Дистанционное наблюдение из космоса скоро станет более доступным. Об этом пишет в своей статье «Synthetic Aperture Radar Presents Opportunities, Challenges for GEOINT», опубликованной на сайте trajectorymagazine.com, Gregory Terrie, руководящий научный сотрудник Harris Geospatial Solutions. В начале этого года компания ICEYE запустила первый микроспутник, оснащённый радаром с синтезированной апертурой (SAR). Финская компания рассчитывает на создание к 2020 году группировки из 18 спутников, и они не будут единственными такими космическими аппаратами. Capella Space и другие стартапы в области производства малых спутников планируют иметь собственные радарные спутниковые миссии.
Спутниковая радарная технология не уникальна. В течение десятилетий MDA, Airbus Defense & Space, Европейское космическое агентство и e-GEOS эксплуатируют радарные спутники традиционных размеров, а швейцарская компания sarmap разрабатывает технологии для обработки и анализа радарных данных в течение почти 20 лет. Однако работа радаров на относительно недорогих группировках небольших орбитальных спутниках представляет собой новую тенденцию и обеспечивает резкое увеличение объёма, частоты и своевременности радарных космических данных. Эти разработки раскрывают огромные возможности и одновременно требуют решение ряда задач для всех, кто использует в своей деятельности дистанционные наблюдения из космоса.
Уникальные преимущества радарной съемки
Технология радарной съемки использует активные датчики, посылающие радиолокационные сигналы к Земле. Эти сигналы взаимодействуют с поверхностью, будь то земля, снег, лед или вода, и отражаются обратно на измерительную аппаратуру, сообщая важные данные о размере, ориентации, составе, состоянии и текстуре обнаруженных объектов. Радарные данные могут фиксироваться круглосуточно, при любом положении солнца и любых погодных условиях, включая дождь и облака.
Возможность получения данных при любых условиях погоды и в любое время суток делает радары с синтезированной апертурой, по сравнению с пассивными электрооптическими датчиками, уникально полезным инструментом ситуационной осведомлённости для многих приложений.
Многие космические радарные системы также могут работать в нескольких режимах, предоставляя данные с высоким разрешением о небольших географических зонах, или обобщенные данные об обширных регионах, с множеством вариантов между ними. Некоторые радиолокационные волны способны проникать через плотную растительность и отображать характерные особенности предметов, находящихся в укрытиях.
Такое гарантированное получение данных в соответствии с конкретным графиком повторной съёмки без сбоев, вызываемых погодой, значительно повышает способность непрерывно отслеживать изменения в определенной точке поверхности Земли в течение длительного времени. Увеличение временного покрытия вводит четвертое измерение – время – для дистанционного зондирования. Ряд архивированных и вновь полученных наборов радарных данных может обрабатываться не только с целью определения изменений, но также и для определения скорости этих изменений с течением времени.
Добавление десятков малых спутников, увеличивающих частоту получения данных, существенно улучшит возможности мониторинга и прогнозирования.
Приложения радарной съемки
В настоящее время уже имеется представление о положительных и отрицательных аспектах создаваемых группировок малых спутников. Большее количество спутников дистанционного зондирования означает более быстрый пересмотр и глобальный охват. Однако, с другой стороны, огромные объемы данных создают большие проблемы для архивирования, обработки и анализа.
Для радарных данных эта задача усугубляется в связи с тем, что информация, содержащаяся в данных, требует сложных методологий обработки. Отдельные файлы данных могут быть довольно большими. Некоторые аналитические процессы требуют несколько многовременных наборов данных для получения точных результатов. Большая часть ценной информации в радарных данных определяется интенсивностью и фазой радиолокационного сигнала, который отражается от поверхности и возвращается к датчику.
Интерпретация интенсивности сигнала и разности фаз крайне важна для использования радарных данных, и это требует сложных методов обработки, которые теперь могут быть в значительной степени автоматизированы. Кроме того, стала доступной автоматизация обработки оптических снимков, поэтому, если радарные и оптические снимки обрабатываются применительно к одной и той же области, пользователи могут извлекать выгоду из преимуществ обоих типов данных.
-
Среди наиболее важных ситуаций, для которых может применяться временной мониторинг, являются стихийные бедствия, такие как наводнения, лесные пожары и извержения вулканов. Получение радарных данных может начаться ещё до рассеивания облачности и дыма, что позволит пользователям подготовить предварительные материалы и информацию для служб быстрого реагирования.
-
Процессы обнаружения изменений с использованием радарных данных обеспечивают возможность измерения высот местности с точностью до нескольких миллиметров. Непрерывный мониторинг с течением времени выявляет даже слабые подвижки земной поверхности, что может указывать на образование скрытых подземных туннелей и углублений или на потенциально опасное оседание грунта вокруг нефтяных скважин, в городских районах и местах добычи полезных ископаемых. Также можно обнаружить смещение поверхности вблизи плотин. В пустынях радар может различать поверхностные деформации незначительных размеров, сравнимые со следами шин транспортных средств, передвигающихся по песку.
-
Спутниковая радарная съемка также идеально подходит для слежения за кораблями в открытом море. Радиолокационные сигналы чувствительны к неровностям поверхности воды, что позволяет легко обнаруживать кильватер судов. Кроме того, геометрические формы самого корабля сильно демаскируют его признаки на фоне воды.
-
Чувствительность радаров к влаге и гарантированные возможности мониторинга способны отслеживать рост сельскохозяйственного производства путем оценки состояния сельскохозяйственных культур и прогнозирования урожайности, что является жизненно важными аспектами мониторинга продовольственной безопасности.
Возросшая доступность радарных данных с небольших спутников и других платформ является положительной новостью для сообщества GEOINT. Однако, доступность не равна возможности доступа, по крайней мере, не в плане извлечения информации, заключенной в данных. Облачные вычисления и проверенные инструменты визуализации будут и дальше развиваться для предоставления автоматических ответов в целях быстрого получения информации.