Тема: ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ БОЛОТНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ

Мониторинг состояния лесов, болот, лугов, сельскохозяйственных угодий средствами дистанционного зондирования на протяжении нескольких лет остается актуальной задачей для ученых. Обнаружение изменения состояния поверхности земли необходимо для обновления карт растительного покрова и рационализации использования природных ресурсов.
В сельском хозяйстве можно получать ценную информацию о состоянии угодий, идентификацию культур, определение посевных площадей сельскохозяйственных культур, состояние урожая, а также о засоренных участках [1, 2]. Из данных мониторинга лесов можно выявить территорию, где производится вырубка или оценить ущерб от пожара, заболеваний растительности [3, 4, 5].
Для Сибирского региона актуальными видами растительности является мхи, лишайники и дикоросы так как в Западной Сибири расположены Васюганские болота - одни из самых больших болот в мире. С 2007 года Васюганские болота являются кандидатом на включение в список Всемирного наследия ЮНЕСКО.
Сейчас растительный мир болот находится под угрозой в связи с освоением территории при разведке и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, отчуждение и техногенное загрязнение территорий, климатические изменения, вызывающие иссушение болот [6], изменение видового состава болотной растительности. Кроме того, падающие вторые ступени ракет-носителей, стартующих с космодрома «Байконур», вносят на территорию остатки несгоревшего гептила [7, 8]. Дистанционное зондирование болотной растительности играет важную роль для сохранения природных комплексов и ограничения хозяйственного использования.
Целью диссертационной работы является создание математической модели, связывающей диэлектрические и физические свойства (влажность, плотность и размер волокон) болотной растительности.
Объектом исследования являются образцы болотной растительности, привезенные с разных регионов России.
Методы исследования. В соответствии с поставленными задачами в диссертационной работе используется комплексный подход, сочетающий в себе численные расчеты и экспериментальные методы.
Экспериментальное исследование электромагнитных параметров нескольких видов болотной растительности проводилось с помощью коаксиальной линии и метода свободного пространства.
Для достижений целей требовалось решить следующие задачи:
а) проведение литературного обзора по методам дистанционного зондирования Земли и моделям диэлектрической проницаемости растительности;
б) проведение измерений диэлектрических параметров образцов болотной растительности и почвенной подложки;
в) построение модели диэлектрической проницаемости растений в естественном состоянии и расчет коэффициентов модели;
г) проведение лабораторного эксперимента по тестированию моделей диэлектрической проницаемости болотной растительности.
На защиту выносятся следующие положения.
Первое защищаемое положение. Влажностные зависимости диэлектрической проницаемости болотной растительности имеют две точки излома в области 15-20 % и 30-50 % объемной влажности.
Второе защищаемое положение. Применение формул теории композиционных смесей, соответствующих разным видам растений, для моделирования влажностных зависимостей позволяет уменьшить погрешность определения влажности не менее, чем на 10%. Для восстановления влажности поверхности, поросшей кустарниками, наименьшей отклонением от измеренных значений дает модель Рейлиха- Оделевского для вытянутых включений. Для моделирования мхов и лишайников с малоразветвлённой структурой наилучшее совпадение с экспериментом имеют модели Бруггемана и Дульнева-Заричника. Для моделирования мхов с листочками - модель Бруггемана для пластинчатых включений.
Новизна полученных результатов заключается в применении теории композиционной смеси для моделирования диэлектрической проницаемости болотной растительности в целях дистанционного зондирования.
Достоверность результатов измерений диэлектрической проницаемости подтверждается удовлетворительным согласием с данными, полученными другими методами и авторами.
Полученные результаты могут быть использованы:
а) для целей мониторинга почв и растительных ресурсов, а также мониторинга их влажности;
б) для целей экологического контроля состояния болот.
Купить

В ходе работы над диссертацией было сделано следующее:
а) проведен литературный обзор по методам дистанционного зондирования Земли и моделям диэлектрической проницаемости растительности;
б) проведены измерения диэлектрических параметров образцов болотной растительности и почвенной подложки;
в) впервые была применена теория композиционных смесей для моделирования диэлектрической проницаемости болотной растительности в естественном состоянии для целей дистанционного зондирования;
г) проведен лабораторный эксперимент по тестированию моделей диэлектрической проницаемости болотной растительности.
Апробация результатов работы была проведена на конференциях:
Молодежная научная школа «Актуальные проблемы радиофизики» (2016 г.), International Symposium «Nano and Giga Challenges in Electronics, Photonics and Renewable Energy» (2017 г.).
Купить