Использование исторических данных радаров для картирования изменений в городской среде
Синтезированная апертурная радиолокация (SAR) — это вид дистанционного зондирования со спутников, использующий отражение радиоволн для получения информации о поверхности Земли. Это отражение, или обратное рассеяние, чувствительно к физическим свойствам, таким как шероховатость, вертикальная структура и влажность. SAR широко используется для различных типов картографирования и мониторинга, но в городской среде интерференция сигнала может вызывать искажения, затрудняющие интерпретацию данных SAR.
Комбинируя оптические сигналы с историческими данными коэффициента обратного рассеяния SAR, можно уточнить данные SAR и использовать их для мониторинга изменений городской среды с течением времени. Эта методика реконструкции была описана в статье, опубликованной в Journal of Remote Sensing 23 июля.
Исследователи выбрали для тестирования своей методики регион Цзин-Цзинь-Цзи в Китае, включающий Пекин, Тяньцзинь и 11 крупных городов, поскольку эта часть Китая сильно изменилась за последние 40 лет из-за быстрой урбанизации. Они разработали модель высоты зданий на основе референсных высот в семи городах.
Чтобы понять взаимосвязь между коэффициентом обратного рассеяния спутника Sentinel-1 и оптическими изображениями Landsat, исследователи использовали регрессионную модель, а затем расширили её на весь регион.
Обученная модель успешно сопоставила оптические данные с долгосрочным коэффициентом обратного рассеяния. Успех методики стал очевиден при оценке изменяющейся высоты зданий. Данные точно отразили нюансы меняющегося городского ландшафта Пекина, включая районы быстрого строительства в центре города и районах Хайдянь и Чаоян, где средняя высота зданий увеличилась между 1990 и 2000 годами, а также рост этажности на окраинах в последующие десятилетия.
«В целом, наши результаты показывают, что расчётный коэффициент обратного рассеяния имеет многообещающий потенциал для изучения городской экспансии в вертикальном измерении», — сказал профессор Сюэцао Ли из Китайского сельскохозяйственного университета.
«Помимо оценки высоты зданий, долгосрочный и высокоточный коэффициент обратного рассеяния также имеет большой потенциал для городских исследований, касающихся классификации непроницаемых поверхностей, обнаружения изменений и картирования зон затопления. Предложенный в этом исследовании подход позволяет исследователям оценивать обратное рассеяние с более высоким разрешением на протяжении десятилетий с учётом сезонных или ежемесячных изменений».
В перспективе исследователи надеются применить полученные знания в глобальном масштабе для изучения городских экологических проблем, таких как эффект городского теплового острова, динамика высоты застройки и выбросы углерода.