Труды сотрудников института физики

/ A. I. Zakharov [et al.] // IEEE J. Sel. Top. Appl. Earth Observ. Remote Sens. - 2013. - Vol. 6, Is. 3. - P. 1578-1583, DOI 10.1109/JSTARS.2013.2259220. - Cited References: 14 . - ISSN 1939-1404
   Перевод заглавия: Деформации земной поверхности в Кузнецком угольном бассейне, вызванные деятельностью человека и природной сейсмической активностью согласно данным интерферометрииРУБ Geography, Physical + Remote Sensing + Imaging Science & Photographic Technology

Аннотация: This paper presents results of a spaceborne radar interferometry technique application for land subsidence observations in a coal mining area in Kuzbass, Russia. Joint analysis of radar interferometry measurements with simultaneous seismic observations shows that the land subsidence is triggered by seismic events, both natural and caused by human underground activity. Surface displacements are linked typically to the boundaries of block structures and correlate with the location of clusters of seismic events.

Смотреть статью,
WoS,
WOS,
Для получение полного текста обратитесь в библиотеку

Держатели документа:
RAS, Kotelnikov Inst Radioengn & Elect, Fryazino 141120, Russia
SB RAS, AA Trofimuk Inst Petr Geol & Geophys, Novosibirsk 630090, Russia
SB RAS, LV Kirensky Phys Inst, Krasnoyarsk 660036, Russia
SB RAS, Inst Phys Mat Sci, Ulan Ude 670047, Russia
SB RAS, Geophys Survey, Novosibirsk 670047, Russia
RAS, Kotelnikov Inst Radioengn & Elect, Moscow 125009, Russia

Доп.точки доступа:
Zakharov, A. I.; Epov, M. I.; Mironov, V. L.; Миронов, Валерий Леонидович; Chymitdorzhiev, T. N.; Seleznev, V. S.; Emanov, A. F.; Bykov, M. E.; Cherepenin, V. A.

/ M. I. Epov [et al.] // Rus. Geol. Geophys. - 2013. - Vol. 54, Is. 9. - P. 1103-1107, DOI 10.1016/j.rgg.2013.07.022 . - ISSN 1068-7971
Аннотация: A theoretical study has been performed to check the possibility of using ultrabroadband nanosecond electromagnetic pulses as a geosteering tool for horizontal drilling to estimate the distance to the oil-water contact (OWC) in a floating oil accumulation. The voltage of a microwave-bandwidth pulse at the dipole receiver of a downhole radar was modeled for the case of a horizontal borehole near OWC in a formation saturated with oil and water. Numerical solutions to the boundary problem formulated on the basis of the Maxwell equations were obtained with the Microwave Studio software (www.cst.com). The frequency-dependent dielectric constants of the layered saturated formation and the drilling fluid were assumed according to experimentally tested models. The modeling has demonstrated that nanosecond electromagnetic pulses arriving from a layered oil-water contact can in principle be acquired and the distance from the wellbore to the OWC median can be inferred from the respective time delays recorded by a downhole radar. Additionally, the possible dynamic range and accuracy of sensing have been estimated. В© 2013.

Scopus,
Смотреть статью

Держатели документа:
A.A. Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, pr. Koptyuga 3, Novosibirsk, 630090, Russian Federation
L.V. Kirensky Institute of Physics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Akademgorodok 50, bld. 38, Krasnoyarsk, 660036, Russian Federation
M.F. Reshetnev Siberian State Aerospace University, pr. Krasnoyarskii Rabochii 31, Krasnoyarsk, 660014, Russian Federation
Siberian Federal University, 79, pr. Svobodnyi, Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation

Доп.точки доступа:
Epov, M. I.; Mironov, V. L.; Миронов, Валерий Леонидович; Muzalevskiy, K. V.; Музалевский, Константин Викторович; Eltsov, I. N.; Salomatov, U. P.

/ V. L. Mironov, K. V. Muzalevskiy // Russ. Phys. J. - 2013. - Vol. 55, Is.8. - P. 899-902, DOI 10.1007/s11182-013-9898-6. - Cited References: 12 . - ISSN 1064-8887
Аннотация: In this article, the possibility of measuring the average temperature in the active topsoil of the Arctic tundra from the temperature dependence of the radar backscattering coefficient is theoretically studied. The radar backscattering coefficient is simulated by the small perturbation method at a frequency of 1.26 GHz of radars placed onboard ALOS-2 and SMAP satellites. In simulation, the soil density, surface roughness, and temperature and moisture profiles measured in situ at the biosphere station Franklin Bluffs, Alaska (69В°39? N, 148В°43? W), from August 1, 2000 to July 1, 2001 were used. The soil permittivity was calculated for the generalized temperature-dependent refractive mixing dielectric model for organic rich soil whose sample was taken on the Alaska North Slope (68В°38?N, 149В°35?W). This model allows the complex dielectric constant of moist thawed and frozen soil to be calculated at temperatures in the range from -30В°S{cyrillic} to +25В°S{cyrillic}. It is demonstrated that the radar backscattering coefficient is correlated with the topsoil temperature with the error less than 5.7В°S{cyrillic} during the entire period of freezing and thawing. В© 2013 Springer Science+Business Media New York.

Scopus,
Смотреть статью,
WOS,
Для получение полного текста обратитесь в библиотеку

Держатели документа:
Russian Acad Sci, LV Kirensky Phys Inst, Siberian Branch, Krasnoyarsk, Russia
MF Reshetnev Siberian State Aerosp Univ, Krasnoyarsk, Russia

Доп.точки доступа:
Muzalevskiy, K. V.; Музалевский, Константин Викторович; Миронов, Валерий Леонидович

/ В. Л. Миронов, К. В. Музалевский // Изв. вузов. Физика. - 2012. - Т. 55, № 8. - С. 40-43 . - ISSN 0021-3411
Аннотация: Теоретически исследуется возможность измерения средней температуры в деятельном слое почвенного покрова арктической тундры, при этом используется температурная зависимость сечения радарного рассеяния электромагнитной волны на случайных поверхностных неровностях почвы. Средняя высота неровностей считается много меньше длины волны. Диэлектрическая проницаемость талой и мерзлой тундровой почвы рассчитывается с учетом увлажнения почвы и фазового состояния почвенной влаги при различной температуре с помощью модели диэлектрической проницаемости, разработанной авторами на основе экспериментальных измерений образцов почвы, собранных на северном склоне Аляски (68°38' с.ш., 149°35' з.д.). Предложено измерять кополяризационное отношение сечений обратного радарного рассеяния (КО) на горизонтальной и вертикальной поляризациях поля излученной и принятой радаром волны. При теоретическом моделировании КО использовались профили температуры в деятельном слое почвы толщиной 1 м, измеренные в течение всех сезонов года в районе Франклин Блаффс (69 о39' с.ш., 148 о43' з.д.). Моделирование КО проводилось на частоте 1,3 ГГц, которая будет применена в радаре космических аппаратов (КА) SMAP и ALOS-2, запуск КА планируется на 2013-2014 гг. Установлено, что между средней температурой в верхнем слое почвенного покрова толщиной 0,1 м и КО наблюдается сильная корреляция. На этом основании предложено дистанционно определять среднюю температуру поверхностного слоя почвы по измеряемым с помощью радара значениям КО. Наибольшая ожидаемая погрешность измерения температуры предлагаемым способом составляет ±2,5 °С.

РИНЦ

Держатели документа:
Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН

Доп.точки доступа:
Музалевский, Константин Викторович; Muzalevskiy, K. V.; Mironov V. L.

/ И. В. Савин [и др.] // Решетневские чтения : матер. XVI Междунар. науч. конф. : в 2 ч. - Красноярск, 2012. - Ч. 1. - С. 220-221 . - ISBN 1990-7702
   Перевод заглавия: Temperature dependence of the co-polarization ratio radar backscattering coefficient for remote sensing of the arctic tundra
Аннотация: Теоретически исследуется возможность измерения средней температуры в деятельном слое почвенного покрова арктической тундры, используя температурную зависимость кополяризационного отношения сечений обратного радарного рассеяния.
In the article, a measuring of the average temperature in the active layer of the Arctic tundra soil theoretically have been investigated, using the temperature dependence of the co-polarization ratio radar backscattering coefficient.

Материалы конференции

Держатели документа:
Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН

Доп.точки доступа:
Савин, Игорь Викторович; Savin, I. V.; Фомин, Сергей Викторович; Fomin, S.V.; Швалева, А. А.; Музалевский, Константин Викторович; Muzalevskiy, K. V.; "Решетневские чтения", международная научная конференция (16 ; 2012 ; нояб. ; 7-9 ; Красноярск)

/ V. L. Mironov, K. V. Muzalevskiy, S. Anna // Int. Sib. Conf. on Control and Communicat. : Proceedings : IEEE-Institute Electrical and Electronics Engineers, 2015, DOI 10.1109/SIBCON.2015.7147154 . - ISBN 978-1-4799-7102-2
Аннотация: In this paper, methods for retrieving soil moisture, roughness, and temperature based on the radar backscatter coefficient (ALOS PALSAR) and brightness temperature (SMOS) data related to a tundra area on the Yamal peninsula were tested. As theoretical models, there were used the semi-empirical backscatter model proposed by Y. Oh et. al and the L-band Microwave Emission of the Biosphere (L-MEB) model proposed by J-P Wigneron et.al. An integral part of these models is a permittivity model of moist soil both thawed and frozen, which links backscatter coefficient and brightness temperature with moisture, temperature, and dry density of the soil as well as the wave frequencies used by the ALOS PALSAR and SMOS. The applied permittivity model was developed based on dielectric measurements conducted for the organic rich soil samples collected at the Vaskiny Dachi weather station located in the area of the radar backscatter and brightness observations. The retrieved temperatures were correlated with the ones measured at the weather station yielding the values of root-mean-square error and determination coefficient of 3.8°C and 0.80, respectively. © 2015 IEEE.

Scopus


Доп.точки доступа:
Muzalevskiy, K. V.; Музалевский, Константин Викторович; Anna, S.; Миронов, Валерий Леонидович; International Siberian Conference on Control and Communications(11 ; 2015 ; May 21-23 ; Omsk)

/ K. V. Muzalevskiy [et al.] // Progr. Electromag. Res. Symp. (PIERS) : Proceedings. - 2016. - P. 3578-3582, DOI 10.1109/PIERS.2016.7735375. - Cited References: 9. - The study was supported by a grant from the Russian Science Foundation (project No. 14-17-00656) (results consigning SMOS and ALOS PALSAR data). ALOS PALSAR data was acquired in framework of the 4th ALOS Research Announcement, project No. 1422. Results consigning GCOM-W1 data were acquired in framework of the Ministry of Education of the Russian Federation No. 2.914.2014/K, and program of II.12.1. SB RAS.
   Перевод заглавия: Температурная зависимость яркостных температур SMOS/MIRAS, GCOM-W1/AMSR2 и сечения рассеяния ALOS/PALSAR на примере арктического тестового участкаРУБ Engineering, Electrical & Electronic

Аннотация: In this study we investigated correlations between soil temperature and radar backscattering coefficient (HH-pol) measured by the ALOS PALSAR at the frequency of 1.26 GHz, and brightness temperatures measured by SMOS/MIRAS (viewing angle 55°, V-pol) at the same frequency and GCOM-W1/AMSR2 (V-pol) in the range of frequencies from 6.9 GHz to 18.7 GHz near Vaskiny Dachi weather station (70.2955N, 68.8835E) over the territory of the Yamal Peninsula. Empirical relationships between brightness temperature, backscattering coefficient and soil temperature have been found, which allow to predict the soil surface temperature on the test site from GCOM-W1 and ALOS PALSAR measurements.

Материалы конференции,
Смотреть статью,
Scopus,
WOS,
Ссылка,
Для получение полного текста обратитесь в библиотеку


Доп.точки доступа:
Muzalevskiy, K. V.; Музалевский, Константин Викторович; Ruzicka, Z.; Ружичка, Зденек; Kosolapova, L. G.; Косолапова, Людмила Георгиевна; Mironov, V. L.; Миронов, Валерий Леонидович; Progress in Electromagnetics Research Symposium(37 ; 2016 ; Aug. ; 8-11 ; Shanghai, China)

/ K. V. Muzalevskiy, Z. Ruzicka // IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGRASS) : Proceedings. - 2018. - P. 7176-7179, DOI 10.1109/IGARSS.2018.8517538. - Cited References: 12. - The study was performed thanks to a grant from the Program of SB RAS II.12 (№0356-2017-0034) and project № 0356-2018-0060 . - ISSN 978-1-538
   Перевод заглавия: Температурные зависимости сечения обратного радарного рассеяния спутника Sentinel-1 и радиояркостной температуры спутника SMAP в процессе нагревания и охлаждения деятельного слоя тундровой почвы
Аннотация: In this paper, the results of radiothermal and radar remote sensing of several Arctic tundra test sites were investigated to establish the dependences of the reflectivity and backscattering coefficient on soil temperature. The brightness temperature and backscattering coefficient were measured by a SMAP radiometer (1.4GHz) and Sentinel-1 radar (5.4GHz) over areas near to Franklin Bluffs weather station in the North Slope of Alaska and Isachsen weather station on Ellef Ringnes Island respectively. It has been experimentally and theoretically shown that between the surface soil temperature measured by weather stations in the period 2015-2016 and the reflectivity or backscattering coefficient there is a strong correlation relationship no worse than 0.68. In addition, in the range of soil surface temperature changes from -30°C to 0°C, the variations in the backscattering coefficient and reflectivity are about 4 dB for both test sites. This study contributes to further understanding the processes of microwave emission and scattering of frozen Arctic soils that is pertinent to developing new remote sensing algorithms for the permafrost region.

Смотреть статью,
Scopus,
WOS,
Материалы конференции,
Для получение полного текста обратитесь в библиотеку,
Для получение полного текста обратитесь в библиотеку


Доп.точки доступа:
Ruzicka, Z.; Ружичка, Зденек; Музалевский, Константин Викторович; IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium(2018 ; July ; 22-27 ; Valencia, Spain); Международный симпозиум по наукам о Земле и дистанционному зондированию(2018 ; июль ; 22-27 ; Валенсия, Испания)

/ К. В. Музалевский [и др.] // Журн. радиоэлектрон. - 2019. - № 12, DOI 10.30898/1684-1719.2019.12.8. - Библиогр.: 49. - Работа выполнена в рамках проекта СО РАН No 0356-2018-0060. . - ISSN 1684-1719
   Перевод заглавия: Numerical-analytical model of backscattering coefficient of pure lake ice in C-band
Аннотация: В данной работе предложена численно-аналитическая модель диффузного рассеяния волн C-диапазона частот случайной слоисто-неоднородной средой ледового покрова пресноводного озера, учитывающая отражение волны от границы лёд-вода. Созданная модель позволяет рассчитать коэффициент рассеяния от ледового покрова в зависимости от длины корреляции и среднего объемного содержания пузырьков воздуха в ледовой толще. При этом полагалось, что среднее объемное содержания пузырьков воздуха не зависит от толщины льда. Тестирование предложенной модели было выполнено для одного из озёр, расположенных в дельте реки Лена, с использованием радарных данных спутника Sentinel-1 и данных о температуре приземного воздуха в период с сентября 2017 по июнь 2018 гг. Данные о температуре приземного воздуха использовались для оценки толщины ледового покрова на основе эмпирической модели Лебедева, описывающей связь толщины льда и суммы абсолютных значений отрицательных температур приземного воздуха, с учетом толщины снежного покрова. Предложенная модель со среднеквадратическим отклонением RMSE=0,2дБ и квадратом коэффициента корреляции R2=0,960 описывает измеренные Sentinel-1 временные зависимости сечения рассеяния в зависимости от толщины льда на тестовом участке озера. Кроме того, созданная модель позволяет с погрешностью RMSE=17,6см и R2=0,811 прогнозировать толщину льда, определять как суммарную величину, так и абсолютные значения температуры приземного воздуха с момента становления льда на озере из радарных данных Sentinel-1 с погрешностью RMSE=158,9°С×день (R2=0,984) и RMSE=6,0°С (R2=0,59), соответственно. Предлагаемая методика не учитывает неоднородность вертикального распределения пористости и строения льда, шероховатость границ раздела воздух-лёд, лёд-вода, а также межслойных границ во льду. Существенным является априорное знание величины средней пористости зондируемой толщи льда с погрешностью порядка 1%. Данную информацию можно получать из статистического обобщения данных наземных измерений. Предложенная методика нуждается в дальнейшей проверке на большем числе тестовых тундровых озёр.
In this paper, we propose a numerical-analytical model for diffuse scattering waves in C-band by a random layered-inhomogeneous medium of the pure lake ice cover, taking into account the reflection of the wave from the plane ice-water boundary. The created model allows calculating the scattering coefficient from the ice cover depending on the correlation length and the average volumetric value of air bubbles in ice. It was assumed that the average volumetric content of air bubbles does not depend on the thickness of the ice. Testing of the proposed model was performed for one of the lakes located in the Lena River Delta, using Sentinel-1 satellite backscattering data on HH-pol and surface air temperature data from September 2017 to June 2018. Surface air temperature data were used to estimate the ice thickness based on the Lebedev's empirical model describing the relationship between the ice thickness and the sum of the absolute values of the negative air temperatures, taking into account the thickness of the snow cover. The proposed model with RMSE = 0.2dB and the R2 = 0.960 describes the Sentinel-1 measured temporal dependences of the backscattering coefficient during of increasing of the ice thickness (0-2m) in the test site of the lake. In addition, the created model allows predicting the ice thickness with the error of RMSE = 17.6 cm and R2 = 0.811, determining both the total value and the absolute values of the surface air temperature from the moment of ice formation on the lake from Sentinel-1 radar data with an error of RMSE = 158,9°C days (R2 = 0.984) and RMSE = 6.0°C (R2 = 0.59), respectively. The proposed method does not take into account the effect of vertical heterogeneity of the porosity and ice structure, roughness of the air-ice, ice-water, and interlayer boundaries in ice. An a priori knowledge of the value of mean porosity of the sensing ice with an error of about 1% is essential. This information can be obtained from a statistical analysis of ground-based measurements. The proposed methodology needs further verification on a larger number of test tundra lake sites.

Смотреть статью,
РИНЦ,
Для получение полного текста обратитесь в библиотеку

Держатели документа:
Институт физики им. Л.В. Киренского – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН, 660036, г. Красноярск, ул. Академгородок, д.50, стр.38
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН, 630090, г. Новосибирск, пр-т. Академика Коптюга, д.3

Доп.точки доступа:
Музалевский, Константин Викторович; Muzalevskiy, K. V.; Ельцов, Игорь Николаевич; Фаге, А. Н.; Цибизов, Л. В.; Аюнов, Д. Е.

/ К. В. Музалевский // Соврем. проблемы дистанц. зондир. Земли из космоса. - 2020. - Т. 17, № 3. - С. 145-148, DOI 10.21046/2070-7401-2020-17-3-145-148. - Библиогр.: 5. - Работа выполнена в рамках проекта Российского фонда фундаментальных исследований № 18-05-00405, методика измерения коэффициентов отражения была развита при поддержке проекта государственного задания № 0356-2019-0004 . - ISSN 2070-7401. - ISSN 2411-0280
   Перевод заглавия: Remote sensing of moisture profiles in the arable soil layer based on polarimetric observations of the reflection coefficient in the P- and C-bands. Experiment
Аннотация: В данном сообщении экспериментально подтверждена принципиальная возможность дистанционного измерения профилей влажности в пахотном слое почвы с пригодной для практического применения точностью на основе поляриметрических измерений коэффициента отражения на двух частотах 630 МГц и 5,4 ГГц. Коэффициенты отражения измерялись под углом 35° импульсным методом в ходе естественных циклов испарения и увлажнения пахотного слоя почвы на участке сельскохозяйственного поля, находящегося под паром в районе пос. Минино, Красноярский край. Профили влажности почвы восстанавливались в ходе решения обратной задачи, информативным признаком в которой выступало отношение коэффициентов обратного радарного рассеяния на согласованных линейных поляризациях. Отношение коэффициентов обратного радарного рассеяния было оценено в скалярном приближении метода Кирхгофа в виде отношения коэффициентов отражения по мощности, измеренных на горизонтальной и вертикальной поляризациях. Среднеквадратическое отклонение и коэффициент детерминации между восстановленными и измеренными значениями объёмной влажности в поверхностном слое почвы толщиной 10 см оказались равны 2,2 % и 0,91 соответственно. Исследование показывает перспективность разработки поляриметрических многочастотных радиолокационных систем комбинированного сверхвысокочастотного и дециметрового диапазонов для дистанционного зондирования профилей влажности пахотного слоя почв.
This report experimentally confirmed the fundamental possibility of remote sensing of moisture profiles in the arable soil layer with practical acceptable accuracy based on polarimetric measurements of the reflection coefficient at two frequencies of 630 MHz and 5.4 GHz. Reflection coefficients were measured at an angle of 35° by the impulse method, during natural cycles of the evaporation and moistening of soil arable layer in a plot of an agricultural field under steam in the area of Minino village, Krasnoyarsk region. Soil moisture profiles were retrieved in the course of solving the inverse problem, in which cost function was the ratio of the backscattering coefficients taken on coincident linear polarizations. The ratio of the backscattering coefficients was estimated by the scalar Kirchhoff approximation in the form of a ratio of power reflection coefficients, which were measured on horizontal and vertical polarizations. The standard deviation and the determination coefficient between the retrieved and measured soil moisture in the 10 cm topsoil were 2.2 % and 0.91, respectively. The study shows the prospects of developing polarimetric multi-frequency radar systems of combined UHF and SHF bands for remote sensing of moisture profiles in the arable layer of soils.

Смотреть статью,
РИНЦ,
Scopus,
Для получение полного текста обратитесь в библиотеку

Держатели документа:
Kirensky Institute of Physics SB RAS, Krasnoyarsk, 660036, Russian Federation

Доп.точки доступа:
Muzalevskiy, K. V.

/ А. М. Зейлигер, K. V. Muzalevskiy, Е. В. Зинченко [и др.] // Соврем. проблемы дистанц. зондир. Земли из космоса. - 2020. - Т. 17, № 4. - С. 113-128, DOI 10.21046/2070-7401-2020-17-4-113-128. - Библиогр.: 32 . - ISSN 2070-7401. - ISSN 2411-0280
   Перевод заглавия: Field testing of the cartographic modeling of soil water content of the surface layer of soil cover based on Sentinel-1 radar survey and digital elevation model
Аннотация: Влагосодержание поверхностного слоя почвенного покрова (ВПС ПП) является одним из ключевых параметров, используемых для количественного описания гидрологического состояния поверхности почвы, а также при оценке доступности почвенной влаги растительному покрову. Поскольку коэффициент обратного радарного рассеяния чувствителен к влажности почвы, в настоящей работе применялись данные Sentinel-1 для картирования влажности почвы с высоким пространственным разрешением с целью отображения пространственных и временных закономерностей распределения почвенной влаги на уровне поля в практике управления почвенными и водными ресурсами. Прямые измерения ВПС ПП толщиной 5 см были реализованы в результате проведённого полевого мониторинга на экспериментальном участке, расположенном на территории Всероссийского научно-исследовательского института орошаемого земледелия (пос. Водный, Волгоградская обл.). В заданных координатах на тестовом участке были отобраны соответствующие почвенные образцы, влагосодержание которых было определено с использованием термостатно-весового метода. В результате создан первый точечный слой геоданных ВПС ПП. По данным радарной съёмки Sentinel-1 была выполнена оценка ВПС ПП для того же пространственного экстента экспериментального участка. Значения растрового набора значений влажности почвы по данным дистанционного зондирования (ВПС ПП-ДЗЗ) в пределах границ экспериментального участка были рассчитаны по данным радарной съёмки Sentinel-1. Эти расчёты основаны на оценке отражательной способности почвы, полученной методом нейронной сети, и дальнейшего решения обратной задачи с использованием диэлектрической модели, учитывающей содержание глинистой фракции почвы тестового участка. В ходе тренировки нейронной сети использовались входные данные коэффициентов обратного радарного рассеяния, измеренные Sentinel-1 на согласованной вертикальной и перекрёстной поляризации, и выходное значение отражательной способности почвы, оценённое на основе точечного слоя геоданных ВПС ПП и диэлектрической модели. Ортотрансформация снимка Sentinel-1 осуществлялась с использованием цифровой модели рельефа (ЦМР), созданной в результате стереосъёмки, выполненной с использованием беспилотного летательного аппарата Phantom 4 Pro. В результате сравнения наборов геоданных ВПС ПП и ВПС ПП-ДЗЗ, полученных в ходе полевого мониторинга и дистанционного зондирования соответственно, были оценены значения коэффициента детерминации (0,948) и стандартного отклонения (2,04 %). Этот результат подтверждает удовлетворительную линейную корреляцию между наборами ВПС ПП и ВПС ПП-ДЗЗ. Сравнение двух полученных точечных слоёв геоданных ВПС ПП указывает на удовлетворительное воспроизведение первого набора вторым. Такой вывод получен в результате наземного мониторинга и картографического моделирования, выполненного с помощью разработанного метода с использованием данных радарной съёмки Sentinel-1 и характеристик ЦМР. Результаты исследования позволяют сделать вывод, что разработанный метод может рассматриваться в качестве научной и методологической основы новой технологии картографического мониторинга ВПС ПП, которая рассматривается в настоящее время в качестве одной из основных базовых характеристик для использования в точном орошаемом земледелии.
The surface moisture content (SMC) is one of the key parameters, which is used for the quantitative description of soil hydrological state as well as the estimation of soil water availability to vegetation canopy. Since the radar backscattering coefficient is sensitive to SMC, in this investigation Sentinel-1 data was used for soil moisture mapping with a high spatial resolution, based on which the spatial and temporal patterns of soil moisture distribution at field level was mapped for implementing in the management of soil and water resources. Direct measurements of SMC in a layer thickness of 5 cm were carried out during field monitoring at an experimental test site, located on the territory of the All-Russian Scientific Research Institute of Irrigated Agriculture (Vodny village, Volgograd region). In the given coordinates on the test site, soil samples were taken, the moisture content of which was determined using the thermostat-weight method. As a result, the first point georeferenced layer of SMC was created. At the same time, the estimation of SMC based on Sentinel-1 radar observations was performed for the same spatial extent of the test site. The raster set of SMC within the boundaries of the test site was calculated from the Sentinel-1 remote sensing (RS) observations. This layer will be named SMC-RS. These calculations were based on the assessment of soil reflectivity obtained by neural network (NN) method and the further solution of the inverse problem using a dielectric model, which takes into account the soil clay content at the test site. During the training of the NN, backscatter coefficients measured by Sentinel-1 at co- and cross-polarization were used as input data. As the output data of the NN, the value of soil reflectivity, which was estimated based on point georeferenced layer of SMC and a dielectric model were used. Terrain correction of Sentinel-1 image was carried out using a digital elevation model (DEM), created by Phantom 4 Pro unmanned aerial vehicle as the result of stereo photography. As a result of comparing the georeferenced data sets SMC and SMC-RS obtained during field monitoring and remote sensing, respectively, the following values of determination coefficient (0.948) and standard deviation (2.04 %) were estimated. This result confirms a satisfactory linear correlation between both data sets. The comparison of the two layers of point georeferenced data sets indicates that the first set is well correlated by the second. This conclusion was obtained as the result of ground monitoring and cartographic modelling carried out using the developed method, Sentinel-1 observation and DEM. The developed method can be considered as the scientific and methodological basis of the new technology for the cartographic monitoring of SMC, which is currently treated as one of the main basic characteristics to be used in precision irrigated agriculture. © 2020 Space Research Institute of the Russian Academy of Sciences. All rights reserved.

Смотреть статью,
РИНЦ,
Scopus,
Для получение полного текста обратитесь в библиотеку

Держатели документа:
Российский государственный аграрный университет ― МСХА имени К. А. Тимирязева, Москва, Россия
Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН, Красноярск, Россия
Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия, Волгоград, Россия

Доп.точки доступа:
Зейлигер, А. М.; Muzalevskiy, K. V.; Музалевский, Константин Викторович; Зинченко, Е. В.; Ермолаева, О. С.; Мелихов, В. В.

/ K. Muzalevskiy // Int. J. Remote Sens. - 2021. - Vol. 42, Is. 2. - P. 506-519, DOI 10.1080/01431161.2020.1809743. - Cited References: 46. - This work was supported by the Russian Foundation for Basic Research (grant No. 18-05-00405) in part of the sensing depth investigation and retrieving soil moisture in the L-band, a technique for measuring moisture profiles at two frequencies of 435 MHz and 5.4 GHz was created in part of SB RAS project No. 0356-2019-0004 . - ISSN 0143-1161
   Перевод заглавия: Восстановление профилей влажности почвы на основе многочастотных поляриметрических наблюдений обратного радарного рассеяния
Аннотация: In this theoretical work, a dual-frequency polarimetric method is proposed for measuring moisture profiles in the topsoil up to 0.30 m thick. A case of measuring soil moisture profiles, which monotonically changes with depth, during 37 days after irrigation is considered. Original values of backscattering coefficients are calculated by the Oh model and by the small perturbation method at frequencies of 5.4 GHz and 435 MHz, respectively. In these calculations, we used measured moisture profiles and spectroscopic refractive mixing dielectric model of non-saline mineral soil with a clay fraction of 9.1%. Soil moisture profiles are retrieved by solving the inverse problem, the cost function of which is constructed based on the co- and cross-polarized ratios, calculated at two frequencies for the measured and modelled soil moisture profiles. An exponential function is used as a modelled soil moisture profile. It is shown that the standard deviation between the retrieved and measured soil moisture values in the surface layer 0.30 m thick appears to be ≤0.02 m3 m−3 (theoretical limit), and the determination coefficient is 0.881. The study shows a promising path towards developing multi-frequency radar systems for remote sensing of soil moisture profiles using satellites-based and unmanned aerial vehicles air-based platforms.

Смотреть статью,
Scopus,
WOS,
Для получение полного текста обратитесь в библиотеку

Держатели документа:
Laboratory of Radiophysics of the Earth Remote Sensing, Kirensky Institute of Physics Federal Research Center KSC Siberian Branch Russian Academy of Sciences, Krasnoyarsk, Russian Federation

Доп.точки доступа:
Музалевский, Константин Викторович

/ K. Muzalevskiy // Int. J. Remote Sens. - 2021. - Vol. 42, Is. 7. - P. 2377-2390, DOI 10.1080/01431161.2020.1851795. - Cited References: 35. - This work was supported by the Russian Foundation for Basic Research (grant No. 18-05-00405) in part of the sensing depth investigation and retrieving soil moisture. The method of the formation of radio impulses was created in part of SB RAS project No. 0356-2019-0004 . - ISSN 0143-1161
   Перевод заглавия: Новый способ дистанционного зондирования профилей влажности пахотного слоя почвы на трёх частотах. Экспериментальное исследование
Аннотация: In this paper, the possibilities of remote sensing of moisture profiles in the arable layer were theoretically and experimentally studied based on the nadir measurements of reflection coefficients at three frequencies of 1.26 GHz, 796 MHz and 641 MHz. The reflection coefficients were measured by the impulse method during natural cycles of evaporation and moistening of an arable layer at the agricultural field being under steam, located at 56°05ʹN, 92°40ʹ E in the area of the Minino village, Krasnoyarsk region, the Russian Federation. The soil moisture profiles were retrieved in the course of solving the inverse problem, in which the reflection coefficients at different frequencies acted as an informative sign. The root-mean-square error and the determination coefficient (R 2) between retrieved and measured moisture values in the topsoil thickness of 0.15 m were 3.3% and 0.79, respectively. In the course of theoretical calculations, it was shown that in practice, it is impossible to predict the sensing depth of the arable layer without preliminary information on the form of moisture profile. Moreover, the sensing depth depends not only on the form of soil moisture profile but also on frequency. In this regard, it is impossible to correlate the effective soil moisture, retrieved from single-frequency measurements of the reflection coefficient in the approximation of homogeneous topsoil, with the specific thickness of topsoil. The study shows the promise of developing multi-frequency radar systems for remote sensing of soil moisture profiles in the arable layer, the potential of which can be realized on lightweight unmanned area vehicle (UAV) platforms.

Смотреть статью,
Scopus,
WOS,
Для получение полного текста обратитесь в библиотеку

Держатели документа:
Laboratory of Radiophysics of the Earth Remote Sensing, Kirensky Institute of Physics Federal Research Center KSC Siberian Branch Russian Academy of Sciences, Krasnoyarsk, Russian Federation

Доп.точки доступа:
Музалевский, Константин Викторович

/ A. M. Zeyliger, K. V. Muzalevskiy, E. V. Zinchenko, O. S. Ermolaeva // Sci. Total Environ. - 2022. - Vol. 807, Part 2. - Ст. 151121, DOI 10.1016/j.scitotenv.2021.151121. - Cited References: 43. - The research was performed within the framework of the Russian Foundation for Basic Research project 19-29-05261 mk “Cartographic modelling of soil moisture reserves based on complex geophysical water content measurements for digital irrigated agriculture” . - ISSN 0048-9697
Аннотация: Soil surface moisture is one of the key parameters for describing the hydrological state and assessing the potential availability of water for irrigated plants. Because the radar backscattering coefficient is sensitive to soil moisture, the application of Sentinel-1 data may support soil surface moisture mapping at high spatial resolution by detecting spatial and temporal changes at the field scale for precision irrigation management. This mapping is required to control soil water erosion and preferential water flow to improve irrigation water efficiency and minimise negative impacts on surface and ground water bodies. Direct observations of soil surface moisture (5-cm thickness) were performed at an experimental plot in the study site of the All-Russian Scientific Research Institute of Irrigated Agriculture, near the village Vodnyy, Volgograd region. Soil surface moisture retrieval from Sentinel-1 was performed at the same location. A second set of soil surface moisture was calculated for the soil sampling sites using the permittivity model, based on the estimates of soil surface characteristics: a) reflectivity, obtained by the neural network method from Sentinel-1 observations; b) roughness, obtained from the geodata of the stereoscopic survey with unmanned aerial vehicle Phantom 4 Pro. The raster set of soil surface moisture geodata was obtained based on the reflectivity geodata raster set to solve the inverse problem using a permittivity model that considers the soil texture of the experimental plot. The determination coefficient (0.948) and standard deviation (2.04%) were obtained by comparing both sets of soil moisture point geodata taken from the same soil sampling sites. The values confirmed a satisfactory linear correlation between the directly measured and indirectly modelled sets. A comparison of the two sets of geodata indicated a satisfactory reproduction of the first set by the second set. As a result, the developed method can be considered as the scientific and methodological basis of the new technology of soil surface moisture monitoring by radar, which is one of the basic characteristics used in precision irrigation management.

Смотреть статью,
Scopus,
WOS,
Для получение полного текста обратитесь в библиотеку

Держатели документа:
Russian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Academy, Moscow, Russian Federation
Kirensky Institute of Physics of the Siberian Branch of the RAS – Division of Federal Research Center, Krasnoyarsk Scientific Center of the Siberian Branch of the RAS, Krasnoyarsk, Russian Federation
Siberian Federal University, Krasnoyarsk, Russian Federation
All-Russian Scientific Research Institute of Irrigated Agriculture, Volgograd, Russian Federation

Доп.точки доступа:
Zeyliger, A. M.; Muzalevskiy, K. V.; Музалевский, Константин Викторович; Zinchenko, E. V.; Ermolaeva, O. S.

/ I. V. Savin, K. V. Muzalevskiy, V. L. Mironov // Remote Sens. Lett. - 2022. - Vol. 13, Is. 5. - P. 452-459, DOI 10.1080/2150704X.2022.2041761. - Cited References: 15. - This work was supported by the SB RAS project No. 0287-2021-0034 . - ISSN 2150-704X. - ISSN 2150-7058РУБ Remote Sensing + Imaging Science & Photographic Technology

Аннотация: A refractive-mixing dielectric model for frozen and thawed organic-rich soils at a frequency of 435 MHz was developed in this letter. The model was developed based on the dielectric measurements of five soil samples in which organic matter content was variated from 35% to 80% (by weight). Dielectric measurements were conducted in the range of volumetric soil moisture from ~2% to 60%, and the range of temperature from −30°C to 25°C. Coefficient of determination (R2) and root mean square error (RMSE) between predicted by the model and measured values for real (ε ') and imaginary (ε '') part of complex relative permittivity are R2ε '= 0.989 (RMSEε '=0.602) and R2ε ''= 0.906 (RMSEε ''=0.404), respectively. The developed dielectric model can be used for creating remote sensing algorithms (soil moisture retrieval in the root zone, active layer thickness and ice content measuring in permafrost area, etc.) in P-band.

Смотреть статью,
Scopus,
WOS

Держатели документа:
Russian Acad Sci Ip Sb Ras, Lab Radiophys Earth Remote Sensing, Kirensky Inst,Phys Fed Res Ctr, Ksc Siberian Branch, Krasnoyarsk, Russia.
Siberian Fed Univ, Sch Engn Phys & Radio Elect, Krasnoyarsk, Russia.

Доп.точки доступа:
Muzalevskiy, K. V.; Музалевский, Константин Викторович; Mironov, V. L.; Миронов, Валерий Леонидович; Савин, Игорь Викторович; SB RAS project [0287-2021-0034]

= Permafrost Engineering : Proceedings of the IX International Symposium / В. Л. Миронов, М. Н. Григорьев, А. И. Захаров [и др.] // IX Международный симпозиум по проблемам инженерного мерзлотоведения : Материалы симпозиума / ред. Р. В. Чжан. - Якутск : Изд-во ИМЗ СО РАН, 2011. - С. 482-486
   Перевод заглавия: Cryogenesis investigation at the Tiksi by radar interferometry ALOS PALSAR

Материалы конференции,
Для получение полного текста обратитесь в библиотеку

Держатели документа:
Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН

Доп.точки доступа:
Чжан, Р. В. \ред.\; Миронов, Валерий Леонидович; Mironov, V. L.; Григорьев, М. Н.; Захаров, А. И.; Чимитдоржиев, Т. Н.; Быков, М. Е.; Шибаев, С. В.; Международный симпозиум по проблемам инженерного мерзлотоведения(9 ; 2011 ; сент. ; 3-7 ; Мирный, Россия); Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН

/ V. L. Mironov, M. N. Grugoriev, A. I. Zakharov3 [и др.] // Permafrost Engineering : proc. of the IX Int. Symp., 3-7 Sept. 2011, Mirny,Russia / ed. R. V. Zhang. - 2011. - P. 482 . - ISBN 978-5-93254-102-9
   Перевод заглавия: Исследование криоморфогенеза в районе Тикси при помощи радарной интерферометрии ALOS PALSAR


Для получение полного текста обратитесь в библиотеку


Доп.точки доступа:
Zhang, R.V. \ed.\; Mironov, V. L.; Миронов, Валерий Леонидович; Grugoriev, M. N.; Zakharov3, A. I.; Chymitdorzhiev, T. N.; Bykov, M. E.; Shibaev, S. V.; "Permafrost Engineering", International Symposium(9 ; 2011 ; Sept. ; Mirny, Russia); Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН

/ K. Muzalevskiy, M. Mikhaylov, Z. Ruzicka // 2022 IEEE International Multi-Conference on Engineering, Computer and Information Sciences, SIBIRCON 2022 : IEEE, 2022. - P. 1140-1143, DOI 10.1109/SIBIRCON56155.2022.10017008. - Cited References: 20. - The investigation supported by the Russian Science Foundation and the Krasnoyarsk Regional Science Foundation, project № 22-17-20042 . -
Аннотация: In this work, the approach of ultra-wide band pulses synthesizing is proposed using a broadband low-cost log-periodic dipole antenna and a vector network analyzer. Synthesis of UWB pulse (duration of 2.2ns) became possible due to minimization of antenna dispersion by compensation of amplitude and phase-frequency distortions introduced by the antenna into radiated and received pulse. The method had been developed for a down-looking antenna in a monostatic radar configuration. The antenna return loss was calculated using the model of two-port linear network with S-parameters. To calibrate the model, an original amplitude-phase method was proposed that requires measuring the antenna's return loss when the antenna is located only at several heights above the reflecting surface (metal sheet). In this case, the antenna return loss in an empty room does not need to be measured. The proposed method for synthesizing UWB pulses does not require changes in the design of the antenna and can be implemented as an additional software calibration of the antenna-feeder path. The proposed method of UWB pulses synthesizing can be implemented using miniature, low-cost vector network analyzers for environment remote sensing from unmanned aerial vehicle using the UWB impulses.

Смотреть статью,
Scopus,
Для получение полного текста обратитесь в библиотеку

Держатели документа:
Kirensky Institute of Physics Federal Research Center, Laboratory of Radiophysics of the Earth Remote Sensing, KSC Siberian Branch, Russian Academy of Science, Krasnoyarsk, Russian Federation

Доп.точки доступа:
Mikhaylov, M. I.; Михайлов, Михаил Иванович; Ruzicka, Z.; Ружичка, Зденек; Музалевский, Константин Викторович; IEEE International Multi-Conference on Engineering, Computer and Information Sciences 2022(1-13 November 2022 ; Yekaterinburg, Russian Federation)

/ А. М. Зейлигер, К. В. Музалевский, Е. В. Зинченко, О. С. Ермолаева // Журн. радиоэлектрон. - 2023. - № 1. - Ст. 7 ; J. Radio Electron., DOI 10.30898/1684-1719.2023.1.8. - Библиогр.: 24. - Грант РФФИ №19-29-05261 «Картографическое моделирование влагозапасов почвенного покрова на основе комплексной геофизической влагометрии для целей цифрового орошаемого земледелия» . - ISSN 1684-1719
   Перевод заглавия: Using a neural network, radar and multispectral optical data of Sentinel-1,2 for the moisture monitoring of vegetation covered soil
Аннотация: В данной работе проведен мониторинг пространственного распределения влажности поверхностного слоя агропочв тестового участка поля, покрытого растительностью, в Волгоградской области на основе данных радарной съемки спутника Sentinel-1 и мультиспектральной оптической съемки спутника Sentinel-2. Алгоритм восстановления влажности основан на применении нейронной сети для прогноза коэффициента отражения электромагнитной волны от почвенного покрова, с последующей инверсией во влажность почвы с использованием диэлектрической модели, учитывающей гранулометрический состав агропочвы. Входным параметром нейронной сети является отношение микроволнового радарного растительного индекса (рассчитанного на основе данных спутника Sentinel-1) к мультиспектральному оптическому индексу (рассчитанного на 8-11 каналах спутника Sentinel-2). Это отношение индексов обнаруживает существенно большую зависимость с влажностью почвы, чем с высотой растительности. Восстановленные значения влажности почвы сопоставлялись с влажностью отобранных образцов почвы, измеренных в лабораторных условиях термостатно-весовым методом. Предложенный метод позволяет с коэффициентом детерминации 0,435 и среднеквадратическим отклонением 2,4 % прогнозировать влажность почвы тестового участка, покрытого растительным покровом, относительно влажности почвы, измеренной контактным методом. Проведенное исследование создает научные основы новой всепогодной технологии мониторинга влажности агропочв как элемента системы точного земледелия.
In this article, a method for the moisture monitoring of vegetation covered soil was proposed using neural network, radar and optical multispectral data of Sentinel-1,2. Test site was chosen in the Volgograd region at an agriculture field. The moisture retrieval algorithm is based on the use of a neural network to predict reflection coefficient of an electromagnetic wave from the soil, followed by inversion into soil moisture using a dielectric model that takes into account the soil texture. The input parameter of the neural network is the ratio of the microwave radar vegetation index (calculated on the basis of Sentinel-1 data) to the multispectral optical index (calculated on 8-11 channels of the Sentinel-2). Such way calculated index reveals a significantly greater dependence on soil moisture than on vegetation height. The retrieved values of soil moisture were compared with the moisture content of in-situ selected soil samples, which were measured under laboratory conditions by the thermostatic-weight method. The proposed method with a determination coefficient of 0.435 and a standard deviation of 2.4 % allows predicting the soil moisture content of a test area covered with vegetation, relative to soil moisture measured in-situ. The conducted research creates the scientific basis for a new all-weather technology for remote sensing the moisture content of agricultural soils as an element of the precision farming system.

Смотреть статью,
РИНЦ,
Для получение полного текста обратитесь в библиотеку

Держатели документа:
Саратовский государственный университет генетики, биотехнологий и инженерии им. Н.И. Вавилова, 410012, Саратов, пр-кт им. Петра Столыпина, 4, стр. 3
Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН, 660036, Красноярск, Академгородок, 50, стр. No 38
Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия, 400002, Волгоград, ул. им. Тимирязева, 9
Российский государственный аграрный университет МСХА им. К.А. Тимирязева, 127434, Москва, ул. Тимирязевская, 49

Доп.точки доступа:
Зейлигер, А. М.; Музалевский, Константин Викторович; Muzalevskiy, K. V.; Зинченко, Е. В.; Ермолаева, О. С.

[Текст] / V. L. Mironov // PIERS Online. - 2008. - Vol. 4, No. 1. - P. 411-415

Материалы конференции


Доп.точки доступа:
Mironov, V.L.; Progress In Electromagnetics Research Symposium(2008 ; Cambridge)