Мониторинг мерзлых грунтов Арктики спутниковым СВЧ радиометрическим методом

• Автор: Мателенок, Игорь Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 163 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Теоретические основы мониторинга мерзлых грунтов Арктики с

применением спутникового СВЧ радиометрического метода

1.1 Общая характеристика мерзлых грунтов Арктики

1.2 Параметры состояния мерзлых грунтов Арктики

1.3 Электрические и радиофизические свойства мерзлых грунтов

1.4 Опыт исследований грунтов Арктики с использованием средств

спутниковой СВЧ радиометрии

1.5 Методы и средства дистанционного зондирования в современных

системах мониторинга сезонно-мерзлых и многолетнемерзлых грунтов
1.6 Формализация требований к методу оценки изменчивости состояния
мерзлых грунтов Арктики по данным спутниковой СВЧ радиометрии
1.7 Выбор спутниковой аппаратуры дистанционного зондирования для
получения оперативных СВЧ радиометрических данных
1.8 Выводы по разделу
2 Разработка метода оценки изменчивости состояния мерзлых грунтов
Арктики по данным спутниковой СВЧ радиометрии
2.1 Исходные данные
2.1.1 Спутниковые СВЧ радиометрические данные
2.1.2 Данные со спутниковых средств видимого и ИК диапазонов
2.1.3 Данные контактных измерений
2.1.4 Картографические данные
2.2 Выбор тестовых полигонных участков в «ключевых» для мониторинга
состояния мерзлых грунтов Арктики районах
2.2.1 Северо-восток Европейской территории России, север Западной Сибири и
северо-восток Восточной Сибири как «ключевые» районы евразийского сектора Арктики
2.2.2 Тестовые трансекты
2.2.3 Полигонные тестовые участки
2.3 Выбор индикаторов изменчивости состояния мерзлых грунтов и подходов к определению их значений на основе комплексного анализа данных
спутниковых СВЧ радиометрических и наземных контактных измерений
2.3.1 Выбор индикаторов изменчивости состояния мерзлых грунтов
2.3.2 Выбор подходов к определению значений индикаторов изменчивости
состояния мерзлых грунтов
2.4 Разработка модели собственного СВЧ излучения многослойной среды
«грунт-снег-атмосфера»
2.4.1 Описание радиояркостной температуры многослойной среды «грунт-
снег-атмосфера»
2.4.2 Описание диэлектрических свойств слоев многослойной среды
2.4.3 Учет влияния макрорельефа земной поверхности на СВЧ излучательные
свойства многослойной среды «грунт-снег-атмосфера»
2.5 Валидация модели собственного СВЧ излучения многослойной среды
2.6 Выводы по разделу
3 Разработка программно-алгоритмического и методического обеспечения
для оценки изменчивости состояния мерзлых грунтов Арктики
3.1 Алгоритм оценки изменчивости состояния мерзлых грунтов по данным
спутниковой СВЧ радиометрии
3.1.1 Обобщенная структура алгоритма
3.1.2 Блок распознавания границ периодов внутригодовой изменчивости
состояния грунтов по данным спутниковой СВЧ радиометрии
3.1.3 Блок восстановления значений термодинамической температуры грунтов
по данным спутниковой СВЧ радиометрии
3.2 Разработка программного обеспечения для оценки изменчивости
состояния мерзлых грунтов по данным спутниковой СВЧ радиометрии
3.3 Методика предварительного анализа данных спутниковой СВЧ
радиометрии с использованием картосхем пространственно-временной изменчивости радиояркостных температур
3.4 Методика автоматизированной оценки изменчивости состояния мерзлых
грунтов
3.5 Валидация программно-алгоритмического обеспечения для оценки
изменчивости состояния мерзлых грунтов Арктики
3.6 Выводы по разделу
4 Определение пространственных границ применимости метода оценки
изменчивости состояния мерзлых грунтов Арктики и его апробация
4.1 Определение пространственных границ применимости метода оценки
изменчивости состояния мерзлых грунтов Арктики с помощью методики автоматизированной идентификации ландшафтов по данным спутниковой СВЧ радиометрии
4.1.1 Введение
4.1.2 Используемые алгоритмы и наборы информативных признаков
4.1.3 Тестовые испытания алгоритмов и наборов информативных признаков

4.1.4 Формирование и испытание результирующей методики
автоматизированной СВЧ идентификации ландшафтов
4.2 Апробация разработанного метода оценки изменчивости состояния
мерзлых грунтов на территории полуострова Ямал
4.3 Выводы по разделу
Заключение
Список литературы

преимущества послужили причиной ориентации разрабатываемого метода на использование СВЧ данных уровня ЬЗ. Однако стоит отметить и недостатки таких данных: зависимость качества восстановления значений параметров состояния мерзлых грунтов от качества калибровки и перепроецирования, проведенных оператором ИСЗ, невозможность апостериорной количественной оценки качества калибровки и геопривязки, коррелированность значений соседних пикселей, вызванная несоответствием пикселей мозаик мгновенным областям обзора сенсора.
Рисунок 1 - Извлеченные из файлов данные АМЯК-Н уровня Ь2А (1) и ЬЗ (2), отражающие пространственное распределение РЯТ на/= 6,9 ГГц (Н) для 13 июля 2007 г. Исходные данные представлены в виде мозаики отсчетов СВЧ радиометра для спутникового восходящего «витка» с усредненным разрешением 56 км (1а), мозаики распределения РЯТ в северном полушарии в азимутальной проекции Ламберта с разрешением 25 км (2а). Результаты геопривязки и перепроецирования исходных изображений - 16 и
40®Е 50“Е 60°Е 7 ОТ 80'Е 90Т 100Т
10*Е 20"Е ЗОТ 40Т