Атрошенко Л. М., Горобець Н. Н., Сафронова Л. П. Харківський національний університет пл. Свободи, 4, Харків – 61077 e-mail: Nikolay.N.Gorobets @ univer.kharkov.ua

Анотація – Розглядаються вимоги, що пред’являються до наземного забезпечення дистанційних досліджень земних покривів з аерокосмічних носіїв, узагальнюється багаторічний досвід таких робіт і викладаються найбільш значущі методики і результати, отримані в дослідженнях на полігоні-стаціонарі, тимчасових і постійних полігонах і апробовані в синхронному наземному супроводі при вирішенні задач ДЗЗ в чотирьох-, трьох-і дворівневих експериментах.

I. Введення

Наземне супровід (НС) дистанційних досліджень земних покривів (ДЗЗ) має відповідати умовам адекватності методів та завданням ДЗЗ, забезпечувати повну ідентифікацію об’єкта дослідження і необхідні для правомірного зіставлення даних час, обсяг і точність спостережень. Вироблення оптимального рівня НС, необхідних і достатніх вимог до наземного забезпечення ДЗЗ являє собою окрему задачу, що включає як всебічний аналіз великого обсягу літератури, так і експериментальні дослідження, що використовують методи та подання великого кола галузей знання – від біофізики та електродинаміки до екології, агротехніки і т.п. Спроби колективів авторів, які розробляють методи ДЗЗ, самостійно, як другорядну, вирішити це завдання для кожного окремого випадку призводять часто до аналізу отриманих ними вражаючих результатів ДЗЗ із залученням не цілком адекватних даних, що значно знижує цінність робіт. Невиправдано мала увага приділяється точності наземних спостережень. Метою цього повідомлення є узагальнення багаторічного (більше 15 років) досвіду роботи з наземного забезпечення ДЗЗ, здійснюваного колективом під керівництвом авторів в інтересах різних відомств.

Наведені дані апробовані в трьох багаторівневих (КА, літак-лабораторія, вертоліт, земля), двох трирівневих (КА, літак, земля), численних дворівневих (аеро-або космічний носій, земля) і маловисотних (вишка, земля) експериментах. Зупинимося лише на деяких, найбільш важливих на наш погляд, результати такого узагальнення.

II. Основна частина

Для досягнення адекватності зіставлення результатів спостережень велику кількість параметрів об’єктів, що впливають на результати ДЗЗ, таких як температура, вологість, щільність, солоність об’єктів і т.п., повинні враховуватися при зіставленні даних ДЗЗ з наземними у вигляді усереднених за площею плями антени даних.

Отримання ефективних значень зазначених параметрів об’єктів проводиться наступним чином.

Покладемо, параметр А є функцією від г і ср: А = А (г, ср) Тоді Аеф виражається як

В умовах полігону-стаціонару (в нашому випадку

– Ізюмський полігон Харківської області) проводиться ряд натурних спостережень цікавить параметра для різних Дг і Дер, при цьому щоразу набираються великі вибірки даних. Для кожної пари Дг і Дф будується розподіл, розраховуються його параметри. Отримані залежності всіх перерахованих величин від Дг і Дф, екстраполюються до Д г = Дф = 0. У підсумку отримуємо шукану величину Аеф. І параметри розподілу А за площею в залежності від типу поверхні, сезонних і погодних умов. Як показує практика, отримані таким чином значення ефективних величин істотно (наприклад, для температури поверхні грунту часто до 3 ° -5 °, вологості її – до 4 – 7%) відрізняються від середніх арифметичних. Отримані дані використовуються при математичному плануванні експерименту для отримання значень Аеф із заданою точністю в умовах полігонів (як постійних, так і тимчасових, що визначаються замовником для вирішення конкретного завдання ДЗЗ) і синхронних з ДЗЗ спостережень. Розраховане при математичному плануванні експерименту кількість даних спостережень виходить по гексагональної площинної схемою N = Зп (п + 1) + 1; (п – число шарів гексагональної решітки, N – число спостережень) з заданим кроком, обумовленим площею плями антени і кількістю «шарів» шестикутника, складеного з рівносторонніх трикутників зі стороною, рівною кроці спостереження, і рівного або більшого за площею плями антени Аналогічний підхід розроблений і використовується для визначення ефективних величин параметрів обсягів тих типів земних покривів, для яких це необхідно (наприклад, деревостани).

Велику роль відіграє встановлення максимально допустимого часу розбіжності термінів ДЗЗ і наземних спостережень, неминуче виникає внаслідок розходження швидкостей пересування носія і робочих груп. Розробка рекомендацій по термінах спостережень проводиться апріорно, цілий рік, в стаціонарних або полігонних умовах як методами, традиційними для наземного забезпечення, так і з залученням апаратури ДЗЗ в наземному варіанті і з вишок [1]. Дані таких розробок мають дуже широкий спектр застосування як в часовому так і в апаратурному і географічному відношенні, тому що узагальнюються не в абсолютному, а у відносному сенсі з точки зору статистичних розглядів.

Велика кількість робіт з ДЗЗ в силу актуальності проблеми присвячено питанням ідентифікації сільськогосподарських культур і визначення їх стану. При цьому всякий раз проводиться великий обсяг НС. У той же час нами встановлено, що всебічне вивчення засобів агротехнічних заходів та середніх багаторічних середньодобових температур в регіонах проводяться ДЗЗ призводить до точного апріорно визначенню радіусів автокореляції шорсткості поверхні земель різного сільськогосподарського призначення, що забезпечує можливість безпомилково ідентифікувати за даними ДЗЗ різні сільськогосподарські культури та їх стан [2]. Ця обставина в силу доступності використовуваних даних і наявності системи їх адаптації до вирішення великого кола завдань ДЗЗ сільгоспугідь зводить до мінімуму завдання НС. Часто вони можуть бути обмежені простим одержанням метеоданих в найближчому гідрометцентрі. Аналогічні закономірності виявляються і в структурі лісів паркового типу, характерною для лівобережної України. Внаслідок цього цілком доступні дані по технічним характеристикам лісовідновлювальних робіт дають можливість без залучення додаткових даних при дешифруванні результатів ДЗЗ навіть з космічного носія не тільки визначити лісоутворюючих порід, а й встановити вік деревостану (у всякому разі в термінах «молодняк», «середньовікових», «пристигаючі» і т. д., що цілком достатньо для практичних цілей).

Для вирішення більш складних, ніж дистанційна лесотаксація, завдань ДЗЗ лісів, наприклад, дистанційного дослідження ступеня пригніченості їх антропогенними забрудненнями [3], необхідне точне уявлення про те, з параметрами яких частин крони слід зіставляти дані ДЗЗ. Нами в прямому експерименті досліджувалася «робоча» потужність крон деревостанів в залежності від лесообразующей породи, довжини хвилі, температурновлажностного умов експерименту і щільності заповнення обсягу крон. Геометрія крон, розподіл їх по площі, ступінь заповнення їх фітоелементамі – всі ці характеристики були отримані без порушення цілісності деревостанів. Розроблені з цією метою методики та програмне забезпечення коротко викладені в [3] і докладно висвітлюються в доповіді. Розглянуто також інші аспекти наземного забезпечення ДЗЗ, більш приватного характеру.

II.    Висновок

Багаторічний досвід роботи з наземного забезпечення ДЗЗ дозволяє зробити висновок про те, що НС ДЗЗ являє собою комплексну багатофакторну і багаторівневу проблему, що вимагає залучення відомостей з найрізноманітніших галузей знання, ретельного опрацювання питань точності і порівнянності результатів, математичного планування експерименту та розробки спеціальних методик і програмного забезпечення. Рішення значної частини цих завдань обговорюються в доповіді.

III.   Список літератури

1. К. P. Gaikovich, А. V. Troitskij, L. М. Snopic. Measurements ofthe forest radio emission dynamics during the rain. 24-th General Assembly U. R. S., Kyoto, Japan, 1993, p. 287.

2. Я М. Атрошенко, H. H. Горобей,, П. П. Сафронова. Використання даних радіолокатора з синтезованою апертурою для вирішення завдань інвентаризації земель, діагностики стану посівів і гідрології. Культурний грунтогенез i ноосферна перспектива в Иформацшному сусптьствк Матеріали міжнародної конференції, Харків, 2004, с.51-58.

3. Я. М. Атрошенко, Н. Н. Горобей,. Перспективи вивчення методом радіолокації таксаційних характеристик і ступеня техногенної забрудненості лісів. Вісник Харківського національного університету, № 622 – Радіофізика та електроніка, вип. 1, 2004, с. 132-135.

GROUND SUPPORT FOR AEROSPACE REMOTE SENSING OF THE EARTH SURFACE

Atroshenko L. М., Gorobets N. N., Safronova L. P.

IV.           N. Karazin Kharkiv National University

4  Svobody Sq., Kharkiv, Ukraine, 61077

Abstract – Ground support for remote sensing of the earth surface is a complicated problem which is sometimes approached without due regard given to the laws and requirements established by the fundamental nature of the remote sensing technique. To address this problem adequately means to employ the latest data from numerous sciences, spanning almost everything between electrodynamics and agriculture. This report summarizes the 15-year research experience accumulated by the authors.

The technique for obtaining effective temperature, humidity, and salinity values, as well as other data from the Izyum testing area (Kharkiv Region) is described in the report. The obtained data is used to mathematically schedule the minimal sufficient number of field observations simultaneous with remote sensing and to describe adequately the whole area under observation. In actual practice, the effective values differ considerably from the arithmetic mean (by 3-5 degrees for soil temperature and by 4-7 percent for soil humidity). The similar approach for the description of volumetric parameters has also been developed and implemented.

The issues of permissible divergence between the periods of remote sensing and ground observation have been investigated.

The ways of simplifying the ground support for the remote sensing of agricultural crops and remote assessment of the forest age are shown. Signal shaping by particular masses of tree tops occurring in the remote sensing equipment is discussed in the present research. To address numerous issues related to the remote sensing ground support, specific techniques and software packages have been developed.

1 – ЗПЕ74А-5

[3] Алибін В. Г. Проблеми створення НВЧ захисних пристроїв для радіолокації і зв’язку / / Матеріали 12-ї Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології». Севастополь,

2002. С. 15-21.

[4] Шнитников А. С., Борисова Н. А. Дослідження порогової потужності обмежувальних СВЧ діодів / / Радіотехніка та електроніка. 1998. Т. 43, № 3. С. 356-362.

[5] Шнитников А. С., Виноградов В. Г., Гудкова Н. Б. Проектування діодного СВЧ обмежувача з низьким рівнем вихідної потужності / / Матеріали 13-й Міжнародній Кримській конференції «НВЧ-техніка і телекомунікаційні технології ». Севастополь,

2003. С. 181-182.

[6] Горбатий І. Н. Високочастотний інжекційний пробою р-/-п-діода / / Изв. вузів. Електроніка. 1998. Т. 3,

№ 6. С.55-62.

i

where:

G = Gain of the device in dB L = Cold loss in dB

p. = Reflection coefficient at input

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології»