Измерение высоты деревьев с помощью группировки из двух радарных спутников

Кейтлин Демпси

Обновлено:15 марта 2024



Недавнее исследование, опубликованное в журнале IEEE Xplore, посвящено усилиям по точному измерению высоты деревьев с использованием данных радара с синтезированной апертурой (SAR), полученных SAOCOM-1. Группировка SAOCOM-1, состоящая из двух спутников, была запущена аргентинским космическим агентством, известным как Comisión Nacional de Actividades Espaciales (CONAE).

Исследовательская группа, в которую входили Сантьяго Сеппи из CONAE, Карлос Лопес-Мартинес из Политехнического университета Каталонии и Жаклин Жозо из Национального университета Кордовы в Аргентине, использовала новый подход к анализу данных дистанционного зондирования от спутниковой группировки SAOCOM для определения высоты полога леса в Корриентесе, Аргентина. Корриентес является ключевым регионом для производства леса в Аргентине, где в основном выращиваются сосны и эвкалипты.

По данным Европейского космического агентства, это первый случай, когда группировка из двух спутников была использована для картографирования крон деревьев.



Поляриметрическая интерферометрия SAR (PolInSAR)

Чтобы измерить высоту полога леса, исследователи использовали серию детальных радиолокационных снимков, сделанных в течение 2021 года с периодичностью 8-16 дней. Данные SAOCOM L-диапазона были использованы для создания карт, показывающих высоту полога леса, с помощью метода, известного как поляриметрическая интерферометрия SAR (PolInSAR).

Ведущий автор исследования объяснил преимущества использования этих данных: «Спутниковые системы L-диапазона ценны для ученых, потому что они могут проникать сквозь густую растительность, почву и другие структуры, предоставляя информацию, которую не могут предоставить спутники SAR с более короткой длиной волны – эта впечатляющая возможность открывает множество направлений исследований».

Карты, показывающие возраст древостоев (слева) и оценку высоты крон деревьев (справа). Карты: Seppi et al., 2024, CC BY 4.0

PolInSAR — это метод, который объединяет радиолокационные изображения, полученные под разными углами и поляризациями, чтобы различать различные типы сигналов, отражающихся от земли и растительности в пределах одной точки. Это дает ученым возможность измерить, насколько высокой и густой может быть растительность в лесу, анализируя, как радиолокационные сигналы рассеиваются от различных поверхностей.

PolInSAR использует модель под названием RVoG, которая упрощает модель леса, выделяя два слоя: один для земли, а другой для растительности над ним. Чтобы выяснить высоту растительности, ученые сравнивают фактические радиолокационные данные, которые они получают, с тем, что предсказывает модель RVoG.

Исследователи смогли сравнить свои результаты высоты деревьев с наземными измерениями, предоставленными владельцами лесов, и данными миссии НАСА по мониторингу лесов под названием Global Ecosystem Dynamics Investigation (GEDI). Исследование показало, что использование радиолокационных изображений SAOCOM-1 для картографирования высот лесов может быть очень эффективным, а бенчмаркинг показывает хорошую точность в оценках, основанных на изученных тестовых районах.

Полученные результаты открывают новые возможности для руководителей коммерческого лесного хозяйства, политиков и научного сообщества по использованию уникальных функций SAOCOM для различных исследовательских и операционных применений.