УДК 622.271
ISSN 1028-9364 Вестник ЕНУ №6 (91) 2012 Ж.З. Толеубекова
к.т.н., доцент, Карагандинский Государственный Технический университет, кафедра Маркшейдерского дела и геодезии
Д.В. Мозер
к.т.н., доцент, Карагандинский Государственный Технический университет, кафедра Маркшейдерского дела и геодезии
А.К.Сатбергенова
магистр, Карагандинский Государственный Технический университет, кафедра Маркшейдерского дела и геодезии
А.С.Туякбай
магистрант, Карагандинский Государственный Технический университет, кафедра Маркшейдерского дела и геодезии
О.К. Кошеров
магистрант, Евразийский национальный университет им.Л.Н.Гумилева Применение современного программного комплекса NEST 4С при
обработке спутниковых радарных снимков
В статье рассматривается что Программный комплекс NEST 4С интегрирован с программой GoogleEarth, так как космические радарные снимки имеют координатную привязку к местности.
Заманауи NEST 4С бағдарлама жинағының радарлық жер серігінің суреттерін өңдеуде қолдану
МақаладаNEST 4С бағдарлама жинағының GoogleEarth бағдарламасымен бірлескен, өйткені радарлық жер серігінің суреттері жер бетіне координата арқылы байланысады.
Applications of the modern program NEST 4С complex when processing satellite radar pictures
In article it is considered that the Program NEST 4С complex is integrated with the Google Earth program as space radar pictures have a coordinate binding to the district.
Республика Казахстан занимает лидирующие позиции среди стран СНГ по добыче полезных ископаемых, по разработке минерального и углеводородного сырья, в связи с этим возрастает потребность в проведении мониторинга нарушающейся земной поверхности. Наряду с этим, необходимо активно развивать способы наблюдений обширных территорий,
оказывающие негативное влияние нарушенных земель. Одним из перспективных способов наблюдения за состоянием земной поверхности является метод спутниковой радарной интерферометрии [1].
В рамках международного сотрудничества молодые ученые Карагандинского государственного технического Университета в 2011- 2012 годах прошли научную 3 месячную стажировку по международному гранту Германской службы академических обменов ДААД в Техническом Университете Клаусталь под руководством профессора В. Буша, где изучили основы и принцип спутниковой радарной интерферометрии [2] .
С 2009 года Европейским космическим агентством ESA [3] ведется разработка программного комплекса NEST (NextESASARToolbox), которая на данный момент имеет открытый доступ на официальном сайте компании в глобальной сети Интернет. В 2012 году стала доступна новейшая версия программы NEST 4С, имеющая широкие возможности по обработке радарных космических снимков, упрощенный набор инструментов для отображения и частичной обработки радарных снимков. Интерфейс программного комплекса NEST 4С снабжен API, что позволяет пользователям легко добавлять новые данные разных форматов. Сменные модули могут разрабатываться как совместно, так и отдельно. Платформы поддерживающие программный комплекс NEST 4С Windows™ XP®, Vistaand 7, Linux, Solaris® а также MacOSX [4].
Космическим агентством ESA в рамках проекта ERS Tandem проводился космический мониторинг действующего вулкана Этна (рисунок 1), расположенный на восточном побережье Сицилии. Площадь вулкана составляет 1,25 тыс. км2. В 1995 г. со спутников ERS-1 и ERS-2 были получены космические снимки DATE1-AUG-1995 и DATE2-AUG-1995.
Пара архивных снимков была обработана в программе NEST 4С [5].
Рисунок 1 – Территория действующего вулкана Этна (Сицилия, Италия), обрабатываемая в программном комплексе NEST4C
Первоначально, с целью изучения сантиметровых подвижек земной поверхности с применением интерферометрических методов, выполнялось построение когерентной фазы радарных снимков (рисунок 2).
Рисунок 2 – Построение когерентной фазы радарных снимков со спутника ERS в программе NEST4C
Метод космической радиолокационной интерферометрии, суть которого заключается в совместной обработке фазовых полей, полученных съемкой одного и того же участка местности одновременно двумя антенными системами либо одной антенной на двух или нескольких витках орбиты, сочетает в себе высокую точность фазового метода измерения дальности с высокой пространственной разрешающей способностью космических радиолокаторов с синтезированной апертурой.
По средствам пошаговой обработки проводилась корегистрация радарных изображений для последующего построения интерферометрической фазы (рисунок 3).
Рисунок 3 – Отображение когерентности и интерферометрической фазы На основе пары снимков, снятых в разное время, при некоторых значениях базовых линий решается задача по измерению высотных изменений при визуализации топо-фазы (рисунок 3).
Рисунок 4 – Наглядное представление изображений
1 – когерентная фаза, 2 – интерферометрическая фаза, 3 – топо-фаза Программный комплекс NEST 4С интегрирован с программой GoogleEarth, так как космические радарные снимки имеют координатную привязку к местности, благодаря чему производилась визуализация результатов обработки радарной интерферометрии побережья Сицилии района действующего вулкана Этна (рисунок 4).
2
1 3
Рисунок 5 – Трансформация результатов обработки вулкана Этна в программный комплекс GoogleEarth
На рисунке 5 светлым кругом очерчен участок, где изображен фазовый сдвиг в виде размытого пятна, что показывает по шкале сдвигов перемещение разливающей магмы вулкана Этна в период с 1 августа по 2 августа 1995г. в промежутке от -0,75 мм до +0,72 мм.
Анализ пары снимков в программном комплексе NEST 4С подтвердил тот факт, что применение дистанционного зондирования Земли для анализа параметров рельефа, действующего вулкана Этна эффективно. Точность полученных данных позволяет проводить анализ высотных изменений за кратчайший период.
Опыт показал, что существующая методика вполне приемлема для наблюдения за вертикальными оседаниями земной поверхности подработанной территории города Караганды. В Европейское космическое агентство ESA для получения архивных радарных снимков со спутника Envisat была подана заявка № 12532 и получено положительное решение на получение 25 архивных космических снимков со спутника Envisat с синтезированной апертурой ASAR.
По данной тематике так же была подана заявка на участие в конкурсе на грантовое финансирование научных исследований на 2012-2014 г. в Комитет науки Министерства образования и науки Республики Казахстан. Заявка была рассмотрена на заседании Национального научного совета МОН РК, и согласно протоколу №10 от 13.08.2012 г. получила одобрение на грантовое финансирование проекта на тему «Изучение современных геодинамических процессов г. Караганды с применением спутниковой радарной
интерферометрии». Настоящая методика будет использоваться при реализации финансируемого проекта.
ЛИТЕРАТУРА
1. Мозер Д.В., Омарова А.К., Толеубекова Ж.З. - Применение спутниковых технологий при исследовании состояния подработанных территорий города Караганда, Аналитический обзор. - Караганда:
Национальный центр научно-технической информации Республики Казахстан, 2012.- 35с.
2. Мозер Д.В., Низаметдинов Ф.К. - Сотрудничество с техническим университетом Германии для получения высококвалифицированных специалистов - Труды Международной научной конференции "Наука и образование - ведущий фактор стратегии "Казахстан-2030", Караганда 2011, - С. 21-22
3. http:// www.esa.int/esaCP/
4. http://nest.array.ca/web/nest/release-4C-1.1
5. NEST InSAR Course 2011 Contents. – Marcus Engdahl, PetarMarinkovic, Andrea Minchella. – European Space Agency.
