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

Формат представления найденных документов:
полный	информационный	краткий

Отсортировать найденные документы по:
автору	заглавию	году издания	типу документа

Поисковый запрос: (<.>K=UAV<.>)

Общее количество найденных документов : 6
Показаны документы с 1 по 6

Field test of the surface soil moisture mapping using Sentinel-1 radar data / 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
Кл.слова (ненормированные):
Sentinel-1 -- UAV -- Digital elevation model -- Radar backscattering -- Artificial neural network -- Soil moisture
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,
Читать в сети ИФ
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.
}
Найти похожие

    Muzalevskiy, K. V.
    A new method for remote sensing of moisture profiles in the arable layer at three frequencies; experimental case study / 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
Кл.слова (ненормированные):
microwave remote sensing -- radar -- UAV -- soil moisture profile -- soil permittivity
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,
Читать в сети ИФ
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
}
Найти похожие

Muzalevskiy, K. V.
Calibration of UWB UAV radar for the remote measurement of reflection coefficient / K. Muzalevskiy, M. Mikhaylov, Z. Ruzicka // IEEE Ural-Siberian Conference on Biomedical Engineering, Radioelectronics and Information Technology (USBEREIT). - 2023. - P. 105-108, DOI 10.1109/USBEREIT58508.2023.10158870. - Cited References: 16. - The investigation supported by the Russian Science Foundation and the Krasnoyarsk Regional Science Foundation, project № 22-17-20042
Кл.слова (ненормированные):
Microwave remote sensing -- ultra-wide band remote sensing -- unmanned aerial vehicle -- log-periodic dipole antenna -- reflection coefficient
Аннотация: In this work, the possibility of the remote measurement of reflection coefficient in the ultra-wide frequency range from 425 MHz to 1010 MHz from the board of unmanned aerial vehicle (UAV) using ultra-wide band (UWB) radar was investigated. With this in mind, the antenna-feeder path of UAV UWB radar is calibrated. The calibration process consisted in measuring the reflection coefficient from the brass mesh sheet at various UAV hovering heights. Printed log-periodic dipole antenna was used as transmitter-receiver antenna. As a result, the antenna return loss in an empty-room and the complex antenna response function of the antenna-feeder path of the UAV UWB radar were found. It is shown that the amplitude of the reflected wave from a brass mesh sheet can be measured with root-mean square error (RMSE), RMSE=0.017 1/m and a determination coefficient (R 2 ) of R 2 = 0.967. Therewith the UAV hovering heights measured by the pulse method and the on-board laser rangefinder correlates with each other with R2=0.999 and with RMSE=3.5cm (distance measurement error of the laser rangefinder is ±1cm, surface irregularities of the brass mesh sheet were no more than 1.5cm). Measured in the frequency range from 500 MHz to 900 MHz, the reflection coefficient from fresh lake water by UAV UWB radar with a relative error of no more than 7.5% (practically does not depend on the height of the UAV hovering, approximately from 2.2 m to 5.2 m) coincides with the calculated one by the Stogryn's formulas.

Смотреть статью,
Читать в сети ИФ
Держатели документа:
Laboratory of Radiophysics of the Earth Remote Sensing, Kirensky Institute of Physics Federal Research Center KSC Siberian Branch Russian Academy of Science, Krasnoyarsk, The Russian Federation

Доп.точки доступа:
Mikhaylov, M. I.; Михайлов, Михаил Иванович; Ruzicka, Z.; Ружичка, Зденек; Музалевский, Константин Викторович; IEEE Ural-Siberian Conference on Biomedical Engineering, Radioelectronics and Information Technology(15-17 May 2023 ; Yekaterinburg, Russia)
}
Найти похожие

Muzalevskiy, K. V.
LPDA calibration using an UAV for synthesizing UWB impulses / K. Muzalevskiy // IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett. - 2023. - Vol. 22, Is. 9. - P. 2140-2144, DOI 10.1109/LAWP.2023.3278333. - Cited References: 19. - The investigation supported by the Russian Science Foundation and the Krasnoyarsk Regional Science Foundation, project № 22-17-20042 . - ISSN 1536-1225. - ISSN 1548-5757
Кл.слова (ненормированные):
Log-periodic dipole antenna (LPDA) -- complex antenna transfer function -- complex antenna return loss -- ultra-wideband (UWB) impulses -- impulse radiation -- unmanned aerial vehicle (UAV)
Аннотация: In this letter, the possibility of synthesizing ultra-wideband (UWB) impulses with a conventional log-periodic dipole antenna (LPDA) mounted on a quadrotor unmanned aerial vehicle (UAV) was demonstrated. The formation of impulses using LPDA (bandwidth from 427 MHz to 1.01 GHz) with a duration of 1.9 ns, containing one period of field oscillations, became possible due to compensation of amplitude and phase-frequency distortions introduced by the antenna into radiated and received impulses. Compensation for these distortions was carried out by inverse filtering method after calibrating the antenna-feeder path at various heights UAV hovering above the reference reflector (brass mesh). The conductive carbon elements of UAV, located in the near field of the antenna, are indirectly taken into account during the calibration of antenna-feeder path parameters and do not introduce significant distortions into the generated impulses. The suggested method of synthesizing UWB impulses can find application in environmental remote sensing and can also be used to sharpen fronts of impulses radiated\received with LPDA.

Смотреть статью,
Scopus,
WOS,
Читать в сети ИФ
Держатели документа:
Kirensky Institute of Physics SB RAS Akademgorodok 36, Krasnoyarsk, Russian Federation

Доп.точки доступа:
Музалевский, Константин Викторович
}
Найти похожие

    Музалевский, Константин Викторович.
    Зондирование водного эквивалента снежного покрова широкополосными электромагнитными импульсами с борта БПЛА / К. В. Музалевский // Журн. радиоэлектрон. : электронный журнал. - 2021. - № 8. - Ст. 4, DOI 10.30898/1684-1719.2021.8.1. - Библиогр.: 26. - Работа выполнена в рамках проекта РФФИ № 19-45-240010, Правительства Красноярского края, Красноярского краевого фонда науки, договор № 33/19 . - ISSN 1684-1719
   Перевод заглавия: The remote sensing of snow water equivalent using broadband electromagnetic pulses from an UAV board
Кл.слова (ненормированные):
радиолокация -- БПЛА -- СШП импульсы -- снежный покров -- водный эквивалент снежного покрова -- плотность снежного покрова -- высота снежного покрова -- мёрзлые почвы -- radiolocation -- UAV -- ultra-wideband pulses -- snow cover -- snow water equivalent -- snow density -- height of snow cover -- frozen soil
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
Держатели документа:
Институт физики им. Л.В. Киренского – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН, 660036, г. Красноярск, ул. Академгородок, д.50, стр.38

Доп.точки доступа:
Muzalevskiy, K. V.
}
Найти похожие

    Полевое тестирование метода картографического моделирования влагозапасов поверхностного слоя почвенного покрова, основанного на данных радарной съёмки Sentinel-1 и цифровой модели рельефа / 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
Кл.слова (ненормированные):
почвенный покров -- влажность почвы -- точечные данные -- растровые данные -- гранулометрический состав -- шероховатость земной поверхности -- цифровая модель местности -- БПЛА -- радарная съёмка -- Sentinel-1 -- обратное радарное рассеяние -- нейронные сети -- диэлектрическая модель почвы -- Soil cover -- Soil moisture -- Raster data -- Particle size distribution -- Surface roughness -- Digital terrain model -- UAV -- Radar imaging -- Sentinel-1 -- Radar backscatter -- Neural networks -- Dielectric soil 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,
Читать в сети ИФ
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.
}
Найти похожие