РЕФЕРАТ 3
ВВЕДЕНИЕ 4
1 Исследование растительности радиофизическими методами 6
1.1 Применение средств дистанционного зондирование для мониторинга
растительных покровов 6
1.2 Метод с использованием коаксиального пробника 9
1.3 Метод с использованием коаксиальной линии 11
1.4 Резонаторный метод 12
1.5 Метод свободного пространства 14
1.6 Сравнение методов 15
1.7 Выводы 15
2 Экспериментальная часть 17
2.1 Описание экспериментальной установки 17
2.2 Расчет диэлектрической проницаемости слоистой структуры 18
2.3 Приготовление образцов 20
2.4 Оценка погрешности измерений коэффициентов отражения и прохождения
для пустых ячеек 21
3 Результаты измерений 25
3.1 Измерение электромагнитного отклика растительности 25
3.2 Расчет диэлектрической проницаемости 26
3.3 Результаты расчета 28
3.4 Исследование воды в растительности 31
3.5 Тестирование модели диэлектрической проницаемости растительности 35
3.6 Апрбация модели диэлектрической проницаемости растительности 36
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 40
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 41
Методы измерения комплексной диэлектрической проницаемости (КДП) применяются для создания моделей, используемых в задачах дистанционного зондирования. К этим задачам относятся определение электрофизических, физических и геометрических характеристик исследуемых образцов. Например, к физическим характеристикам природных материалов относится их влажность, к геометрическим - структура, а к электрофизическим - диэлектрическая проницаемость. Модели, в свою очередь, связывают характеристики, измеряемые приборами радиосигналов с параметрами природных материалов. Отраженная от любого объекта дистанционного зондирования электромагнитная волна характеризуется определенным значением поляризационного отношения, поэтому можно поставить во взаимно однозначное соответствие комплексную диэлектрическую проницаемость этого объекта, то есть получить поляризационный портрет объекта дистанционного зондирования [1].
Изучение взаимодействия растительности с электромагнитным излучением находит применение в области дистанционно зондирования Земли с целью мониторинга климатических изменений, учёта полезной биомассы на сельскохозяйственных угодьях [2-3]. Работы в этом направлении в настоящее время сфокусированы на повышении точности интерпретации данных дистанционного зондирования. Для сибирского региона наряду с агрикультурами и лесными растениями актуальными являются виды, распространённые на болотах, так как расположенное в Западносибирской низменности Васюганское болото служит природным индикатором климатических изменений на планете для учёных многих специальностей.
В данной работе построена модель диэлектрической проницаемости болотной растительности на основе измерений в коаксиальной линии.
Целью данной работы является исследование зависимости комплексной диэлектрической проницаемости (КДП) различных видов мягкой растительности от частоты и влажности.
Для достижений целей требовалось решить следующие задачи:
а) провести обзор литературы;
б) собрать образцы болотной растительности;
в) измерить параметры матрицы рассеяния для различных видов растительности
в зависимости от влажности;
г) составить программу для расчета КДП;
д) определить наиболее вероятную модель и ее параметры КДП воды в
растительности;
е) построить модель КДП для разных видов растительности;
ж) провести тестирование модели.
В результате работы было сделано следующее:
1) Проведен обзор литературы и собраны образцы растительности.
2) Отработана методика измерения КДП мягких растительных образцов в коаксиальной линии.
3) Измерена параметры матрицы рассеяния для семи видов растительности при разных значениях влажности.
4) Составлена программа на языке Fortran для расчета КДП.
5) Результаты работы были представлены в материалах следующих конференций:
а) на Всероссийской конференции СНИИ, 16 - 18 мая 2015 г., Томск;
б) на Всероссийской конференции СНИИ, 17 - 19 мая 2016 г., Томск;
в) на Международной конференции «SPIE. Remote Sensing 2015», 23 - 25 сентября 2015 г., Тулуза, Франция;
г) на 25-ой Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» 4 - 10 сентября 2015 г., Севастополь;
д) на 6-ой Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы радиофизики», 5 - 10 октября 2015 г., Томск.
На основании проделанного можно сделать следующие выводы:
1) Случайная относительная погрешность измерения коэффициентов прохождения для пустых ячеек оказалась больше, чем погрешность измерений коэффициентов отражения образцов мягких частей растительности в коаксиальной линии.
2) Установлено, что различные виды растительности имеют различный отклик, поэтому можно высказать предположение о возможности дифференцировать подстилающую лесную растительность, по крайней мере, по плотности стеблей и их разветвлённости.
3) Вариации влажности и плотности образцов существенно изменяют значения параметров матрицы рассеяния.
4) Достоверность модели КДП подтверждается высокими значениями коэффициентов корреляции и совпадением данных измерений разными методами.
