• Українська
  • English
  • Русский
ISSN 2415-3400 (Online)
ISSN 1028-821X (Print)

Особенности применения многочастотного и многоуглового радиолокационных методов для оценки параметров разливов нефти на морской поверхности

Рубрика: 
РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН, РАДИОЛОКАЦИЯ И ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ
Матвеев, АЯ, Величко, СА, Бычков, ДМ, Иванов, ВК, Цымбал, ВН, Ефимов, ВБ, Гавриленко, АС
Organization: 

 

Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины
12, ул. Акад. Проскуры, Харьков, 61085, Украина
E-mail: ayamatweev2017@gmail.com
https://doi.org/10.15407/rej2019.03.030
Язык: русский
Аннотация: 

 

Предмет и цель работы – сравнительный анализ измерительных возможностей многочастотного (МЧМ) и многоуглового (МУМ) радиолокационных методов дистанционного зондирования Земли для диагностики параметров морских аварийных разливов нефти. Исследуется применение методов к возможной реализации в космических и авиационных системах радиолокационного мониторинга океана.

Методы и методология работы. Использованы средства численного моделирования параметров уравнений модифицированной теории радиолокационного контраста морского волнения при наличии пленки поверхностно-активного вещества с учетом характеристик выбранной радиолокационной системы (частоты радиозондирования, диапазона рабочих углов зондирования), параметров нефтяной пленки и динамического диапазона измерения эффективной поверхности рассеяния. Выполнен анализ основных требований к параметрам аэрокосмических радиолокационных систем дистанционного зондирования Земли.

Результаты работы. Получены величины ожидаемых радиолокационных контрастов загрязненной нефтью морской поверхности при оценках методами МУМ и МЧМ. Показано, что для количественного исследования динамики растекания нефтяного пятна по морю необходимо применение МУМ, а для получения оперативных данных о параметрах разлитой нефти может быть использован МЧМ. Приведены примеры измерительных возможностей методов и перечень действующих и перспективных аэрокосмических радиолокационных комплексов, данные которых пригодны для оценок параметров разливов нефти методами МЧМ и МУМ.

Заключение. Предлагаемые методы могут быть применены для действующих аэрокосмических систем, потенциальных многочастотных космических радиолокаторов с синтезированной апертурой и их группировок. Сочетание МЧМ и МУМ позволит проводить обработку и анализ спутниковых данных мониторинга динамики разливов нефти.
Ключевые слова: диагностика морских аварийных разливов нефти, дистанционное зондирование, многоугловой радиолокационный метод, многочастотный радиолокационный метод

Статья поступила в редакцию 26.11.2018
PASC 95.75.Rs & 92.20.Ny
УДК 528.8.044.2
Radiofiz. elektron. 2019, 24(3): 30-44

Полный текст (PDF)

References: 
  1. Sandven S., Kudriavtsev V., Malinovsky V. Development of Marine Oil Spills/slicks Satellite Monitoring System Elements for the Black Sea, Caspian Sea and Kara/Barents Seas. Proc. of the 2nd Workshop on Advances SAR Oceanography from Envisat and ERS Missions (SEASAR 2008). (Frascati, Italy, 21–25 Jan. 2008). Rome: ESA ESPRIN, 2008. Рress_301.
  2. Лаврова О.Ю., Костяной А.Г., Лебедев С.А. Комплексный спутниковый мониторинг морей России. Москва: ИКИ РАН, 2011. 480 с.
  3. Gadimova S. Towards the Development of an Operational Strategy for Oil Spill Detection and Monitoring in the Caspian Sea Based upon a Technical Evaluation of Satellite SAR Observations in Southeast Asia. In: Int. Archives of Photogrammetry and Remote Sensing. Amsterdam, 2000. Vol. XXXIII, Pt. B1. P. 295–300.
  4. Иванов А.Ю., Достовалов М.Ю., Синева А.А. Определение параметров нефтяных загрязнений по данным космической поляризационной радиолокационной съемки в районе нефтепромыслов «Нефтяные Камни» в Каспийском море. Исследование Земли из космоса. 2011. № 5. C. 31–44.
  5. Tufte L., Trieschmann O., Hunsänger T. Using AirR- and Spaceborne Remote Sensing Data for the Operational Oil Spill Monitoring of the German North Sea and Baltic Sea. Proc. 5th Int. Airborne Remote Sensing Conf. (San Francisco, California, 17–20 Sept. 2001). URL: https://www.bafg.de/DE/08_Ref/M4/02_Fernerkundung/01_oelueberwachung/ FernerkundungNordOstSee.pdf?__blob=publicationFile
  6. Boyev А.G., Karvitsky G.E., Matveyev A.Ya., Tsymbal V.N. Evaluation of Oil Film Parameters on the Sea Surface Using Multifrequency Radar Date. Telecommunications and Radio Engineering. 1997. Vol. 51, N 8. P. 4–12.
  7. De Mario A., Ricci G., Tesauro M. On CFAR Detection of Oil Slicks on the Ocean Surface by a Multifrequency and/or multipolarization SAR. Proc. 2001 IEEE Radar Conf. Atlanta, Georgia, 1–3 May 2001. P. 351–355.
  8. Боев А.Г., Ефимов В.Б., Цымбал В.Н., Яцевич С.Е., Калмыков И.А., Курекин А.С., Емельянов О.Л., Кавелин С.С., Салтыков Ю.Д., Куликовский О.Ю., Попель А.М., Матвеев А.Я., Евдокимов А.П., Крыжановский В.В., Бычков Д.М., Сытник О.В., Гавриленко А.С. Радиолокационные методы и средства оперативного дистанционного зондирования Земли с аэрокосмических носителей. Под ред. С.Н. Конюхова, В.И. Драновского, В.Н. Цымбала. Киев: НАН Украины, 2007. 439 с.
  9. Боев А.Г., Матвеев А.Я. Радиолокационный метод оценки параметров нефтяных загрязнений морской поверхности. Исслед. Земли из комоса. 2008. № 5. С. 29–36.
  10. Боев А.Г., Кабанов А.В., Матвеев А.Я., Бычков Д.М., Цымбал В.Н. Спутниковая радиолокационная многоугловая диагностика нефтяных загрязнений морской поверхности. 9-я Всероссийская открытая ежегодная конференция «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса» (14–18 ноября 2011, Москва, ИКИ РАН): тез. докл. Москва, 2011. С. 244.
  11. Боев А.Г., Бычков Д.М., Матвеев А.Я., Цымбал В.Н. Спутниковая радиолокационная многоугловая диагностика нефтяных загрязнений морской поверхности. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. Под ред. Н.П. Лаверова, Е.А. Лупяна, О.Ю. Лавровой. Москва: ИКИ РАН, 2013. Т. 10, № 2. C. 166–172.
  12. Матвеев А.Я., Боев А.Г., Бычков Д.М., Кубряков А.А., Станичный С.В., Цымбал В.Н., Шелиховский С.В. Апробация модели растекания нефти в задаче радиолокационной многоугловой диагностики загрязнений морской поверхности. 11-я Всероссийская открытая ежегодная конференция «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса» (11–15 ноября 2013 г.): тез. докл. Москва: ИКИ РАН, 2013. C. 251.
  13. Матвеев А.Я., Кубряков А.А., Боев А.Г., Бычков Д.М., Величко С.А., Иванов В.К., Станичный С.В., Цымбал В.Н. Валидация метода спутниковой радиолокационной многоугловой диагностики нефтяных загрязнений морской поверхности. Радиофизика и электроника. 2015. Т. 6(20), № 2. С. 20–31. DOI: https://doi.org/10.15407/rej2015.02.020
  14. Матвеев А.Я., Кубряков А.А., Боев А.Г., Бычков Д.М., Величко С.А., Иванов В.К., Станичный С.В., Цымбал В.Н. Моделирование растекания нефти в задаче радиолокационной многоугловой диагностики загрязнений морской поверхности. Исследование Земли из космоса. 2016, № 1–2. С. 213–224.
  15. Matveyev A.Ya., Kubriakov А.А., Boyev A.G., Bychkov D.М., Velichko S.А., Ivanov V.K., Stanichny S.V. & Tsymbal V.N. Radar remote sensing multiangular satellite radar diagnostics of oil spills on the sea surface: validation of the method. Telecommunications and Radio Engineering. 2016. Vol. 75, N 4, P. 313–331.
  16. Matveyev A.Ya., Kubriakov А.А., Boyev A.G., Bychkov D.M., Ivanov V.K., Stanichny S.V. and Tsymbal V.N. Modeling of Oil Spreading in a Problem of Radar MultiAngle Diagnostics of Sea Surface Pollutions. Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2016. Vol. 52, N 9. P. 940–950.
  17. Satellite Altimetry Data AVISO [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: http://.aviso.oceanobs.com. Загл. с экрана.
  18. Reynolds R.W., Smith T.M., Liu C., Chelton D.B., Casey K.S. and Schlax M.G. Daily High-Resolution-Blended Analyses for Sea Surface Temperature. J. Climate. 2007. Vol. 20, Iss. 22, P. 5473–5496.
  19. Kanamitsu M., Ebisuzaki W., Woolen J., Yang S.-K., Hnilo J.J., Fiorino M., Potter G.L. NCEP-DOE AMIP-II Reanalysis (R-2). Bull. Amer. Meteor. Soc. 2002. Vol. 83, Iss. 11, P. 1631–1643.
  20. Боев А.Г., Карвицкий Г.Э. К теории радиолокационного контраста  морского волнения при наличии пленки поверхностно-активного вещества. Радиофизика и радиоастрономия. 1997. Т. 2, № 3. С. 281–291.
  21. Боев А.Г., Ясницкая Н.Н. Коэффициент затухания поверхностных волн под пленкой поверхностно – активного вещества конечной гидродинамической толщины. Прикладна гідромеханіка. 2002. Т. 4, № 4. С. 14–22.
  22. Боев А.Г., Ясницкая Н.Н. Гашение морского волнения пленкой поверхностно-активного вещества конечной толщины. Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2003. Т. 39, № 1. С. 132–141.
  23. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. Москва: ГИФМЛ, 1959. 669 с.
  24. Envisat ASAR Brochure - DHI-GRAS [online]. – Available from: www.dhi-gras.com/-/media/.../Envisat_asar_ brochure.pdf
  25. Oil spill response field manual [online]: ExxonMobil. Available from: https://cdn.exxonmobil.com/~/media/global/files/energy-and-environment/o... manual_2014_e.pdf
  26. Белоброва М.В., Боев А.Г., Кабанов А.В., Матвеев А.Я., Цымбал В.Н. Оперативное картографирование и диагностика нефтяных загрязнений морской поверхности по данным многочастотного радиолокационного зондирования. Космічна наука і технологія. 2009. Т. 15, № 5. С. 24–33. DOI: https://doi.org/10.15407/knit2009.05.024
  27. Калмыков А.И., Цымбал В.Н., Курекин А.С., Ефимов В.Б., Матвеев А.Я., Гавриленко А.С., Иголкин В.В. Многоцелевой радиолокационный самолетный комплекс исследования Земли “МАРС”. Радиофизика и радиоастрономия. 1998. Т. 3, № 2. С. 119–129.
  28. Satellite Missions Database [online]. Available from: https://earth.esa.int/ web/eoportal/ satellite-missions
  29. Way J., Smith E.A. The Evolution of synthetic aperture sadar system and their progression to the EOS SAR. IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 1991. Vol. 29, Iss. 6. P. 962–985. DOI: https://doi.org/10.1109/36.101374
  30. Колесников С.Г., Шумейко В.Н. Роль Международной Хартии по КОСМОСУ И СТИХИЙНЫМ БЕДСТВИЯМ в обеспечении мониторинга чрезвычайных ситуаций. Научный центр оперативного мониторинга Земли ОАО «Российские космические системы». URL: http://www.ntsomz.ru/files/kolesnikov%20s._15.11.2013.pdf
  31. Grüner K., Reuter R., Smid H. A New Sensor System for Airborne Measurements of Maritime Pollution and Hydrografic Parameters. GeoJuornal. 1991. Vol. 24, Iss. 1. P. 103–107.
  32. Бондур В., Цидилина М. Особенности формирования баз космических и подспутниковых данных при мониторинге антропогенных воздействий на экосистемы прибрежных акваторий. Proc. 31st Int. Symp. Remote Sensing of Environment. 20–24 June 2005. Saint Petersburg, Russian Federation. URL: http://www.aerocosmos.info/pdf/bondur%20_sidilina.pdf
  33. Википедия. RQ-4 Global Hawk. URL: https://ru.wikipedia.org/ wiki/ RQ-4_Global_Hawk
  34. Валагин А. Российский беспилотник сделает самолеты-невидимки бесполезными. Русское оружие. 2015.08.31. URL: https://rg.ru/2015/08/31/bla-site.html
  35. Keydel W. Present and Future Airborne and Space-borne Systems. Part of Nato-PTO-Lecture on “Radar Polarimetry and Interometry”, RTO-EN-SET-081bis-PP, presented on 21 to 22 March, 2006, Warsaw, Poland. P. 1–22.
  36. Pilon R.O., Purves C.G. Radar imagery of oil slicks. IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst. 1973. Vol. 9, N 5. P. 630–636.