Библиотека института физики им. Л.В. Киренского СО РАН

Главная

Базы данных

Труды сотрудников ИФ СО РАН - результаты поиска

Вид поиска

Каталог книг и брошюр библиотеки ИФ СО РАН

Каталог журналов библиотеки ИФ СО РАН

Труды сотрудников ИФ СО РАН

Область поиска

в найденном

Найдено в других БД:

Каталог книг и брошюр библиотеки ИФ СО РАН (13)

Формат представления найденных документов:
полный	информационный	краткий

Отсортировать найденные документы по:
автору	заглавию	году издания	типу документа

Поисковый запрос: (<.>K=радиолокация<.>)

Общее количество найденных документов : 11
Показаны документы с 1 по 10

1-10 11-11

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Музалевский, Константин Викторович
Заглавие : Дистанционное измерение влажности в поверхностном слое минеральной почвы на двух частотах
Место публикации : Журн. радиоэлектрон.: электронный журнал. - 2020. - № 1. - С. 3. - ISSN 1684-1719 (eISSN), DOI 10.30898/1684-1719.2020.1.7
Примечания : Библиогр.: 21. - Работа выполнена в рамках проекта РФФИ №18-05-00405, методика формирования радиоимпульсов и измерения коэффициентов отражения была развита при поддержке проекта Госзадания №0356-2019-0004
Аннотация: В данной работе экспериментально исследовалась возможность дистанционного зондирования влажности в поверхностном слое минеральной почвы на частоте 5,4ГГц (С-диапазон) и на частоте 0,63ГГц (P-диапазон). Применялась бистатическая схема измерения коэффициента отражения в свободном пространстве на фиксированном угле зондирования 35° на горизонтальной и вертикальной поляризации. Вследствие широкой диаграммы направленности используемых антенн применялся радиоимпульсный метод для разделения во временной области прямого и отраженного от почвенного покрова сигналов. В качестве приемной и передающей антенн использовалась рупорная (5,4ГГц) и логопериодическая (0,63ГГц) антенны. Радиоимпульсы формировались с использованием векторного анализатора цепей Agilent N9918A FieldFoх. Методика оценки коэффициента отражения состояла в измерении максимума огибающей радиоимпульса, отраженного от почвенного покрова относительно максимума огибающей радиоимпульса, отраженного от металлического экрана, размещенного на почвенном покрове. Экспериментально установлено, что дистанционно измеренная объемная влажность почвы на частоте 5,4ГГц, в приближении однородного диэлектрического полупространства, с квадратом коэффициента корреляции 0,780-0,897 и среднеквадратическим отклонением 1,3-2,3% (в зависимости от используемой поляризации) согласуется с влажностью поверхности почвы, измеренной контактным методом в слое 0-0,5см. Использование частоты 5,4ГГц как основной для восстановления влажности поверхности почвы нуждается в дополнительной проверке в различных условиях шероховатости поверхности почвы и растительного покрова. Предложенная модель профиля влажности почвы в виде кусочно-линейной функции позволяет дистанционно рефлектометрическим методом на двух частотах измерять объемную влажность почвы в слое 10см с квадратом коэффициента корреляции 0,758 и среднеквадратическим отклонением 2,4% относительно влажности почвы, измеренной контактным методом. Автор видит неоспоримое преимущество использования сверхширокополосных (СШП) импульсных сигналов, спектр которых сосредоточен в мегагерцовом диапазоне частот, для дальнейшего развития технологии дистанционного измерения профилей влажности в пахотном слое агропочв. Использование сверхширокополосных электромагнитных импульсов с непрерывным спектром в мегагерцовом диапазоне частот позволит решить многопараметрическую задачу по восстановлению профиля влажности в пахотном слое агропочв. В будущем технология СШП импульсного зондирования благодаря доступности миниатюрных электронных устройств может быть реализована для платформ сверхлёгкого беспилотного летательного аппарата с целью картирования влажности в пахотном слое агропочв.In this work, the possibility of remote sensing of moisture in the mineral topsoil at a frequency of 5.4 GHz (C-band) and at a frequency of 0.63 GHz (P-band) was experimentally investigated. Bistatic scheme for measuring of the reflection coefficient at a fixed angle of 25° on horizontal and vertical polarization was used. Due to the wide radiation pattern of the used antennas, the radio impulse method was used to separate in the time domain the direct and reflected signals from the soil cover. As the receiving and transmitting antennas the pair of horn (5.4 GHz) and pair log-periodic (0.63 GHz) antennas were used. Radio impulses were generated in an unreal time scale using an Agilent N9918A FieldFox vector network analyzer. The technique for measuring the reflection coefficient consisted in the measurement of the maximum of the envelope of the radio impulse, reflected from the soil cover, relative to the maximum of the envelope of the radio impulse reflected from the metal screen placed on the soil cover. It is experimentally established that the soil moisture, which was remotely measured at a frequency of 5.4 GHz, in the approximation of a homogeneous dielectric half-space, with a correlation coefficient of 0.780-0.897 and a standard deviation of 1.3-2.3% (depending on wave polarization) is consistent with the soil surface moisture measured by the contact method in a layer of 0-0.5 cm. Using the frequency of 5.4 GHz as the main one for retrieving soil surface moisture needs additional verification in various conditions of roughness of the soil surface and vegetation cover. The proposed model of the soil moisture profile in the form of a piecewise-linear function allows remotely measuring on two-frequencies soil moisture in topsoil with a correlation coefficient of 0.758 and a standard deviation of 2.4% relative to the soil moisture measured by the contact method. The author sees the indisputable advantage of using ultra-wideband (UWB) pulsed signals, the spectrum of which is concentrated in the megahertz frequency range, for the further development of technology for remote measurement of moisture profiles in the arable layer of agricultural soils. The use of ultra-wideband electromagnetic pulses with a continuous spectrum in the megahertz frequency range will allow us to solve the multi-parameter problem of restoring the moisture profile in the arable layer of agricultural soils. In the future, the UWB technology of pulsed sounding due to the availability of miniature electronic devices can be implemented for platforms of an ultra-light unmanned aerial vehicle with the aim of mapping moisture in the arable layer of agricultural soils.
Смотреть статью,
Смотреть статью,
РИНЦ,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Музалевский, Константин Викторович
Заглавие : Дистанционное измерение профилей влажности в пахотном слое почвы на основе поляриметрических наблюдений коэффициента отражения в P- и C-диапазонах частот. Эксперимент
Место публикации : Соврем. проблемы дистанц. зондир. Земли из космоса. - 2020. - Т. 17, № 3. - С. 145-148. - ISSN 2070-7401 (ISSN), DOI 10.21046/2070-7401-2020-17-3-145-148. - ISSN 2411-0280 (eISSN)
Примечания : 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
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,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Музалевский, Константин Викторович
Заглавие : Зондирование водного эквивалента снежного покрова широкополосными электромагнитными импульсами с борта БПЛА
Место публикации : Журн. радиоэлектрон.: электронный журнал. - 2021. - № 8. - Ст.4. - ISSN 1684-1719 (eISSN), DOI 10.30898/1684-1719.2021.8.1
Примечания : Библиогр.: 26. - Работа выполнена в рамках проекта РФФИ № 19-45-240010, Правительства Красноярского края, Красноярского краевого фонда науки, договор № 33/19
Аннотация: В работе исследовалась возможность дистанционного зондирования с борта беспилотного летательного аппарата-квадрокоптера (БПЛА) широкополосным импульсом длительностью 1,05 нс снежного покрова тестового участка сельскохозяйственного поля в районе пос. Минино, Красноярский край, с 23 ноября 2020 по 4 марта 2021 гг. Для формирования, излучения и приема широкополосных импульсов использовалась логопериодическая антенна (полоса пропускания от 1,36 ГГц до 4,89 ГГц) и компактный векторный анализатор цепей CABAN R60 (ООО «Планар», г. Челябинск). Показано, что как при наземном, так и дистанционном зондировании с борта БПЛА временные задержки между импульсами, отраженными от границы воздух-снег и снег-почва, линейно зависят от водного эквивалента снежного покрова, измеренного на тестовом участке. При этом наклон этих линейных зависимостей определяется средней плотностью снежного покрова. Полученные экспериментальные результаты показывают перспективность развития дистанционных технологий радарного картирования основных характеристик снежного покрова с борта малых аэроплатформ, которые могут дополнить информационное обеспечение существующих систем, используемых в точном земледелии.In this paper the possibility of snow cover remote sensing from an unmanned aerial vehicle-quadrocopter (UAV) with using a broadband pulse of 1.05 ns duration was investigated on the agricultural field near Minino village, Krasnoyarsk Territory from November 23, 2020 to March 4, 2021. A log-periodic antenna (from 1.36 GHz to 4.89 GHz bandwidth) and a compact vector network analyzer CABAN R60 (LLC Planar, Chelyabinsk) were used to generate, emit and receive broadband pulses. It is shown that both ground-based and remote sensing from the UAV, the time delays between pulses reflected from the air-snow and snow-soil interface linearly depend on the snow water equivalent, measured at the test site. The slope of these linear dependences is determined by the average density of the snow cover. The obtained experimental results show the promising of development of remote sensing technology for radar mapping of the main characteristics of the snow cover from UAV, which can supplement the information support of existing systems used in precision farming.
Смотреть статью,
РИНЦ,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Музалевский, Константин Викторович
Заглавие : Измерение водного эквивалента, средней плотности и высоты слоисто-неоднородного снежного покрова СШП электромагнитными импульсами. Теоретическое исследование
Место публикации : Журн. радиоэлектрон.: электронный журнал. - 2021. - № 7. - Ст.2. - ISSN 1684-1719 (eISSN), DOI 10.30898/1684-1719.2021.7.3
Примечания : Библиогр.: 25. - Работа выполнена в рамках проекта РФФИ No 19-45-240010
Аннотация: В данной работе теоретически исследованы процессы взаимодействия сверхширокополосных (СШП) импульсов длительностью 0,47 нс со слоисто-неоднородными средами сухого снежного покрова. Слоисто-неоднородная структура снежного покрова моделировалась на основе экспериментальных данных о высоте и профиле плотности снежного покрова, которые были измерены в ходе полевых работ на тестовом участке сельскохозяйственного поля в районе пос. Минино, Красноярский край, с 12 ноября 2020 по 21 марта 2021гг. Показано, что водный эквивалент снежного покрова (ВЭСП) с коэффициентом детерминации (R2) R2=0,98 и среднеквадратическим отклонением (СКО) СКО=5,6мм может быть оценен по временной задержки импульса, отраженного от границы снег-почва, при толщине от 4-6 до 39 см и средней плотности от 0,21 до 0,37 г/см3 снежного покрова. Показано, что средняя плотность всей толщи снежного покрова линейно зависит от отношения амплитуд импульсов, отраженных от границ, снег-почва и воздух снег (R2=0,55, СКО=0,04 г/см3). Установленные зависимости позволяют с R2=0,95, СКО=2,9 см оценить высоту снежного покрова. Точность предложенного метода измерения ВЭСП, средней плотности и высоты снежного покрова необходимо дополнительно исследовать в зависимости от вариации температуры, влажности, плотности и гранулометрического состава мёрзлого почвенного покрова, а также при различных влажностях снежного покрова. Особую актуальность полученные результаты приобретают в связи с возможностью реализации данного способа зондирования с борта аэроплатформы, что открывает перспективы создания технологии радарного СШП картирования основных характеристик снежного покрова для использования в системах точного земледелия.In this work, the processes of interaction of ultra-wideband (UWB) pulses with the duration of 0.47 ns with layered dry snow cover are theoretically investigated. The layered structure of the snow cover was modeled on the basis of experimental data on the height and density profile of the snow cover, which were measured in field on the test plot of an agricultural field in the area of the village. Minino, Krasnoyarsk Territory from November 12, 2020 to March 21, 2021. It is shown that the snow water equivalent (SWE) can be estimated from the time delay of the pulse reflected from the snow-soil interface with the coefficient of determination (R2) R2 = 0.98 and the root-mean-square error (RMSE) RMSE = 5.6 mm in the case of thickness from 4-6 to 39cm and an average density from 0.21 to 0.37 g/cm3 of snow cover. It is shown that the average density of snow cover linearly depends on the amplitude ratio of impulses reflected from the boundaries, snow-soil and air-snow (R2 = 0.55, RMSE = 0.04 g/cm3). The established dependencies make it possible to estimate the height of the snow cover with R2 = 0.95, RMSE = 2.9 cm. The accuracy of the proposed method for measuring SWE, average density and height of snow cover should be further investigated depending on variations in temperature, moisture, density, and texture of frozen soil, as well as under different moisturized conditions of snow. The obtained results are particular relevance in connection with the possibility of implementing this remote sensing method from the UAV, which opens up the prospects for creating a technology for UWB radar mapping of the main characteristics of the snow cover for use in precision farming systems.
Смотреть статью,
РИНЦ,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

Вид документа : Статья из сборника (однотомник)
Шифр издания :
Автор(ы) : Эпов М.И., Миронов В.Л., Чимитдоржиев T.H., Захаров А.И., Захарова Л.Н.
Заглавие : Исследование локальной геодинамики в районах повышенной сейсмической активности на территории Кузбасса по данным радиолокационной интерферометрии ALOS PALSAR
Коллективы : Российская академия наук, Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, "Радиолокация и радиосвязь", Всероссийская научно-техническая конференция
Место публикации : IV Всероссийской научно-технической конференции "Радиолокация и радиосвязь": Доклады/ "Радиолокация и радиосвязь", Всерос. науч.-техн. конф. (2011 ; 29 нояб.-3 дек. ; Москва). - 2011. - С. 96-99
Материалы конференции,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Зейлигер А. М., Музалевский, Константин Викторович, Зинченко Е. В., Ермолаева О. С.
Заглавие : Метод мониторинга влажности почвы, покрытой растительным покровом, с использованием нейронной сети, радарных и мультиспектральных оптических данных Sentinel-1,2
Место публикации : Журн. радиоэлектрон. - 2023. - № 1. - Ст.7. - ISSN 16841719 (eISSN), DOI 10.30898/1684-1719.2023.1.8; J. Radio Electron.
Примечания : Библиогр.: 24. - Грант РФФИ №19-29-05261 «Картографическое моделирование влагозапасов почвенного покрова на основе комплексной геофизической влагометрии для целей цифрового орошаемого земледелия»
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,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Клоков А. В., Якубов В. П.
Заглавие : Однопозиционная активная радиолокация леса
Место публикации : Известия высших учебных заведений. Физика. - 2008. - № 9/2. - С. 39-41
Найти похожие

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Музалевский, Константин Викторович
Заглавие : Сверхширокополосное импульсное зондирование слоистой структуры снежно-почвенного покрова. Теоретическое исследование
Место публикации : Журн. радиоэлектрон.: электронный журнал. - 2020. - № 8. - Ст.4. - ISSN 1684-1719 (eISSN), DOI 10.30898/1684-1719.2020.8.14
Примечания : Библиогр.: 51. - Работа выполнена в рамках проекта РФФИ № 19-45-240010
Аннотация: В данной работе теоретически исследованы процессы отражения сверхширокополосного (СШП) импульса длительностью около 0,5 нс от слоистой структуры снежно-почвенного покрова в зависимости от влажности, плотности сухого сложения и температуры почвы, плотности, влажности и высоты снежного покрова, глубины промерзания почвы. Показано, что в случае, если влажность почвы меньше максимального количества прочносвязанной воды, то импульсными СШП радарными методами невозможно отличить талую почву от мерзлой при переходе температуры почвы через 0ºС. Наличие влажного снега является определяющим фактором (по отношению к температуре и влажности мерзлой почвы), влияющим на затухание амплитуды СШП импульса, отраженного от мерзлого почвенного покрова. Показана принципиальная возможность дистанционной диагностики: глубины промерзания почвы до 25см при вариации влажности снежного покрова от 0% до 3%, а также водного эквивалента снежного покрова при вариации толщины слоя снега от 5см до 35см и объемной влажности от 0% до 5%. В целом проведенные исследования показывают перспективность разработки радиолокационных импульсных СШП систем для дистанционного зондирования геофизических параметров слоистой структуры снежно-почвенного покрова.In this work, the processes of UWB pulse reflection duration of about 0.5 ns (bandwidth of 4.9 GHz at a level of -10 dB) from the layered structure of the snow-soil cover are theoretically investigated, depending on the moisture, dry bulk density and temperature of mineral soil, density, moisture and height of snow cover, depth of soil freezing. It is shown that if the soil moisture is less than the maximum content of bound water, then using pulsed UWB radar methods it is impossible to distinguish thawed soil from frozen soil. The presence of wet snow is a determining factor (in relation to the temperature and moisture of the frozen soil) affecting the attenuation of the amplitude of UWB pulse reflected from the frozen soil. The fundamental possibility of remote diagnostics of the depth of soil freezing up to 25 cm with a variation in the moisture content of the snow cover from 0% to 3%, as well as the water equivalent of the snow cover with a variation in its thickness from 5 cm to 35 cm and moisture content from 0% to 5% were demonstrated in the paper. In general, the studies carried out show the prospects for the development of pulsed UWB radar systems for remote sensing of the geophysical characteristics of snow and soil cover.
Смотреть статью,
РИНЦ,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Музалевский, Константин Викторович, Фомин, Сергей Викторович
Заглавие : Сверхширокополосное импульсное зондирование слоистой структуры снежно-почвенного покрова. Экспериментальное исследование
Место публикации : Журн. радиоэлектрон.: электронный журнал. - 2020. - № 8. - Ст.5. - ISSN 1684-1719 (eISSN), DOI 10.30898/1684-1719.2020.8.15
Примечания : Библиогр.: 34. - Работа выполнена в рамках проекта РФФИ № 19-45-240010
Аннотация: В данной работе экспериментально исследованы процессы отражения сверхширокополосного (СШП) импульса длительностью около 0,3 нс от талой и мёрзлой почвы в ходе естественного накопления и таяния снежного покрова. СШП импульсы были синтезированы на основе спектральных измерений на горизонтальной поляризации в диапазоне частот от 1,6 ГГц до 8 ГГц коэффициента прохождения между двумя рупорными антеннами, максимумы диаграммы направленности которых были ориентированы под углом 35° к нормали, опущенной на плоскую поверхность почвы. Синхронно с дистанционными рефлектометрическими измерениями проводились контактные измерения профилей влажности и температуры верхнего слоя почвы 0-17см, а также высота и плотность снежного покрова. Экспериментальные наблюдения продолжались с 8 ноября 2019 г. до 22 марта 2020 г. Показано, что применение СШП электромагнитного импульса длительностью порядка 0,3 нс позволяет идентифицировать талое или мёрзлое состояние почвы в любой момент времени в ходе накопления и таяния снежного покрова (высотой до 30см), а также оценивать величину водного эквивалента снежного покрова со среднеквадратическим отклонением 7,0мм и коэффициентом детерминации 0,832. Проведенные экспериментальные исследования показывают перспективность разработки радиолокационных импульсных СШП систем для дистанционного зондирования геофизических параметров слоистой структуры снежно-почвенного покрова.In this work, the processes of reflection of an ultrawideband (UWB) pulse with a duration of about 0.3 ns from thawed and frozen soil, during natural accumulation and melting of snow cover, were experimentally investigated. UWB pulses were synthesized on the basis of spectral measurements at horizontal polarization in the frequency range from 1.6 GHz to 8 GHz of the transmission coefficient between two horn antennas, the maxima of the radiation pattern of which were oriented at an angle of 35 to the normal, lowered onto a flat soil surface. Simultaneously with remote reflectometric measurements, contact measurements of the moisture and temperature profiles of the upper soil layer 0-17 cm, as well as the height and density of the snow cover were carried out. Experimental observations continued from November 8, 2019 to March 22, 2020. It is shown that the use of a UWB electromagnetic pulse with a duration of about 0.3 ns makes it possible to identify the thawed or frozen state of the soil at any time during the accumulation and melting of the snow cover (up to 30 cm high), as well as to estimate the value of the water equivalent of the snow cover with the standard deviation of 7.0 mm and the determination coefficient of 0.832. Experimental studies have shown that the development of pulsed UWB radar systems for remote sensing of the geophysical parameters of the layered structure of the snow-soil cover is promising.
Смотреть статью,
РИНЦ,
Читать в сети ИФ
Найти похожие

10.

Вид документа : Статья из журнала
Шифр издания :
Автор(ы) : Музалевский, Константин Викторович, Ельцов, Игорь Николаевич, Фаге А. Н., Цибизов Л. В., Аюнов Д. Е.
Заглавие : Численно-аналитическая модель коэффициента обратного рассеяния электромагнитных волн озёрным льдом в С-диапазоне частот
Место публикации : Журн. радиоэлектрон. - 2019. - № 12. - ISSN 1684-1719 (eISSN), DOI 10.30898/1684-1719.2019.12.8
Примечания : Библиогр.: 49. - Работа выполнена в рамках проекта СО РАН No 0356-2018-0060.
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,
Читать в сети ИФ
Найти похожие