Надвисокочастотні (НВЧ) локатори

 

Цей тип техніки дистанційного зондування передбачає використання електромагнітних хвиль в області 0,1...2 м (що відповідає частотам від 100 МГц до 50 000 Мгц). НВЧ локаторні системи можуть бути активними (коли об’єкт дослідження опромінюється з подальшою реєстрацією відбитого випромінювання) і пасивними (коли реєструється природне випромінювання об’єкта). Принцип дії дистанційного зондування земної поверхні за допомогою локаторів полягає у вимірюванні її діелектричних властивостей, що значною мірою залежать від вмісту вологи й температури ґрунту, нерівності земної поверхні, рівня снігового покриву, типу рослинних покривів і впливають на відбивальні та випромінювальні параметри, що вимірюються.

 

НВЧ локація дає змогу визначати положення, рух та природу віддалених об’єктів. Серед основних типів локаторів, що застосовуються при дистанційному зондуванні, слід виділити локатори зображення, вимірювачі розсіяного випромінювання, висотоміри, НВЧ радіометри. Завдяки високій проникності НВЧ випромінювання через хмари та листя локатори здатні створювати зображення земної поверхні в дрібних деталях.

 

Альтернативним локатору зображення є локатор з синтетичною апертурою (ЛСА).

 

Принцип дії такого локатора показано на рис. 14.1, де наведено взаємне положення літака з локатором та об’єкта спостереження. В точці 1 об’єкт знаходиться поза діаграмою опромінювання локатора; в точках 2 і 3 об’єкт потрапляє в цю область; в точці 4 він знову зникає з зони спостереження локатора. Тобто об’єкт з’являється в системі реєстрації локатора лише протягом певного проміжку часу. Під час цього проміжку відбитий сигнал заноситься в пам’ять бортового комп’ютера. Всі таким чином записані сигнали дають змогу реконструювати повну картину всіх об’єктів, що опромінювалися локатором з достатньо вузькою апертурою (звідси термін «синтетична апертура»).

 

Слід зауважити, що сигнали локатора, які надсилаються у процесі руху літака, набувають зсуву до високих частот, тоді як сигнали, що посилаються назад, набувають зсуву до низьких частот завдяки допплерівському ефекту. Реєстрація та аналіз цих зсувів дає можливість точно визначати істинне просторове положення наземних об’єктів. Техніка локаторів з синтетичною апертурою достатньо складна й дорога, але її можливості зумовлюють найширше застосування. До переваг локаційних приладів можна віднести високу роздільну здатність, до недоліків - вплив рослинного покриву та нерівності ґрунту на сигнал, що реєструється.

 

 

Лазерні системи

 

Дистанційне зондування на основі лазерів полягає в опромінюванні об’єктів навколишнього середовища та реєстрації відбитого від об’єкта або розсіяного від нього лазерного випромінювання. Прилад для дистанційного зондування компонентів біосфери називають ЛІДАРом (від англійської фрази Light DetectionAnd Ranging). Наведемо основні типи лідарів.

 

Лідар на основі реєстрації диференційного поглинання

 

Метод ґрунтується на реалізації істотної залежності коефіцієнта об’ємної екстинкції від довжини світлової хвилі. В основу роботи диференційного лідара покладено принцип опромінювання об’єкта, що контролюється, світлом із різними довжинами хвиль. Випромінювання з однією (λ0) довжиною хвилі, що збігається з лінією поглинання об’єкта (газу чи забруднення), поглинається об’єктом, тоді як випромінювання з іншою (λw) довжиною хвилі, далекою від лінії поглинання, набуває пружного розсіювання (рис. 14.2). Критерієм оцінки забруднення атмосфери є відношення сигналів, що реєструються на обох довжинах хвиль. Лідар такого типу отримав в англомовній літературі назву DIAL(Differential Absorption Lidar) або DAS (Differential Absorption and Scattering).

 

Допплерівський лідар

 

Суть ефекту Допплера полягає в тому, що при опромінюванні об’єкта, який рухається з швидкістю V, світлом певної довжини хвилі λ відбувається розсіювання світла, причому частота (довжина хвилі) розсіяного світла залежить від швидкості руху об’єкта.