Досвід розгортання наземних кутових відбивачів для супутникового радіолокаційного моніторингу

https://doi.org/10.23939/istcgcap2023.98.042
Надіслано: Жовтень 15, 2023
1
Кафедра вищої геодезії та астрономії, Національний університет «Львівська політехніка»
2
Національний Університет "Львівська політехніка"
3
Кафедра інженерної геодезії, Національний університет “Львівська політехніка”

Мета цієї роботи – аналіз ефективності розгортання наземних кутових відбивачів різних розмірів та конструкцій для проведення радіолокаційного моніторингу супутником Sentinel-1. Методика. Точність визначення просторових рухів поверхні методом InSAR у місцях розгортання кутових відбивачів залежить від їхнього розміру, а також співвідношення сигнал-шум на радіолокаційних знімках. Тому при проектуванні положення кутового відбивача попередньо виконано оцінку інтенсивності зворотного розсіювання вибраної території на радарних знімках. В місцях розгортання наземних кутових відбивачів прагнули забезпечити збільшення зворотного розсіювання не менше ніж на 10 dB. Орієнтування кутових відбивачів виконувалось на основі даних про параметри орбіти супутника Sentinel-1, які отримано з веб-ресурсу Heavens Above. Оцінку зміни рівня інтенсивності зворотного розсіювання на радіолокаційних знімках проводили із застосуванням онлайн-платформи EO Browser. Результати. Досліджено ефективність розгортання та моніторингу тригранних трикутних кутових відбивачів розміром 0,5 м та 1 м. Результати досліджень дали змогу узагальнити досвід розгортання тимчасових кутових відбивачів та використати його для проектування конструкцій відбивачів для постійного моніторингу засобами радіолокаційного зондування. Максимальна автономність та постійне значення ефективної площі розсіювання трикутного кутового відбивача забезпечена завдяки обладнаному захисному екрану, що перешкоджає потраплянню атмосферних опадів всередину відбивача. На відміну від тригранних кутових відбивачів, які зорієнтовані на висхідну або низхідну орбіту супутника, круговий чотиригранний кутовий відбивач забезпечує підвищення інтенсивності зворотного розсіювання на радіолокаційних знімках, зроблених з різних орбіт та різними супутниками. Круговий чотиригранний відбивач, який було розгорнуто для постійного моніторингу, характеризується як універсальний відбивач для усіх можливих сенсорів, що проводитимуть радіолокаційне знімання. Наукова новизна та практична значущість полягають у підтвердженні ефективності використання наземних кутових відбивачів для підвищення інтенсивності зворотного розсіювання на радіолокаційних знімках. Апробовані та удосконалені конструкції відбивачів можуть бути використані при створенні мережі для постійного моніторингу, що дозволить забезпечити міліметрову точність визначення просторових рухів земної поверхні та інженерних споруд методом InSAR.

  1. Bányai, L., Nagy, L., Hooper, A., Bozsó, I., Szűcs, E. and Wesztergom, V. (2020). Investigation of Integrated Twin Corner Reflectors Designed for 3-D InSAR Applications. IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, vol. 17, no. 6, pp. 1013-1016. https://doi.org/10.1109/LGRS.2019.2939675.
  2. Collilieux, X., Courde, C., Fruneau, B., Aimar, M., Schmidt, G., Delprat, I., Pesce, D., and Wöppelmann, G. (2020). Radar Corner Reflector installation at the OCA geodetic Observatory (France). EGU General Assembly 2020, Online, 4–8 May 2020, EGU2020-5201, https://doi.org/10.5194/egusphere-egu2020-5201.
  3. Dheenathayalan, P., Caro Cuenca, M., Hoogeboom, P. and Hanssen,R. F. (2017). Small Reflectors for Ground Motion Monitoring With InSAR. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol. 55, no. 12, pp. 6703-6712. https://doi.org/10.1109/TGRS.2017.2731424.
  4. Doerry, A. W. (2014). Reflectors for SAR performance testing-second edition. United States. https://doi.org/10.2172/1204079.
  5. Doerry, A. W., Brock, B. C. (2012). A better trihedral corner reflector for low grazing angles. Proc. SPIE 8361, Radar Sensor Technology XVI, 83611B, 8 May 2012. https://doi.org/10.1117/12.918105
  6. Ferretti, A.(2014). Satellite InSAR Data: Reservoir Monitoring From Space. Houten, The Netherlands: EAGE. p. 159. https://doi.org/10.3997/9789462820036
  7. Garthwaite, M. C., Nancarrow, S., Hislop, A., Thankappan, M., Dawson, J. H., Lawrie, S. (2015). The Design of Radar Corner Reflectors for the Australian Geophysical Observing System: a single design suitable for InSAR deformation monitoring and SAR calibration at multiple microwave requency bands. Record 2015/03. Geoscience Australia, Canberra. http://dx.doi.org/10.11636/Record.2015.003
  8. Garthwaite, M. C. (2017). On the Design of Radar Corner Reflectors for Deformation Monitoring in Multi-Frequency InSAR. Remote Sensing 9, no. 7: 648. https://doi.org/10.3390/rs9070648.
  9. Huang, S. and Zebker, H. A. (2019). Persistent Scatterer Density by Image Resolution and Terrain Type. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, vol. 12, no. 7, pp. 2069-2079. https://doi.org/10.1109/JSTARS.2019.2896038
  10. Kelevitz, K., Wright,T. J., Hooper, A. J. and Selvakumaran, S. (2022). Novel Corner-Reflector Array Application in Essential Infrastructure Monitoring. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol. 60, pp. 1-18. https://doi.org/10.1109/TGRS.2022.3196699.
  11. Schwerdt, M., Schmidt, K., Klenk, P., Tous Ramon, N., Rudolf, D., Raab, S., Weidenhaupt, K., Reimann, J., Zink, M. (2018). Radiometric Performance of the TerraSAR-X Mission over More Than Ten Years of Operation. Remote Sensing. 10(5):754. https://doi.org/10.3390/rs10050754
  12. Struhár, J., Kačmařik, M., Hlaváčová, I., Lazecky, M., Rapant, P. (2021). Testing Polygon for Simulated Vertical Displacement Measurements based on Co-located InSAR Corner Reflector and GNSS Station.GeoScience Engineering, Vol. 67, №4. pp. 156-167 https://doi.org/10.35180/gse-2021-0061
  13. Tretyak, K., Kukhtar, D., Prykhodko, M., Yatsyk, V. (2023). Deployment Technique of Radar Corner Reflector for SAR Observations. International Conference of Young Professionals «GeoTerrace-2022», 2-4 October 2023, Lviv, Ukraine.