ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ ЗЕМЛИ 6
1.1. Общие сведения о дистанционном зондировании 6
1.2. Инфракрасное излучение земли 7
1.2.1. Инфракрасное излучение 7
1.2.2. Тепловое излучение земли 8
1.2.3. Тепловые съемки 10
1.3. Спектрометрирование ландшафта 12
1.3.1. Основные понятия и определения 12
1.3.2. Спектральное отражение почвенного покрова и обнажений 18
1.3.3. Особенности коэффициентов спектральной яркости растительного покрова ....23
1.4. Приборы для измерения коэффициента спектральной яркости 27
1.4.1. Многоканальная спектрометрическая система СМП-32 29
1.4.2. Многоканальные спектрометрические системы СПЕКТР-15 31
1.5. Применение 34
1.5.1. Сельское хозяйство 34
1.5.2. Мониторинг лесного покрова 35
1.5.3. Мониторинг поверхности 36
1.5.4. Геодезия 36
ГЛАВА 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ МОНИТОРИНГА КОЭФФИЦИЕНТА СПЕКТРАЛЬНОЙ ЯРКОСТИ ОТРАЖАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ В ИНФРАКРАСНОМ ДИАПАЗОНЕ 37
2.1. Постановка задачи 37
2.2. Выбор датчика регистрации инфракрасного излучения 38
2.2.1. Пироэлектрический ИК-датчик МГ-30 40
2.2.2. Инфракрасный термопарный датчик TMP007 42
2.2.3. КИТ-тепловизор на 16*4 точек (инфракрасная термопарная матрица) 45
2.3. Выбор микроконтроллера 48
2.3.1. Общие сведения Arduino Mini 48
2.4. Контактный датчик температуры 51
2.4.1. Датчик температуры LMT01 51
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ДЛЯ МОНИТОРИНГА КОЭФФИЦИЕНТА СПЕКТРАЛЬНОЙ ЯРКОСТИ ОТРАЖАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ В ИНФРАКРАСНОМ ДИАПАЗОНЕ 53
3.1. Общая структурная схема устройства 53
3.2. Подключение датчиков 54
3.3. Блок фильтров 56
3.4. Программное обеспечение 58
3.5. Проведенные измерения 59
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 65
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 66
ПРИЛОЖЕНИЕ
Дальнейшее развитие и возрастающая интенсификация отраслей народного хозяйства обуславливают применение самых прогрессивных методов исследований, в том числе широкое использование данных дистанционного зондирования и получение на их основе комплексных данных о природных ресурсах и экологической обстановке.
Инфракрасное излучение — электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света и микроволновым радиоизлучением. Инфракрасный диапазон спектра признан специалистами одним из наиболее важных для геологии, лесного хозяйства, водных ресурсов, агротехники, поскольку почва, растительность, вода, атмосфера и другие объекты на поверхности Земли и над ней обладают своеобразными оптическими свойствами в инфракрасной области спектра.
Цель данной работы - это разработка устройства для мониторинга и оценки коэффициента спектральной яркости отражающей поверхности в инфракрасном диапазоне. Устройство должно использоваться для исследований химического состава, термического режима подстилающей поверхности и падающего теплового излучения с последующим проведением пространственного анализа и оценки образования рисков деградации территории, так же в детальном изучении закономерностей поведения излучательных и отражательных характеристик подстилающей поверхности, находящихся при разных степенях деградации, анализа многоспектральных и гиперспектральных изображений.
Получаемая информация может использоваться для решения многочисленных хозяйственных и научных задач мониторинга природной среды. На этой основе достигается ощутимое повышение эффективности производственной деятельности в таких областях, землеустройство и землепользование, контроль источников загрязнения окружающей среды и наблюдение за экологической обстановкой в целом, мелиорация и лесное хозяйство.
Также в настоящее время - данных по спектральным характеристикам природных образований/ландшафтов в ИК области за 2-2.5 мкм крайне мало и особый интерес представляет даже получение не точных данных КСЯ в данной области.
В ходе написания выпускной квалификационной работы магистра была проделана работа, включающая в себя, как освоение теории для дипломного проекта, так и получение практических результатов.
Целью данной работы - была разработка устройства для мониторинга и оценки коэффициента спектральной яркости отражающей поверхности в инфракрасном диапазоне.
В результате выполнения работы была изучена теория дистанционного зондирования в инфракрасном диапазоне подстилающей поверхности и падающего излучения. Разработан проект устройства для мониторинга и оценки коэффициента спектральной яркости отражающей поверхности в инфракрасном диапазоне и подобраны все компоненты для его реализации. В итоге был разработан макет прибора и написана программа управления устройством, снятия и записи показания установленных датчиков. Далее проведены измерения. Полученные данные предварительно проанализированы и отданы специалистам для дальнейшего анализа и заключения конечных выводов.
По итогам написания выпускной квалификационной работы магистра все цели и задачи были выполнены.
