Идентификация талых/мерзлых почв в ряде регионов Сибири по радарным данным Sentinel 1 в 2017-2018 годах

Abstract

В работе рассматривается вопрос об идентификации талых/мерзлых почв в приповерхностном слое в районе Салехарда, Тикси и Норильска по радарным данным Sentinel 1В С-диапазона с поляризациями VV и VH за период 2017-2018 годов. Определение состояния мерзлой/талой почвы осуществляется тремя способами: 1) по многовременным радарным данным на основе значительного на 3-5 дБ перепада значений коэффициента обратного рассеяния (КОР) при переходе к состоянию замерзания/оттаивания почвы, 2) по нахождению порогового значения σ0порог, при котором температура в верхнем слое почвы опускается ниже 00С, 3) по текстурным признакам. Первый способ позволяет определить промежуток времени, в течение которого происходит процесс замерзания/оттаивания почвы, точность определения которого растет с увеличением повторяемости съемки исследуемой территории. Второй и третий способы позволяют построить локальные карты мерзлой/талой почвы. Показано, что для исследуемых территорий коэффициент корреляции Спирмена между КОР и температурой воздуха для кросс- поляризации превышает коэффициент корреляции для согласованной поляризации. Построены графики индекса промерзания почвы для исследуемых территорий за период 2012-2018 годов по архивным данным температуры воздуха. The paper deals with the identification of thawed/frozen soils in the topsoil layer for three stations in Russia: Salekhard, Tiksi and Norilsk by using Sentinel 1B C-band radar data for the period of 2017-2018. Determination of the frozen/thawed soil state is carried out in three ways: 1) by multi-temporal radar data on the basis of a significant in 3-5 dB difference in the backscatter coefficient σ0 in the transition of freezing/thawing soil state, 2) by finding the threshold value of σ0 at which the temperature in the topsoill layer falls below 00C, 3) by texture features. The first method allows determine the period of time during which the process of freezing/thawing of the soil occurs, the accuracy of which increases with the increase in the repeatability of the survey area. The second and third methods allow to build local maps of frozen/thawed soil. It is shown that for the studied areas the Spearman correlation coefficient between σ0 and air temperature for cross - polarization exceeds the correlation coefficient for the co- polarization. The graphs of the AFI (air freezing index) for the period of 2012-2018 years are constructed based on the archive data of air temperature for the study areas.