в зависимости от физического воздействия окружающей среды; определены периоды устойчивости контрастов. Показано,что временной областью наибольшей изменчивости являются переходные периоды сезонов (появление и сход снежного покрова, развитие и сброс листвы и т.п.), особенно переход зима-весна.

2. Определены виды контрастообразувщих элементов природных и антропогенных ланджафтов по радиолокационным изображениям ; определена их зависимость от угла облучения; изучена их пространственно-временная устойчивость в разные сезоны года.

3. Исследована временная устойчивость контрастов и контрасто-образующих элементов природных и антропогенных ланджафтов при их разных физических состояниях.

4. Обнаружен ряд предполагаввихся эффектов резкого изменения удельной ЗПР ряда поверхностей при воздействии температуры, гидрометеоров и т.п., связанные с фазовым переходом агрегатного состояния свободной воды и соответствующем ему переходом механизма рассеяния от объемного к поверхностному и обратно.

Важные для дальнейшей разработки методов радиокартографирования экспериментальные результаты получены благодаря применению специальных методик исследования с борта ЛА, позволивжих обеспечить высокую достоверность и точность измерений при охвате большого промежутка времени и многообразия ланджафтов.

ПУБЛИКАЦИИ , ОТРАЯАЩИЕ СОДЕРИАНИЕ РАБОТЫ :

1. Андреев Г.А., Замараев Б.Д..Колесников В.Г., Черная Л.Ф.

Исследование рассеивающих свойств земных покровов в миллиметровом диапазоне радиоволн. Изв. вузов. Радиофизика, 1981г., N 4,

2 Замараев Б.Д., Колесников В.Г.Сдельные diiP некоторых ландшафтов в миллиметровок диапазоне радиоволн. Сб. Íаспространение и дифракция радиоволн в мм и суб.мм диапазонах. Киев, Наукова думка, 1964г.

3. Колесников В.Г., Замараев Б.Д.. Васильев Ю.Ф.Использование бетонного покрытия в качестве эталона при измерениях удельных ЗПР с .борта летательного аппарата. Со. Распространение и дифракция радиоволн в мм и суб. мм диапазонах. Киев, Наукова думка, 1984г.

4. Колесников В.Г., Замараев Б.Д..Васильев Ю.Ф. Приведение радиолокационного изображения к изояркостному виду. Тем. со.' Xfili "Пространственно-временная обработка сигналов б радиосистемах",

1985, г.Харьков

5. Колесников В.Г., Замараев п.Д.. Ьасильев tü.í1. оценка удельной ЭПР лиственного леса в миллиметровом диапазоне радиоволн. Тем. сб. ХАИ "Пространственно-временная обработка сигналов в радиосистемах", 1985, Харьков.

6. Замараев Б,Д., Васильев ЮЖ. Колесников ,й.Г и др. Отчет, г.о НИР " Исследование радиолокационного отрагения от различных ландшафтов земной поверхности ". ИРЗ ЙН Украины. Харьков. 1УЙЬ.

?. Колесников В.Г., Замараев Б.Д.. Велитчвнко В.Г и др. иценка зависимости удельной ЗПР от угла места Еигироеаяид, Тем, ХйИ "Пространственно-временная обработка сигналов в радиосистемах",

1986, Харьков.

'8. Замараев Б .Д. .■ Колесников В.Г.'. 'Васильев й.Ф. и др. Короткоперк-' одическая изменчивость удельной ЭПР на волне 6 ум t летнее времд1. Киев, Наукова думка, 1987.

9. Колесников В.Г., Замараев Б.Д., Васильев sj.'Í'., Навеяы.в Ь.Й. Некоторые особенности дистанционного зондирования окруаав-цей среды в длинноволновой части мм диапазона. Докл. lU-ro Всесоюзного симп. по распростр., и рассеиванию радиоволн в мм диапазоне, Харьков, 1989.

Цитируемая литература : 1. Радиолокационные методы исследования Земли / Под ред.

Jj.ft. Мельника.- К., Сов .радио, 1980, -262 с.

Подл, в печ, 25.11.92г.Формат 60x64/16.

Бум. офс. Офс.печ. Ясл. печ.л.1.3. Уч.- изд.л.!.5.

Тирах 100 зкз. Заказ 122 Бесплатно

Ротапринт ИРЭ ftH Украины Харьков- 85, ул.Академика Проскуры, 12