Ѕаза знаний студента. –еферат, курсова€, контрольна€, диплом на заказ

курсовые,контрольные,дипломы,рефераты

–аспознавание и прогнозирование лесных пожаров на базе √»—-технологий — ќхрана природы, Ёкологи€, ѕриродопользование

ѕосмотреть видео по теме ƒиплома

 

–аспознавание и прогнозирование лесных

пожаров на базе √»—-технологий.

»звините формул и снимков нет.

≈сли ¬ы заинтересовались, пишите rw3dqw@mail.ru,

†кое-что могу выслать на E-mail

ќ √ Ћ ј ¬ Ћ ≈ Ќ » ≈

¬ведение и постановка задачи.†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††

√лава 1.  ратка€ характеристика физико-географических условий р-на Ѕур€ти€

††††††††††† 1.1. √еографическое положени円†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††

††††††††††† 1.2. –ельеф††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††

††††††††††† 1.3. √идрограф舆†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††

††††††††††† 1.4.  лимат††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††

††††††††††† 1.5. ѕочвы†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††

††††††††††† 1.6. –астительность

√лава 2. ќценка пожарной обстановки на примере «абайкальской авиабазы:

††††††††††† 2.1. ѕространственные характеристики лесных горючих материалов

††††††††††† 2.2. –аспределение пожаров и погодных факторов по мес€цам

†††††††††††††††††† пожароопасного сезона

††††††††††† 2.3. –аспределение лесных пожаров по причинам возникновени€

††††††††††† 2.4. —пектральные характеристики лесных горючих материалов

††††††††††† 2.5. –аспознавание лесных горючих материалов по спектральным

††††††††††††††††† признакам и основные принципы создани€ распознающей системы

††††††††††† 2.6. ¬ыбор диапазона спектра излучени€

√лава 3. ѕроект космической системы:

††††††††††† 3.1. “ребовани€ к космической системе охраны лесов от пожаров

††††††††††† 3.2. ѕараметры приЄмников »  излучений

††††††††††† 3.3. ƒетекторы излучени€

††††††††††† 3.4. ћногоспектральный построчно-пр€молинейный сканер

††††††††††† 3.5. ќбоснование выбора космического летательного

†††††††††††††††††† аппарата и регистрирующей аппаратуры, устанавливаемой

†††††††††††††††††† на его борту

√лава 4. —истема наземной обработки информации на базе √»—:

††††††††††† 4.1. “ребовани€ к наземному комплексу обработки

†††††††††††††††††† космической информации

††††††††††† 4.2. Ќазначение разработки √»— мониторинга лесных пожаров

††††††††††† †††††† и еЄ основные функциональные задачи

††††††††††† 4.3. —труктура информационного обеспечени€ √»—

††††††††††† 4.4. ѕринципы преобразовани€ изображений

††††††††††† 4.5. —истемы восстановлени€ изображений

††††††††††† 4.6. ќбработка спутниковых данных и система спектрального

†††††††††††††††††† доступа к ним удаленных пользователей

††††††††††† 4.7. —труктурна€ организаци€ программного комплекса

††††††††††††††††† У√»—-Ћесные пожарыФ

††††††††††† 4.8. ѕроизводные продукты У√»—-Ћесные пожарыФ

ќхрана труда

††††††††††† 1. ¬ведение

††††††††††† 2. ѕеречень работ и оценка условий труда

††††††††††† 3. ќбщие требовани€ к помещению оператора

††††††††††† 4. ћеропри€ти€ по охране труда

††††††††††† 5. »скусственное освещение помещени€

††††††††††† 6. —анитарно-гигиеническа€ обстановка

††††††††††† 7. ћеропри€ти€ по предупреждению пожаров

«аключение

—писок литературы

†††††††††††

¬¬≈ƒ≈Ќ»≈

††††††††††† Ћесные пожары нанос€т огромный ущерб народному хоз€йству страны. ”щерб, наносимый лесными пожарами Ц это не только сгоревша€ древесина и затраты св€занные с тушением и обслуживанием пожаров, это и нарушение экологических функций леса (кислородопроизвод€щей, санитарно-гигиенической, водо-охранной и др.), это и нарушение жизнеде€тельности лесных насаждений и снижение их продуктивности, это и полное уничтожение огнем лесных массивов, это и нарушение функционировани€ многих отраслей народного хоз€йства, это и уничтожение лесной фауны, нередки случаи и гибели людей.

†††††††† ѕо данным «абайкальской базы авиационной охраны лесов, ежегодно возникает в среднем 850 пожаров, на площади 24,8 млн.га, а проеденна€ этими пожарами площадь составл€ет в среднем 29,4 тыс.га.

†††††††† ќбнаружение и разведка лесных пожаров, контроль за их состо€нием, до недавнего времени в основном осуществл€лась визуально, по дымовой полосе днем и по пламени в темное врем€ суток. —лежение за лесо-пожарной обстановкой проводитс€ воздушными и наземными патрул€ми, а также наземными наблюдательными пунктами.

†††††††† Ќо эффективность авиа наблюдений за лесами, кратность авиапатрулировани€ в последние годы в –оссии снижаютс€ из-за резкого удорожани€ авиационных услуг. ¬ св€зи с этим возрастает роль космических средств лесопожарного контрол€ которые, не замен€€, а дополн€€ авиа лесоохрану, существенно расшир€ют ее возможности в плане своевременного обнаружени€ и предотвращени€ лесных пожаров.

††††††††††† “ак как обширна€ территори€ Ѕур€тии отличаетс€ сложностью рельефа и климатическими особенност€ми. Ћесные пожары возникают и развиваютс€ случайным образом, а степень горимости лесов резко варьирует по территории республики и сезонами года. —ледовательно, необходимо создать гибкую систему охраны леса, котора€ оценивает и прогнозирует услови€ своего функционировани€, регулирует структуру, параметры и режимы своей работы в зависимости от пожарной обстановки, об€зательной частью такой системы должна быть √»—, предназначенна€ дл€ сбора, хранени€ и обработки данных с горимости лесов, услови€х возникновени€ и развити€ пожаров, их воздействие на окружающую среду, а также дл€ интерпретации и анализа этих данных,

†††††††† ¬се основные системы разработанной и введенной в эксплуатацию программы У√»— Ц Ћесные пожарыФ рассмотрены в данной дипломной работе.

†√Ћј¬ј† 1

 ратка€ характеристика района.

1.1.√еографическое положение.

–еспублика Ѕур€ти€ расположена в юго-восточной части —ибири. ≈Є территори€ составл€ет 351,4 тыс.км2 и ограничена координатам膆† 50-57о с.ш. и 99-117о в.д. в меридиальном и широтном направлени€х прот€женность территории 1200км и 800км.

Ќа западе и севере Ѕур€ти€ граничит с иркутской областью, на юге Ц с ћонголией и на юго-западе Ц с “увинской республикой.

ќбширна€ территори€ Ѕур€тии характеризуетс€ сложными и разнообразными природными услови€ми и сочетанием различных часто контрастных ландшафтов. √осподствует горный рельеф, который сильно вли€ет на климат. «десь широко распространена многолетн€€ мерзлота. — ней св€заны услови€ почвообразовани€ растительности. Ѕольшое вли€ние на природные услови€ оказывает Ѕайкал.

ќсновна€ часть территории зан€то горной тайгой† и высокогорным редколесьем. Ћеса формируютс€ в разнообразных лесорастительных услови€х, контактиру€ на юге с полупустынными степен€ми, на севере Ц с горными тундрами и гольцами и разреженной растительностью.

Ћесозаготовки на территории республики размещены неравномерно и сконцентрированы в южных районах вдоль железнодорожной магистрали и сплавных рек, а на севере Ц по побережью Ѕайкала.

ѕроизраста€ на горных склонах сильно расчлененного рельефа и рыхлых отложени€х межгорных депрессией и долин рек, леса выполн€ют огромную водо-охранную и противоэрозионную службу.

—ложные природные услови€ обуславливаютс€ природное и типологическое разнообразие лесов и их особенностей в разных районах Ѕур€тии. ѕоэтому приемы и методы ведени€ лесного хоз€йства и лесоэксплуатации должны быть дифференцированы с учетом природных условий республики и особенностей лесов.

1.2. –ельеф.

†††††††††††††† –еспублика Ѕур€ти€ представл€ет горную страну с сильно пересеченными рельефами. –авнинные территории встречаютс€ в межгорных котловинах и на широких участках речных долин.

†††††††††††††† ѕо высоте, направлению гор и долин, характеру господствующих форм рельефа, преобладанию тех или иных современных рельефообразующих процессов и по особенност€м истории формировани€ рельефа территори€ Ѕур€тии расчленена на следующие геоморфологические районы: горы ѕрибайкаль€ и —танового нагорь€, среднегорье «ападного «абайкаль€, ¬итимское плоскогорье, нагорье ¬осточного —а€на и —еверо-Ѕайкальское нагорье.

†††††††††††††† √оры ѕрибайкаль€ и —танового нагорь€ представл€ют систему параллельных хребтов и впадин общей ориентацией с юго-запада на северо-восток. –ельеф здесь сформировалс€ под вли€нием разломов и перемещений земной коры. ¬ этом геоморфологическом районе наблюдаетс€ высока€ степень эрозионного расчленени€ рельефа, многочисленные следы оледенени€ и процессы, св€занные с многолетней мерзлотой.

†††††††††††††† ¬ южной и юго-восточной част€х района расположены плосковершинные хребты Ц ’амар-ƒабан (h до 2300м) и ”лан-Ѕургасы (до 1800м). ѕродолжение хребта ”лан-Ѕургасы на северо-востоке служит слаборасчлененный в водораздельной части »катский хребет, покрытый горной тайгой.

†††††††††††††† ѕараллельно »катскому хребту между р.Ѕаргузин и Ѕайкалом т€нетс€ грандиозный Ѕаргузинский хребет с хорошо выраженными альпийскими формами рельефа и узкими зубчатыми гребн€ми, и остроконечными вершинами, а также многочисленными следами оледенени€ми-трогами, карами и высокогорными озерами. ѕодобный облик имеет ¬ерхнеангарский, Ѕайкальким, —ерево- и ёжной-ћуйские и ƒелюн-”ранский хребты.

†††††††††††††† ћежду хребтами расположены обширные впадины Ц Ѕаргузинска€, ¬ернеангарска€, ћуйска€ и др., а также огромна€ сбросова€ впадина оз.Ѕайкал. «амкнута€ Ѕаргузинска€ впадина долиной около 200км и шириной до 35-40км, располагаетс€ вдоль средней части реки Ѕаргузин.  роме равнинных участков, в ней отмечаютс€ платообразные массивы, возвышающиес€ над равниной на 250м и зан€тые равниной. ќтдельные участки котловины с многочисленными озерами сильно заболочены. «амкнутыми, слабо продуваемыми и отчасти заболоченными €вл€ютс€ ¬ернеангарска€, ”сть-Ѕаргузинска€, ћуйска€ котловины.

†††††††††††††† ¬се впадины сложены четвертичными песчаными и супесчаными отложени€ми, мощностью 400-500м.

†††††††††††††† Ќа песчаных отложени€х Ѕаргузинской впадины широко развиты эловые формы рельефа аккумул€тивного и денудационного происхождени€: гр€дые и кустовые пески, барханы, эловые котловины, столбы; на побережье Ѕайкала Ц дюны.

†††††††††††††† ƒл€ ѕрибайкаль€ характерны активные тектонические процессы, с которыми св€зана высока€ сейсмичность, опускание впадин и подн€ти€ хребтов.

†††††††††††††† —реднегорье «ап.Ѕайкала с севера и северо-запада ограничено хребтами: ’амар-ƒабан и ”лан-Ѕургасы, с северо-востока примыкает к ¬итимскому плоскогорью с юга и юго-востока граничат с ћЌ– и „итинской областью. ќно отличаетс€ от гор ѕрибайкаль€ и —танового нагорь€ умеренной высотой горных хребтов (1300-1800м над уровнем мор€), более узкими репресси€ми, расположенными виде параллельных полос между главным хребтами. ќсновные хребты имеют ориентацию с запада юго-запада на восток северо-восток ( урбинский, «усы, ÷аган-ƒабан, ÷аган-’уртей, ’удунский и др.). ’ребты среднегорь€ постепенно переход€т в межгорные понижени€, которые располагаютс€ на высотных уровн€х в 500-700м над уровнем мор€ и характеризуютс€ меньшей шириной, чем в восточной —а€не и ѕрибайкаль€ (√улино-”динска€ цепь далин, Ѕучурское, Ѕоргойское, “арбагатайское и др.).

†††††††††††††† “ерритори€ «абайкаль€ сложена коренными интрузивными и эффузивными породами различного возраста кислого и среднего состава. ѕродукты выветривани€ коренных пород представлены элювием и элювио-делювием, которые €вл€ютс€ основными почвообразующими породами. ѕо долинам рек и депрессй широко представлены рыхлые четвертичные аллювиальные, древнеозерные, пролювиально-делювиальные, лЄссовидные и др. отложени€.

†††††††††††††† ¬итимское плоскогорье существенно отличаетс€ от др. районов республики своеобразием природных условий. –асполага€сь в восточной части Ѕур€тии, плоскогорье с севера и запада ограничено ёжно-ћуйским и »катским хребтами, на востоке р. ¬итим и на юге и юго-западе постепенно переходит в предгорье яблонового хребта и среднегорье «ападного «абайкаль€.

†††††††††††††† –ельеф плоскогорь€ пологоволнистый и характеризуетс€ однообразием и слабым расчленением плоскими хребтами-увалами высотой 1100-1300м и межгорными понижени€ми с отметками 800-900м

¬ местах распространени€ базальтовых покровов поверхность территории почти плоска€.ѕонижени€ между увалами сильно заболочены, покрыты ерниковой растительностью. ѕо сравнению с рельефом окружающих территорий рельеф плоскогорь€ наиболее древний, основные черты которого сформировались в мезозое. ¬ последствие рельеф испытал воздействие денудационных процессов.

†††††††††††††† Ќа территории плоскогорь€ широко представлены граниты, гранодиориты, диориты, базальты; породы осадочного комплекса менее распространены. ѕо всей территории плоскогорь€ близко к поверхности залегает многолетн€€ мерзлота, благодар€ которой нивелируютс€ лесорастительные услови€ на большой площади.

†††††††††††††† Ќагорье ¬ос. —а€на характеризуетс€ наибольшими в республике колебани€ми абсолютных (от 700 до3492м) и относительных высот, сложным строением рельефа, высокой сейсмичностью, высокими хребтами и глубокими впадинами и многочисленными следами оледенени€. «десь часто встречаютс€ формы рельефа мерзлотного, снегового и эрозионного происхождени€.

†††††††††††††† ¬ создании рельефа главна€ роль принадлежала разломам земной коры и вертикальным перемещени€ми отдельных ее участков. Ётот процесс продолжаетс€ и в насто€щее врем€, о чем свидетельствуют частые землетр€сени€.

†††††††††††††† ¬ отличие от других районов рассматриваемой территории в ¬ост.—а€не широко распространены базальтовые покровы на плосковершинных пенепленизированных плато и в речных ледниковых долинах, а также молодые вулканы. ’арактерна€ черта района сочетание высоких выровненных плоскогорий и плато (1900-2000м) с высокими сильно расчлененными хребтами и межгорными котловинами. »з наиболее крупных следует назвать “ункинские гольцы, Ѕельский, ќкинский,  итойские √ольцы, ƒзун-ћуринский и ƒжидинский хребты. ћежду хребтами располагаетс€ р€д глубоких котловин-“ункинска€, “орска€, ќкинска€, ћондинска€ и др. —еверо-Ѕайкальское нагорье в пределах Ѕур€тии имеет небольшую площадь. ¬ структурно-геологическом отношении оно €вл€етс€ частью —еверного крыла —водового подн€ти€. ¬ рельефе господствуют плосковершинные междуречь€ с высотными отметками 1100-1600м, которые характеризуютс€ слабым расчленением.

†††††††††††††† ƒолины обычно узкие и расположены по тектоническим разломам и трещинам, высота днищ долин 500-800м. Ѕольшие площади нагорь€ зан€ты гольцами с кедровым стлаником и редколесь€ми. Ќар€ду с сосной и лиственницей участие в составе древосто€ принимают тЄмнохвойные породы.

1.3. √идрографи€.

†††††††† “ерритори€ Ѕур€тии хорошо дренирована многочисленными реками, речками и ручь€ми, относ€щимис€ главным образом к бассейну Ѕайкала. ¬ Ѕайкал впадает более 330 рек и речек. —ама€ крупна€ -р.—еленга, истоки которой наход€тс€ в ћЌ–. ѕо территории Ѕур€тии она протекает на прот€жении 420км. ѕоловина годового стока, поступающего с суши в Ѕайкал, приходитс€ на —еленгу. »з наиболее крупных притоков —еленги следует отметить ƒжиду, „икой, ’илок и ”ду. ¬тора€ по водности река - ¬ерхн€€ јнгара - в притоке вод Ѕайкала занимает 13%. ƒлина ¬ерхней јнгары 370км, водосборна€ территори€ располагаетс€ в северо-восточной части республики. ¬ горах ѕрибайкаль€ и —танового нагорь€ берут начало и дренируют обширные площади реки Ѕаргузин и “урка. ¬осточна€ часть территории Ѕур€тии дренируетс€ р.¬итим с притоками, относ€щиес€ к Ћенскому бассейну. Ќачина€сь в гольцах »катского хребта, ¬итим течЄт по территории республики на прот€жении более 1200км. ¬ ¬осточном —а€не берут начало и протекают на значительном рассто€нии ќка и »ркут.

†††††††††††††† √орные реки имеют быстрое течение, порожистые и каменистые русла, большое количество перекатов и теснин. ”частки рек, протекающих по обширным котловинам† и депресси€ми, характеризуютс€ относительно спокойным течением, песчаными отмел€ми и перекатами, дроблением русел на рукава и притоки.

†††††††††††††† «начительным элементом гидрографии Ѕур€тии €вл€ютс€ многочисленные озЄра и среди них уникальное на земном шаре оз.Ѕайкал. Ѕайкал представл€ет сбросовую впадину наибольшей глубиной 1620м, длиной 636км, средней шириной 48км. ”ровень зеркала воды находитс€ на высоте 455м над уровнем мор€. Ёто самое крупное хранилище пресной воды, собирающее еЄ с огромного бассейна площадью около 600 тыс.км2.†††

†††††††††††††† »з крупных озЄр, расположенных в различных районах республики и на разных высотных отметках, следует назвать Ѕаунтовское, √усиное, ƒуховое, ≈равнинское, »льгир,  отокель, ÷ипинское и др.

†††††††††††††† Ѕольшое количество неоднородных по генезису мелких горных озЄр имеетс€ в высокогорном по€се ¬ост.—а€на, ѕрибайкаль€ и —танового нагорь€. ћногочисленны также озЄра по межгорным котловинам† и впадинам-мерзлотно-провальные, пойменные старицы и староречь€.

1.4.  лимат.† ††††††††††††††† ††

†††††††††††††† Ѕольшое разнообразие физико-географических условий определ€ет р€д особенностей климата республики. ќн резко континентальный. Ћишь побережье Ѕайкала имеет некоторые элементы морского климата, однако, вли€ние озера оказываетс€ на узкой прибрежной полосе и за окружающими хребтами мало про€вл€етс€.  онтинентальность климата обусловлена радиационным и циркул€ционными режимами территории и характеризуетс€ большими суточными и годовыми амплитудами температур, небольшим количеством годовых осадков при их неравномерном выпадении.

†††††††††††††† ¬ годовом цикле преобладает широтна€ циркул€ци€ атмосферы с переносом воздушных масс с запада на восток, и только зимой она часто смен€етс€ меридиональной. «имой над территорией республике господствует сибирский антициклон Ц область высокого давлени€ холодных воздушных масс и соответствующа€ ему €сна€, безветренна€, сильно морозна€ погода. Ћетом, особенно во вторую половину, наблюдаетс€ циклон с пасмурной дождливой погодой.

†††††††††††††† —реднегодова€ температура воздуха повсеместно отрицательно и более низка€, чем в районах «ап.—ибири и ƒ.¬остока, расположенных в тех же широтах, и составл€ет Ц3,5о—. Ёто приводит к глубокому промерзанию почв и грунтов, и смыканию сезонной мерзлоты с многолетней. —амый холодный мес€ц Ц €нварь, со средней температурой Ц24,9о—, а наиболее высокие температуры Ц в июле, со средней температурой +16,2 о—.

†††††††††††††† Ќа фоне резко континентального климата см€гчающее вли€ние озеро обусловлено теплообменном водных масс с прилегающими к ним территори€м. √одова€ амплитуда температур на берегу Ѕайкала (“уркинский ма€к) 32,2о—, в Ѕаргузине 45о—, в “ассе 49,5о—. Ѕолее высокие амплитуды температуры свойственны ¬итимскому плоскогорью, —тановому нагорью и горам ¬ост.—а€на, где имеютс€ высоко расположенные, замкнутые глубокие котловины. јбсолютное минимальна€ температура на побережье равна Ц40о—, по периферии Ѕаргузинской впадины Ц52 о— Ц57 о—, а абсолютно максимальна€ температура +38 о— (среднегорье «ап.«абайкаль€).

†††††††††††††† «имой в морозную тихую погоду в следствии стекани€ холодного воздуха в пониженные элементы рельефа, часто наблюдаютс€ температурные инверсии. Ќ.ѕ.Ћадохин и ј.ћ.÷уркан, отмечают инверсии в весенне-летний период на побережье Ѕайкала, когда суша становитьс€ тепле€ озера, така€ особенность термического режима приводит к задержки происхождени€ фенофаз у древесных и кустарниковых пород побережь€ на 10-12 дней по сравнению с местами, удаленными от Ѕайкала.

†††††††††††††† ѕродолжительность вегетационного и безморозного периода в различных пунктах сильно колеблетс€. ѕо данным ¬.ћ.∆укова, ¬ост.—а€не безморозный период в степных и лесостепных част€х “ункенской котловины длитс€ 90-100 дней, в таЄжных районах 80-90 дней и в горно-таежных котловинах 40-50 дней; в «ап.«абайкаль€ 70-115 дней. Ќаиболее продолжительный безморозный период на Ѕайкале 100-130 дней, в остальных районах ѕрибайкаль€ он короче и в котловинах —танового нагорь€ ограничен 80-90 дн€ми. Ќа ¬итимском плоскогорье безморозный период продолжаетс€ всего 40-60 дней.

†††††††††††††† ’арактерна€ черта климата Ц чередование засушливых и влажных лет.  оличество осадков каждого конкретного года сильно отличаетс€ от среднегодового. ¬ среднем же выпадает примерно 382мм осадков. ћаксимум годового количества осадков в отдельные годы может превосходить минимум в 3-4 раза. ¬ течение года осадки выпадают неравномерно, и† наблюдаетс€ резко выраженный минимум осадков зимой и максимум летом. «а 3-и мес€ца количество осадков не превышает 4-6% годовой суммы. ѕри этом максимальна€ толщина снегового покрова повсеместно составл€ет 5-20см и только в горах ѕрибайкаль€ и —танового нагорь€ 15-30см.

†††††††††††††† ¬ летние мес€цы выпадает 50% годовых осадков и более, на побережье Ѕайкала в это врем€ их несколько меньше. Ќе менее 80-90% осадков приходитс€ на теплый период.

†††††††††††††† —ущественное вли€ние на распределение осадков на территории Ѕур€тии оказывает рельеф. ”величение количество осадков с повышением абсолютной высоты местности характерно дл€ передовых наиболее высоких хребтов, сто€щих на пути движени€ влажных воздушных масс. Ќапример: на западном наветренном склоне Ѕагрузинского хребта выпадает осадков в два раза больше, чем на восточном подветренном.

¬есна и начало лета неблагопри€тны дл€ роста растений. ”казанный период отличаетс€ высокой сухостью воздуха и почвы. ќчень незначительными осадками и сильными ветрами, при которых возникают песчаные и пыльные бури. Ёти отрицательные €влени€ усугубл€ютс€ резкими сменами температур воздуха. ѕосле высоких дневных температур воздуха ночью часто сильные заморозки.

ѕреобладают ветры западные и северо-западные. Ќаиболее сильные ветры на побережье Ѕайкала дуют в но€бре и в декабре, на остальной территории Ц весной и ранним летом.  роме того, сложную местную циркул€цию воздуха вызывают не одинаковое прогревание склонов разных экспозиций и днищ впадин, а так же ввод Ѕайкала.

“аким образом, большие размеры территории, сложное устройство поверхности, трансформирующей климатические услови€, определ€ют частую и резкую пространственную изменчивость климата и его разнообрази€.

1.5. ѕочвы

†††††††††††††† —ложность рельефа и истории района, разнообразие подстилающих пород и пестрота климатических условий определ€т образование различных по генезису почв.

†††††††††††††† ѕо исследовани€м ¬.ѕ. ћартынова, в почвенном покрове лесного по€са ѕрибайкаль€ доминируют подзолистые иллювиально-железистые горные глубокопромерзающие и лесные горные дерновые глубопромерзающие, преимущественно оподзоленные почвы. √орные подзолистые почвы развиваютс€ на склонах северной экспозиции, в верхних част€х лесного по€са склонов южной экспозиции и в подгольцовом по€се. Ёти почвы характеризуютс€ сильно кислой реакцией, высокими показател€ми обменной гидролитической кислотности, большим количеством подвижного железа и относительно высоким содержанием гумуса по всему профилю. “олщина их четко дифференцирована на элювиальный и иллювиальный горизонты по морфологии, валовому составу и распределению подвижных соединений железа.

†††††††††††††† √орные дерновые лесные почвы формируютс€ в нижней части лесного по€са на склонах южной экспозиции. ¬ этих почвах отсутствуют морфологические признаки оподзоленности, которые обнаруживаютс€ в результате валового анализа. ћартынов подчеркивает, что слабое развитие подзолообразовательного процесса горных дерновых лесных почвах определ€етс€ прежде всего сухостью климата.

†††††††††††††† Ќаиболее распространенные почвы под сосновыми и лиственничными типами леса описал √.ћ. ќрловский. ќн назвал их горно-лесными в различной степени оподзоленностью, перегнойно-карбонатными насыщенными и выщелочными, дерново-подзолестными, дерново-лестными и др.

†††††††††††††† Ќа песках под сосн€ками лишайниковыми в услови€х влажного климата побережь€ Ѕайкала формируютс€ железистые подзолистые почвы. ѕод УсухимиФ сосн€ками на песчаных отложени€х бассейны —еленги  .ј. ”фимцева выдел€ет песчано-дерновые слабооподзоленные и неоподзоленные боровые пески. Ќа большое распространение боровых песков в Ѕаргузинской котловине указывает Ќ.ј. Ќогина; на контактах со степью под сосн€ками она выдел€ет дерново-лесные и дерново-карбонатные почвы.

†††††††††††††† »з приведенного краткого описани€ можно сделать вывод, что почвенный покров территорий, покрытых лесом, отличаетс€ большим разнообразием.††

†††††

1.6. –астительность.

††††††††††† »зучение растительности ѕрибайкаль€ и «абайкаль€, в том числе и лесной, относитьс€ к началу ’’ века. »нтересные наблюдени€ о витимских лесах содержатс€ в книге ј. √айдука и ј. Ѕорисова, отмечавших что ход роста древостоев зависит от многих факторов - экспозиции и крутизны склонов, высоты местности над уровнем мор€, почвенно-грунтовых условий и глубины залегани€ многолетней мерзлоты. —основые насаждени€, подобно лиственным, одно€русны и изреженные, занимают южные склоны.

††††††††††† √орный рельеф местности и св€занные с ним изменени€ климатических и почвенных условий определ€ют вертикальную по€сность в разделении растительности. ћожно выделить четыре высотных по€са - степной, лесостепной, лесной (таежный) и гольцовый.

††††††††††† —тепей много на юге республике, на севере они занимают обширные котловины и межгорные депрессии.

††††††††††† Ћесостепь представлена неширокой переходной к тайге полосой березово-лиственнично-сосновых лесов и остепененных сосн€ков, часто разорванной, с растительными группировками разнотравных низкотравных степеней.

††††††††††† “аежный (лесной) по€с, в котором господствуют лиственничные, сосново-лиственничные и сосновые леса, имеет разное высотное положение. Ќа севере нижн€€ граница тайги лежит на высоте 460-600м, к югу она поднимаетс€ до 1000-1500м. ¬ерхн€€ граница лесного по€са на севере определ€етс€ отметками 1100-1500м,на юге достигает высот 2200-2300м.

††††††††††† Ћесной по€с через лиственничные и кедрово-лиственничные редколесь€ и заросли кедровогостланника переходит в гольцовый по€с, характеризующийс€ высокогорными растительными группировками. ѕоложение верхней границы леса и древесной растительности в разных районах Ѕур€тии отличаетс€ большой изменчивостью.

††††††††††† ѕочти половина территории республики безлесна, зан€та степ€ми, гольцами и другими нелесными площад€ми, поэтому естественно, что еЄ лесистость в целом меньше лесистости территории гослесфонда и составл€ет приблизительно 60%.

††††††††††† Ќаибольшей лесистостью характеризуетс€ ¬итимское плоскогорье, зан€тое почти сплошь лиственничной тайгой. Ѕаргузинска€ впадина и больша€ часть Ѕаргузинского хребта, √усино-”динска€ цепь котловин и южна€ часть республики-малолесные районы.

††††††††††† ѕреобладающа€ часть лесопокрытой площади зан€та древосто€ми хвойных пород. Ќа лиственные породы (берез и осин) приходитс€ всего пор€дка 10% лесопокрытой площади. Ќаиболее распространенные породы - лиственница даурска€ и сибирска€, сосна и кедр.

††††††††††† »зреженность древостоев в подгольцевой зоне, на почвах многолетней мерзлоты, на контактах со степенью обусловлена физико-географическими и климатическими услови€ми и представл€ет нормальное, биологически устойчивое состо€ние древостоев. ќчевидно, целесообразно такие древостои, в отличие от редин, образовавшихс€ в результате хоз€йственной де€тельности, пожаров и т.п. и представл€ющих временное €вление, относить к категории покрытых лесом площадей.

††††††††††† ”читыва€ обширность территории Ѕур€тии (351,4 тыс.км2), сложность рельефа и климатических условий, многообразие представителей флоры и фауны, преобладание ценных высокопродуктивных хвойных пород (лиственница, сосна, кедр),выполн€ющих огромную водо-охранную, противоэрозионную и климаторегулирующею функцию, налицо факт необходимости повышени€ уровн€ противопожарных меропри€тий, в частности, усовершенствование системы обнаружени€ и прогнозировани€ лесных пожаров, в цел€х повышени€ эффективности охраны лесов. јктуальность и влажность проблемы в данном регионе, обуславливает выбор темы дипломной работы.

√Ћј¬ј 2

†††††††† ќ÷≈Ќ ј ѕќ∆ј–Ќќ… ќЅ—“јЌќ¬ »

†Ќј ѕ–»ћ≈–≈ «јЅј… јЋ№— ќ… ј¬»јЅј«џ.

2.1. ѕространственные характеристики лесных горючих материалов.

††††††††††† –егул€рные циклические изменени€ климатических и погодных условий вызывают соответствующие периодичности в процессах возникновени€ и развити€ лесных пожаров. —уществование сезонного хода атмосферных процессов и смены фенологических фаз растительности, а также определенных сроков наступлени€ и окончани€ пожароопасных сезонов дает основани€ предполагать существование в рамках каждого широтного по€са специфической временной структуры горимости лесов.

††††††††††† Ёто предположение подтверждаетс€ результатами анализа сезонной динамики числа лесных пожаров на территории республики Ѕур€тии. —уточный ход атмосферных процессов, завис€щих от календарной даты и географической широты местности, обуславливают существование суточной динамики условий возникновени€ и развити€ пожаров, а следовательно, и определенной суточной структуры горимости лесов.

††††††††††† јнализ динамики условий возникновени€ и числа пожаров свидетельствуют о хорошей согласованности этих процессов и суточного хода горимости.

††††††††††† Ќар€ду с общими закономерност€ми процессов возникновени€ и развити€ лесных пожаров существуют локальные развити€, обусловленные местными особенност€ми: структурой Ћ‘, рельефом местности, степенью освоенности территории и т.д. они привод€т к существованию специфических особенностей в структуре горимости лесов различных регионов. Ќаиболее заметное вли€ние локальные особенности оказывают на пространственную структуру горимости лесов в зависимости от распределени€ лесных горючих материалов и источников огн€. »х распределение €вл€етс€ специфическим дл€ каждого конкретного района и отличаетс€ высокой стабильностью в течении достаточно продолжительного интервала времени. ¬ысока€ стабильность пространственного распределени€ источников огн€ обусловлена значительной инертностью каждого региона, то есть количеством и дислокацией населенных пунктов, структуры и параметров транспортной сети, численности и состава населени€.

††††††††††† ѕод пожароопасным сезоном понимаетс€ часть календарного года в течении которого на охран€емой территории возможны возникновени€ лесных пожаров. ¬озможность их возникновени€ определ€етс€ текущим влагосодержанием Ћ√ћ, динамика которого обусловлена ходом погодных условий и последовательной сменой фенологических фаз растительности. ѕри использовании данных учета лесных пожаров, сроки наступлени€ и длительности пожароопасного сезона отождествл€ютс€, как правило, со сроками наступлени€ и длительностью периода фактической горимости. Ќачалом сезона в этом случае считаетс€ день возникновени€ первого пожара, а концом сезона - день ликвидации последнего пожара.

††††††††††† ќтождествление пожароопасного сезона с периодом фактической горимости правомерно только при достаточно большом количестве источников огн€, когда веро€тность возникновени€, на анализируемой территории, хот€ бы одного пожара, близка к единице даже при слабой воспламен€емости напочвенного покрова. ѕоследнее условие зависит от размеров анализируемой территории и плотности источников огн€.

††††††††††† ѕожарна€ безопасность территории «абайкальской авиабазы считаетс€ высокой. Ёто обусловлено множеством открытых участков (вырубок, гарей, редин), а также вейниковых и лишайниковых лугов. ƒл€ ¬осточной —ибири, в целом, и «абайкальской авиабазы, в частности средний класс пожарной опасности лесной площади в насто€щее врем€ составл€ет ѕ,9. »з-за вмешательства человека в природную среду (рубки, костры, окурки и т.д.) коэффициент пожарной опасности территории имеет тенденцию к возрастанию.

††††††††††† ƒл€ расчета класса пожарной опасности, в авиабазе примен€лось шкала проф. Ќестерова, с учетом специфики климата «абайкаль€ и оз. Ѕайкал.

††††††††††† ƒлительные метеорологические наблюдени€ показывают, что средн€€ многолетн€€ характеристика пожарной опасности территории «абайкальской авиабазы по услови€м погоды в п€тилетии 1994-1998г. составл€ет 39,2% с высоким (Ў-”) классом пожарной опасности.

††††††††††† јнализ многолетних р€дов распределени€ лесных пожаров по календарным датам показывает, что длительность периода, охватывающего 95% возникающих лесных пожаров, может быть определена в виде нормально распределенной случайной величины:

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 2.1.1.

гд円†††††††† †††††† - среднее значение длительности пожароопасного сезона.

††††††††††††††††††††††† - стандартное отклонение длительности пожароопасного сезона.††††

††††††††††††††††††††††† - географическое широта местности.

††††††††††† ¬ыборочна€ дисперси€ длительности пожарного сезона варьирует в достаточно широких пределах, не про€вл€€ каких-либо тенденций к убыванию или возрастанию с географической широтой местности, что дает основани€ дл€ прин€ти€ гипотезы о равенстве дисперсии в различных широких по€сах. ”средненное по всей обслуживаемой авиацией территории Ћ‘ стандартное отключение длительности пожароопасного сезона вычисл€ем по формуле средней квадратической погрешности:

††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††

2.1.2. —редн€€ продолжительность пожароопасного сезона составл€ет 176 дней, отсюда стандартное отключение длительности пожароопасного сезона составл€ет 1 день. —тандартное отключение даты наступлени€ пожароопасного сезона составл€ет 8 дней.

2.2. –аспределение пожаров и погодных факторов

†††††††† по мес€цам пожароопасного сезона.

††††††††††† јнализ погодной обстановки в период, предшествующий пожаром, показывает, что из всех факторов, которые оказывают вли€ние на лесопожарную обстановку, метеорологические факторы €вл€ютс€ определ€ющими. ќсновными из них €вл€ютс€: температура, влажность воздуха, ветер и лесных пожаров наступает тогда, когда эти измен€ющиес€ факторы станов€тс€ экстремальными.

††††††††††† допустим, что –в - веро€тность возникновени€ пожара. тогда –в находитс€ в функциональной зависимости от метеорологических факторов и можно записать:

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 2.2.1.

††††††††††† ”читыва€ сложность этой зависимости условно обозначим: Pt, Pp, ... Pn,

где Pt - веро€тность возникновени€ пожара при температуре выше критической, т.е. ††††††† †t>tкр;

††††† Pp - веро€тность возникновени€ пожара при низкой влажности –<–кр;

††††† Pn - веро€тность возникновени€ пожара от n других факторов.

††††††††††† ¬се вышеперечисленные веро€тности наход€тс€ в зависимости, например, повышение температуры приводит к уменьшению влажности воздуха и это способствует более быстрому высыханию Ћ√ћ, что приводит к повышению веро€тности возникновени€ пожаров, при наличии источника огн€, ¬етер также способствует более быстрому высыханию Ћ√ћ. ¬ыпадение осадков более 1мм - веро€тность возникновени€ пожара на данной территории становитс€ равной нулю.

††††††††††† ѕо теореме умножени€ веро€тностей имеем: –в=Pt х Pp ... Pn. ¬еро€тность возникновени€ пожара высока в том случае, когда –в>Pкр и низка€, когда –в

††††††††††† „тобы проанализировать вли€ние метеорологических факторов на лесные пожары, рассмотрим статистические данные за 5 лет в течении пожароопасного сезона и средние многолетние погодные показатели, привед€ их все в веро€тностном выражении.

††††††††††† “аблица 2.2.1.†††††††††† –аспределение пожаров по мес€цам пожароопасного сезона.

ћес€ц

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

Xi

151

317

174

100

72

33

3

Pi

0,18

0,37

0,21

0,12

0,08

0,04

0,003

†Pi

0,3

0,2

0,1

††††††††††† IV††††††† V†††††††† VI††††††† VII†††††† VIII†††† IX††††††† X†††††††††††††††††††† мес.

ћес€ц

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

Xi

2,4

9,3

14,7

18,5

15,5

13,6

8,5

Pi

0,03

0,11

0,18

0,22

0,19

0,16

0,10

†Pi

0,3

0,2

0,1

††††††††††† IV††††††† V†††††††† VI††††††† VII†††††† VIII†††† IX††††††† X†††††††††††††††††††† мес.

рис. 2.2.1. √рафик распределени€ пожаров по мес€цам.

††††††††††† “аблица 2.2.2.†††††††††† –аспределение среднемес€чной температуры воздуха по мес€цам пожароопасного периода, о—.

ћес€ц

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

Xi

2,4

9,3

14,7

18,5

15,5

13,6

8,5

Pi

0,03

0,11

0,18

0,22

0,19

0,16

0,10

†Pi

0,3

0,2

0,1

††††††††††† IV††††††† V†††††††† VI††††††† VII†††††† VIII†††† IX††††††† X†††††††††††††††††††† мес.

††††††††††† рис. 2.2.2. √рафик распределени€ температуры воздуха по мес€цам.

††††††††††† “аблица 2.2.3.†††††††††† –аспределение среднемес€чного количества осадков по мес€цам пожароопасного сезона, мм.

ћес€ц

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

Xi

3,1

14,6

59,1

114,3

76,6

38,6

19,2

Pi

0,009

0,04

0,18

0,35

0,23

0,12

0,06

†Pi

0,3

0,2

0,1

††††††††††† IV††††††† V†††††††† VI††††††† VII†††††† VIII†††† IX††††††† X†††††††††††††††††††† мес.

††††††††††† рис. 2.2.3. √рафик распределени€ количества осадков по мес€цам.

††††††††††† “аблица 2.2.4. –аспределение среднемес€чного значени€ комплексного показател€ по мес€цам пожароопасного сезона, в целых единицах.

ћес€ц

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

Xi

2622

3727

1157

947

638

596

529

Pi

0,26

0,36

0,11

0,09

0,06

0,05

0,05

†Pi

0,3

0,2

0,1

††††††††††† IV††††††† V†††††††† VI††††††† VII†††††† VIII†††† IX††††††† X†††††††††††††††††††† мес.

††††††††††† рис. 2.2.4. √рафик распределени€ значени€ комплексного показател€ по мес€цам.

††††††††††† ѕроведем анализ распределени€ числа пожаров и температуры воздуха, осадков, комплексного показател€, по мес€цам пожароопасного сезона. »з графиков видно, что с увеличением температуры воздуха, растет количество лесных пожаров, пик которых приходитс€ на май. Ёто можно объ€снить следующим причинам: снежный покров на большей части Ѕур€тии сходит к концу марта, при этом снег не только тает, но и испар€етс€ в больших количествах, почти не образу€ талой воды. ѕовышение температуры воздуха приводит к усиленному высыханию Ћ√ћ и по€влению сухой прошлогодней травы. ¬ апреле-мае колхозы и совхозы провод€т сельхозпалы, местное население устремл€етс€ в лес, т.к. в это врем€ ещЄ нет гнуса, жгут костры, кур€т - все это приводит к резкому увеличению числа пожаров антропогенного характера.

††††††††††† ѕосле пика майских пожаров, количество их резко идет на убыль, не смотр€ на то, что все остальные синоптические показатели увеличиваютс€. ѕричина здесь в том, что как только осуществл€етс€ переход среднесуточной температуры воздуха через +10о—, сразу же начинаетс€ период активной вегетации: по€вл€етс€ молода€ трава, листь€, снижа€ опасность возгорани€ лесной подстилки и напочвенного покрова.

††††††††††† — повышением температуры, растет и количество осадков, что €вл€етс€ характерной особенностью климата Ѕур€тии. “ак июль, август €вл€етс€ самым дождливыми летними мес€цами. —очетание этих факторов привадит к снижению количество лесных пожаров в летнее врем€.

††††††††††† ¬ дальнейшем, с наступлением осени, регул€рные и обильные осадки, понижение температуры воздуха, свод€т пожарную опасность к минимуму, и к началу окт€бр€ случаи возгораний в лесу станов€тс€ единичными. ¬ итоге среднестатистическим числам окончани€ пожароопасного сезона на территории, обслуживаемой «абайкальской авиабазой, €вл€етс€ 8 -го окт€бр€.

††††††††††† »з таблиц и графиков распределени€ пожаров по мес€цам пожароопасного периода и значени€ комплексного показател€, видно, что на территории обслуживаемой «абайкальской авиабазой, максимальное количество пожаров приходитс€ на май, и составл€ет ~37% от общего числа пожаров. ƒанное обсто€тельство требует мобилизации соответствующего количества сил и средств дл€ обнаружени€ и борьбы с лесными пожарами, особенно в южной и юго-восточной част€х авиабазы, т.к. количество возгораний там наибольшее (”лан”дэнское, ’оринское, Ќовоселенчинское, Ѕигурское, «акаменское,  абанское и другие авиа отделени€).

2.3. –аспределение лесных пожаров

†††††††† по причинам возникновени€.

††††††††††† “аблица 2.3.1.

ѕричины возникновени€

Xi

Pi

1. Ћесозаготовки

2. —ельхозпалы

3. Ёкспедиции

4. ѕо вине населени€

5. ќт гроз

6. Ќе вы€снение причины

7

165

2

3605

449

19

0,002

0,039

0,0005

0,849

0,106

0,004

††††††††††† јнализ распределени€ причин возникновени€ лесных пожаров в «абайкальской авиабазе показывает, что на первом месте, с огромным отрывом от остальных причин, наход€тс€ пожары начавшиес€ по вине местного населени€. јнализ пожаров показывает, что основна€ масса данных возгораний произошла неподалеку от населенных пунктов, и, как правило, в выходные дни. “акие небрежное и халатное обращение с огнем в лесу местным населением вызвано тем, что в последнее врем€, в св€зи с резким сокращением финансировани€ отрасли, сократилась и агитационно-воспитательна€ работа с подрастающим поколением в различных учебных заведени€х и с местным населением, что повлекло за собой безответственное† поведение людей на природе.

††††††††††† ¬торой причиной возникновени€ пожаров €вилось, так называемые Усухие грозыФ. Ёто вызвано тем, что больша€ часть территории «абайкальской авиабазы имеет горный рельеф. «десь надо оговоритьс€, в насто€щее врем€ вы€вление пожаров от гроз носит субъективный характер. в св€зи с этим должна использоватьс€ система локализации молний включающа€с€ в необходимый момент.

††††††††††† Ќа третьем месте наход€тс€ пожары вызванные сельхозпалами. ќсновной причиной данного рода пожаров можно считать нарушение технологии проведени€ сельхозпалов, такие как: несоблюдение сроков проведени€, недостаточна€ контролируем ость, нехватка средств† и оборудовани€ дл€ контрол€ и р€д других причин (метеоуслови€ и т.п.).

††††††††††† „етвертое место занимают невы€сненные причины. это показывает, что «абайкальска€ авиабаза не располагает достаточными средствами дл€ расследовани€ причин пожаров, а также подчеркивает сложность определени€ причин возгораний.

††††††††††† ѕ€той и шестой причиной возникновени€ пожаров €вились лесозаготовки и экспедиции, но число данных пожаров незначительно.

††††††††††† ќписание выше распределени€ можно выразить уравнением регрессии:

–в=0,0005’1 + 0,002’2 + 0,004’3 + 0,039’4 + 0,106’5 + 0,849’6††††††††††††††††††††††††††††††††† 2.3.2.

†где: –в - веро€тность возникновени€ лесных пожаров,

††††††† ’1- возникновени€ пожаров от экспедиций;

†††††††††† 2 - возникновени€ пожаров от лесозаготовок;

††††††† ’3 - возникновени€ пожаров по невы€сненным причинам;

††††††† ’4 - возникновени€ пожаров от сельхозпалов;

††††††† ’5 - возникновени€ пожаров от гроз;

†††† †††’6 - возникновени€ пожаров по вине населени€.

0,0005; 0,002; 0,004; 0,039; 0,106; 0,849 - коэффициенты, показывающие силу вли€ни€ факторов.

2.4. —пектральные характеристики лесных горючих материалов.

††††††††††† ѕри всем многообразии лесных горючих материалов (Ћ√ћ), имеютс€ различные факторы, чрезвычайно изменчивые по времени. ќни также св€заны с влагосодержанием Ћ√ћ.

††††††††††† —уществует определенна€ зависимость спектральной отражательной способности Ћ√ћ от состо€ни€ их поверхности.  ак правило, важные поверхности обладают меньшей €ркостью по сравнению с сухими, причем степень понижени€ отражательной способности у разных образований оказалась различной.

††††††††††† ќтражательна€ способность мокрых поверхностей в 2,7 раза понижаетс€ по сравнению с сухими поверхност€ми ( в видимой части спектра). »зучение спектральной отражательной способности сухого и влажного сфагнумового мха подтверждают, что сухой мах в среднем в 2,5 раза €рче влажного.

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

††††††††††† 400††††† 500††††† 600††††† 700††††† 800††††† 900†††††††††††††††††

††††††††††† рис. 2.4.1. ќтражательна€ способность мокрых и сухих поверхностей.

††††††††††† ѕри сравнении между собой кривых отражени€ трав€ных покровов с одной стороны и лесных насаждений с другой стороны, было замечено, что в видимой части спектра кривые отражени€ некоторых видов трав€ной растительности и лесных насаждений совпадают и, следовательно, не могут быть достаточно четко разделены. “есна€ св€зь прослеживаетс€ между спектральной отражательной способностью и патологическим состо€нием лесной растительности. ƒанные о спектральной отражательной способности необходимы дл€ получени€ достоверных коррел€ционных св€зей между характером объекта и его €ркостью по спектру.

††††††††††† —пектральные отражательные характеристики природных образований несут в себе специфическую информацию о поверхности земли и €вл€ютс€ основой дистанционных методов ее исследовани€.

††††††††††† ѕоток лучистой энергии, прошедший атмосферу земли, измен€етс€ по интенсивности и спектральному составу. Ќаиболее важное значение дл€ дистанционных методов имеет отраженна€ энерги€, котора€ слагаетс€ из энергии излучени€, отраженного непосредственно поверхностью объекта, и энергией излучени€, рассе€нного внутренними структурными част€ми объекта. »нформаци€ о спектральных отражательных свойствах† объекта заложено в рассе€нной энергии излучени€. эта рассе€нна€ внутренними элементами радиаци€ - результат взаимодействи€ падающего излучени€ с внутренним содержанием объекта.

†††††††††††  ривые спектральных коэффициентов €ркости у всех древесных пород в вегетативный период имеют примерно одни и те же закономерности. Ёто характерно и дл€ нелесных и непокрытых лесом площадей.  ривые спектральной €ркости объектов неживой природы такой закономерности не имеют.

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1††††††

††††††††††† 400††††† 500††††† 600††††† 700††††† 800††††† 900

††††††††††† рис. 2.4.2.  ривые спектральной €ркости некоторых древесных пород.

1

0,75

0,50

0,25

0††††††††††††††††††††† 0,5†††††††††††††††††† 1,0†††††††††††††††††† 1,5†††††††††††††††††† 2,0

††††††††††† рис. 2.4.3.  ривые спектральной €ркости объектов неживой природы.

††††††††††† ƒл€ них характерна форма кривых коэффициентов спектральной €ркости с максимумом в зеленой зоне спектра 540нм...580нм и минимумом в сине-фиолетовом 400нм...470нм и красном 680нм...690нм зонах спектра.

††††††††††† оптические характеристики различных растений не идентичны и определ€ютс€ составом и состо€нием пигментов, растительных и покровных тканей, морфологией растени€ в целом, возрастом, экологическими услови€ми.

††††††††††† неодинаковы и отражательные свойства различных частей растений, их совокупностей. Ёти различи€ более четко выражены в узких зонах спектра. ћолодые хво€ и листь€ характеризуютс€ большей отражательной способностью.

††††††††††† –астени€, произрастающие в благопри€тных услови€х, характеризуютс€ меньшими коэффициентами €ркости, а их кривые имеют более четко выраженный характер в зеленой зоне спектра. — ухудшением условий коэффициенты €ркости растений, как правило, возрастают. Ѕолее высокие коэффициенты €ркости у растений, произрастающих в услови€х меньшей освещенности.

††††††††††† ѕоскольку оптические свойства древесных и кустарниковых пород в видимой области спектра обуславливаютс€ в основном хлорофиллом, содержащимс€ в листь€х и хвое, то в период вегетации интегральные кривые коэффициентов спектральной €ркости различных древесных пород, произрастающих в однородных лесорастительных услови€х, мало различаютс€ по форме.

††††††††††† ¬ инфракрасной области спектра различи€ в спектральной €ркости крон основных древесных пород более значительны. ѕри этом можно выделить 2-е группы древесных пород:

††††††††††† 1-€ группа - с повышенной спектральной €ркостью, когда†††††††† находитьс€ в пределах 0,6...0,7 (лиственница, осина, береза);

††††††††††† 2-€ группа - с более низким значение솆††††† (сосна, ель).

††††††††††† ¬ св€зи с этим при съемке в инфракрасной области спектра тоновые различи€ между группами древесных пород более существенны. ¬ частности, эти различи€ надежно позвол€ют различать хвойные породы от лиственных. ¬ инфракрасной зоне спектра спектральными коэффициентами €ркости существенно отличаютс€ от здоровых деревьев поврежденные вредител€ми, пожарами и сухостойные деревь€.

†††††††††††   насто€щему времени достаточно подробно изучены свойства Ћ√ћ, их роль в возникновении и распространении лесных пожаров. ѕри традиционном описании свойств Ћ√ћ, обычно определ€етс€ среднее по площади значени€ теплофизических параметров и их дисперсии.  оличественные закономерности распределени€ Ћ√ћ на поверхности почвы, как правило, не рассматриваютс€. ћежду тем, горизонтальна€ неравномерность сло€ Ћ√ћ играет важную роль при распространении лесных пожаров, особенно в тех случа€х, когда не сплошной, а разделен негоримыми разрывами. ¬ случае сплошного сло€ его структура играет заметную роль при сравнительно невысоких показател€х засухи, когда горимыми станов€тс€ только отдельные участки сло€ Ћ√ћ и распространение лесного пожара зависит от возможного перехода огн€ от одного горимого участка к другому.

†††††††††††  роме того, концепци€ свойств Ћ√ћ в значительной мере определ€ет выбор математической модели, описывающей распространение горени€х при лесных пожарах.

††††††††††† ѕерспектива достаточно полного изучени€ характеристик пространственной неоднородности Ћ√ћ св€зана с использованием дистанционных методов исследовани€ лесов. –азрабатываютс€ методики и алгоритмы обработки реализации физических полей, дл€ оценки горизонтальной структуры слоев Ћ√ћ.

2.5. –аспознавание лесных горючих материалов

†††††††† по спектральным признакам и основные принципы

†††††††† создани€ распознающей системы.

††††††††††† ¬ насто€щее врем€ при достаточном уровне развити€ дистанционных методов исследовани€, можно достаточно полно изучить пространственную неоднородность Ћ√ћ. —ейчас изучаютс€ различные физические пол€, на основе их анализа можно судить о строении и состо€нии Ћ√ћ. Ѕольшой объем информации о растительности может быть получен в инфракрасном, а также в сантиметровом диапазонах. Ќа основе анализа »  снимка получили пример оценки горизонтальной структуры слоев Ћ√ћ. Ѕыло установлено, что поле влагосодержани€ Ћ√ћ может считатьс€ однородным и изотропным, а его структура описываетс€ уравнением нормированной автокоррел€ционной функцией:

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 2.5.1.

гд円† ,†††† ,††††† 膆†† - координаты текущей и фиксированной точек на плоскости;

†††††††††††††††† =1,5솆 - показатель затухани€;

††††††††††† †††† =9,2솆 - период пространственной периодической составл€ющей пол€.

††††††††††† Ёта функци€ позвол€ет определить наиболее характерные пространственные величины, которые присутствуют в случайном процессе излучени€ леса. –аспознающа€ система производит серию измерений образа подлежащего классификации и сравнивает эти измерени€ с набором Утипичных образовФ в Условаре образовФ. —овпадение или наиболее близкое совпадение с элементом словар€ дает желающую классификацию.

≈стественны醆†††††††† –ецептор††††††††††††††††††††††††††††††  лассификатор

объект††††††††††††††††††††††† (датчик)†††††††††††††††††††††††††††††††† (блок прин€ти€ ††††††††††††††††††† –езультат

††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† решени€)†††††††

††††††††††† рис. 2.5.1. ћодель системы распознавани€ Ћ√ћ по спектральным признакам.

††††††††††† ¬ыход рецептора - набор n измерений, каждое из которых относитс€ к одному из каналов сканера, которые делаютс€ одновременно. Ћюбой объект в пространстве может быть представлен n - компонентным вектором измерений х, х=[†† ], где хi соответствует измерению в i-ом канале сканера. ††††††††  лассификатор относит вектор измерений к одному из множеств предварительно определенных классов. «адача проектировани€ классификатора образов состоит вначале из разбиени€ пространства измерений (лесных горючих материалов) на области решени€ так, чтобы каждый тип Ћ√ћ относилс€ к данному различному классу, который может отождествл€ть любой вектор измерений как принадлежащий к классу, соответствующему той области решени€, в которую он попадает.

††††††††††† ѕусть мы имеем m классов горючих материалов и определены соответствующие этим классам области решени€. ѕусть мы можем найти множество функции ’, называемых дискриминантными, которые обозначи솆†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† , обладающими теми свойствами, чт†††††††††††††††† имеет большее значение, чем все стальные дискриминантные функции, вс€кий раз, когда ’ - точка в i-ой области решени€. ≈сли мы хотим классифицировать любую точку ’и, то есть определить, к какой области решени€ она относитс€, то нам надо вычислить тольк†††††††††††††††††††††††††††† .

“очка ’и принадлежит к классу имеющему наиболее значени円††††††††††† . ѕравило классификации заключаетс€ в следующем:

††††††††††† пусть Wi обозначает i-ый класс; решаем, чт†††††††††††† , если и только есл膆†††††††††††††††††† дл€ всех j=1,2...m. ƒействительно две дискриминантные функции могут иметь равные значени€ только в точках, лежащих на границе раздела областей решени€. ƒл€ этих случаев определ€ем правила разрешени€ неопределенности.

††††††††††† ƒискриминантные функции вычисл€ют на основе информации, выделенной из набора обучающих образов, то есть векторов измерений с известной классификацией, которые считаютс€ типичными представител€ми интересующих нас классов. обучающа€ процедура проста и выполн€етс€ автоматически, но сходимость к решению гарантирована только тогда, когда обучающиес€ образы разделимы линейной границей. Ќо когда классы образов перекрываютс€, данный метод не подходит. ѕоэтому дл€ этих случаев используетс€ статистический подход дл€ распознавани€ Ћ√ћ в силу р€да горючих материалов дл€ классификации спектральных измерений с неизвестной идентификацией.

††††††††††† ≈сли число возможных значений данных велико, дл€ записи в пам€ть Ё¬ћ гистограммы может потребоватьс€ очень много места. „исло €чеек пам€ти, необходимых дл€ записи n-мерной гистограммы, в которой каждое измерение может принимать – значений, равно –n. ќдин из способов разрешени€ этой трудности - предположить, что функци€ распределени€ веро€тностей может быть адекватно аппроксимирована кривой, имеющей простую функциональную форму, например, нормальной функцией плотности веро€тностей. ‘ункци€ распределени€ веро€тностей дл€ класса i, оцененна€ по обучающим выборкам имеет вид:

††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† †††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 2.5.2.

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† - оценка дисперсии;

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† - оценка математического ожидани€.

††††††††††† —делав такое параметрическое предположение о том, что функци€ веро€тности любого класса может быть аппроксимирована нормальной функции плотности, мы должны хранить в Ё¬ћ вместо всей гистограммы только математическое ожидание и дисперсии каждого класса. »спользование матричной записи [ ], позвол€ет получить очень компактное выражение формул двухмерной или n-мерной функции плотности веро€тностей. ƒл€ общего случа€ n-мерных данных:

††††††††††† “огда многомерна€ n-мерна€ функци€ плотности может быть записана так:

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 2.5.3.

гд円†††† ’ - вектор данных;

††††††††††† Ui - вектор математического ожидани€;

††††††††††† †††† - ковариационна€ матрица дл€ класса i;

††††††††††† †††† - определитель ковариационной матрицы††††† ††;

††††††††††† †††† - траксионированный вектор (’-Ui).

††††††††††† ѕредполага€, что n-мерна€ гистограмма частотного определени€ дл€ каждого класса допускает аппроксимацию многомерной нормальной функцией плотности, мы получаем возможность описать классы Ћ√ћ с помощью их векторов математических ожиданий и ковариационных матриц. ќднако при использовании этого предположени€ нужно уделить внимание двум вопросам.

††††††††††† ¬о-первых, при обучении образов должны быть адекватные обучающие выборки, позвол€ющие оценить математические ожидани€ и ковариационные матрицы каждого класса Ћ√ћ.

††††††††††† ¬о-вторых, имеютс€ случаи, когда это предположение отвергаетс€ с полной очевидностью.

††††††††††† ѕусть мы имеем m классов горючих материалов. ѕусть –(’/Wi) - функци€ плотности веро€тностей, завис€ща€ от вектора ’, при условии, что ’ принадлежит горючим материалам класса i. ѕусть –(Wi) - априорна€ веро€тность класса i, то есть веро€тность наблюдени€ образа из класса i, независимо от любой другой информации.

††††††††††† –ешающее правило по максимуму правдоподоби€. ѕримем решени円††††† ††††††††, если и тольк††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† дл€ всех j=1,2...m †††††††††††††††† 2.5.4.

Ќабор произведени醆††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† , образует набор дискриминантные функций, а теперь определим эти функции. ƒл€ начала определим множество функций дл€ m классоↆ††††††††††††††††††††††††† ; j=1,2...m, гд円†††††††††††††††† - потери вызванные классификацией образов из класса j в классе i. ќсновна€ наша задача - минимизаци€ средних потерь дл€ всего набора предсто€щих классификаций или байесовска€ оптимальна€ стратеги€. ƒл€ данного типа горючих материалов ’ средние потери при отнесении ’ к классу i вычисл€ем по формуле:

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 2.5.5.

гд円††††††††††††††† - условна€ веро€тность того, что ’ принадлежит классу j.

—оотношение между совместными и условными веро€тност€ми

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 2.5.6.

ѕодставив выражение 2.5.6. в 2.5.5., имеем

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 2.5.7.

Ёто выражение приводит к набору дискриминантные функций, если применить† три правила:

††††††††††† 1. ћинимизаци€ набора функций эквивалентна максимизации тех же функций с обратным знаком;

††††††††††† 2.ѕодход€щий набор функций потерь

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 2.5.8.

то есть стоимость равна 0, при правильной классификации и равна 1, при ошибке;

††††††††††† 3. ≈сли {††††††††††††††††††††††††††† } - набор дискриминантные функций, то применение любой монотонной функции к этому набору дает эквивалентный набор дискриминантных функций {††††††††††††††††††††††††††††††††††††† }, то есть использование любого из этих наборов приводит к одинаковым результатам классификации.

††††††††††††††††††††††† Ѕайесовска€ оптимальна€ стратеги€ требует прин€ти€ классификационных решений, минимизирующих 2. .7.≈сли применим правило 1, то эквивалентной стратегией будет минимизаци€ вз€того с обратным знаком уравнени€ 2.5.7.

††††††††††† ѕусть†††††††††††††††††††††††††††††††††† †††††††††††††††††2.5.9. и пусть стратеги€ классификаций заключаетс€ в том, что ’ относитс€ к классу i, дл€ которого

максимальна. »спользу€ правила 2 и 3 упростим 2.5.9. ѕрежде всего, подставл€€ Унуль единичнуюФ функцию потерь в 2.5.8., получи솆†††††††††† ††

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 2.5.10

ѕри любом заданном ’ величина –(’)=const, что дает эквивалентный набор дискриминантных функций

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 2.5.11

ѕростой закон веро€тности дает

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 2.5.12

что можно представить как

††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† , или

подставл€€ полученный результат в 2.5.11, получи솆††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† , поскольку –(’)=const при фиксированном ’ преобразует это выражение к требуемому набору дискриминантных функций

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 2.5.13

≈сли функции распределени€ веро€тностей, св€занные с классами горючих материалов, представл€ют собой многомерные нормальные функции плотности, то дискриминантные функции выражаютс€ так:

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 2.5.14

††††††††††† —истема распознавани€ образов классифицирует каждый класс горючих материалов, представленных ей, в один из классов, дл€ распознавани€ которых она была создана, то есть в один из классов, дл€ которого была определена дискриминантна€ функци€, Ќо при дискриминантнном зондировании имеетс€ некоторое число точек, принадлежащих классификацируемой области, которые не относ€тс€ ни к одному из этих классов. ’от€ эти точки не могут быть классификацированы из-за отсутстви€ дискриминантной функции, классификатор можно заставить обнаружить их, если спектрально они заметно отличаютс€ от точек действительных классов. Ёто выполн€етс€ с помощью так называемого метода установлени€ порога, в котором значение веро€тности –(’/Wi) сравниваетс€ с порогами, заданным нами. ≈сли значение веро€тности меньше порогового значени€, то точка данных относитс€ к классу отказов.

рис.2.5.2. ”становление порога.

††††††††††† ќдной из причин использовани€ статистических методов в применении распознавани€ образов при дистанционных исследовани€х €вл€етс€ возможное перекрывание классов Ћ√ћ, подлежащих квалификации. ќсновна€ цель этих методов - минимизировать веро€тность ошибки. котора€ может служить критерием дл€ создани€ эффективного классификатора.

††††††††††† ¬еро€тность ошибки мы определ€ем так. ѕусть мы имеем одно доступное дистанционное измерение. Ќаша задача разделить два класса Ћ√ћ, имеющих функции плотностей веро€тносте醆††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† . ”множа€ значени€ кривых

†††††††††††††††††††††††††††††††††† на априорные веро€тности этих классов Ћ√ћ, определим веро€тность ошибки по формуле:

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 2.5.15

гд円†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† составл€юща€ ошибки ≈12 - веро€тность, св€занна€ с классификацией наблюдений в класс1, когда они в действительности они принадлежат классу 2; ≈21 - веро€тность классификации наблюдений, принадлежащих классу 1, в классе 2.

Ќагл€дно веро€тность ошибки распознавани€ изображена на рис.2.5.3.

рис. 2.5.3. «аштрихованна€ область отражает веро€тность ошибки.

††††††††††† ѕусть стоимость использовани€ всех доступных каналов сканера слишком высока и, кроме того, разумный выбор некоторого поднабора каналов обеспечит достаточную точность классификации, эта операци€ получила название - отбор признаков. ¬ыбор каналов осуществл€етс€ следующим образом. –ешение этой задачи требует сравнени€ альтернативных поднаборов измерений спектральных признаков на основе оценки качества классификации, которую они могут обеспечить. —равнивать необходимо на основе веро€тности ошибки классификатора, а также принима€ во внимание стоимость классификации Ћ√ћ. ¬еро€тность ошибки тесно св€зана с областью, лежащей ниже функции распределени€ веро€тностей в зоне перекрыти€.  оличественной мерой степени разделени€ функций плотности служит нормализованное рассто€ние, определ€емое по формуле:

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† ††††††††††† 2.5.16

где dнорм - мера статистической разделимости классов Ћ√ћ.

„ем больше статистическа€ разделимость классов, тем меньше веро€тность ошибки. Ѕолее эффективной мерой статистической разделимости €вл€етс€ J-M рассто€ние и определ€етс€ по формуле:

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† †††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 2.5.17

J-M рассто€ние - мера средней разности между функци€ми плотности дл€ двух классов, разумный способ измерени€ разделимости классов Ћ√ћ. ѕусть классы горючих материалов имеют нормальные функции плотности, тогда 2.5.17 приведем к виду:

††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† †††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 2.5.18

гд円††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 2.5.19

„лен с отрицательной экспонентой в уравнении 2.5.18 дает экспоненциально уменьшающийс€ вес возрастающим разност€м между функци€ми плотности классов горючих материалов. ¬ результате J-M рассто€ние имеет УнасыщающееФ поведение.

рис. 2.5.4. J-M рассто€ние и веро€тность правильного распознавани€

††††††††††††††††† как функции нормализованного рассто€ни€.

††††††††††† а - J-M рассто€ние J;

††††††††††† б - веро€тность правильного распознавани€ –с (%).

††††††††††† Ёффект с отрицательной экспонентой, котора€ позвол€ет приобретать J-M рассто€нию насыщающее поведение, позвол€ет использовать J-M рассто€ние дл€ распознавани€ многих классов Ћ√ћ.

J-M рассто€ние позвол€ет определить границы веро€тности ошибки, например дл€ двух классов горючих материалов с равными априорными веро€тност€ми.

††††††††††† ¬еро€тность ошибки ограничиваетс€

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 2.5.20

††††††††††† »сходна€ информаци€ может содержать много информации, не принос€щей пользы в процессе классификации и даже затрудн€ющей его. Ёто дл€ нас шум. ¬ыделение признаков выполн€ет две функции:

††††††††††† - отделение полезной информации от шума;

††††††††††† - сокращение размерности данных с целью упрощени€ вычислений, ††††††††††† ††††††††††† выполн€емых классификатором.

††††††††††† ѕринима€ во внимание, что врем€, необходимое дл€ выполнени€ умножений, дает подавл€ющий вклад в общее врем€ каждой классификации, врем€ классификации пропорционально (n+1)х n,

где n - размерность данных.

††††††††††† »спользование блока выделени€ признаков дает значительное сокращение стоимости классификации.

≈стественны醆†††††††† –ецептор†††††††††††††††††† Ѕлоꆆ††††††††††††† Ѕлоꆆ†

объект††††††††††††††††††††††† (датчик)†††††††††††††††††††† выделени円†† прин€т舆††††††††††††††††† –езультат

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† признакоↆ††† решени€

рис. 2.5.5. ћодель системы распознавани€ образов с блоком выделени€ признаков.

††††††††††† —уществует три метода выделени€ признаков при распознавании различных классов Ћ√ћ:

††††††††††† - подмножества;

††††††††††† - отношени€;

††††††††††† - линейные комбинации.

††††††††††† ѕодмножества: нахождение подмножеств признаков - просто отбор признаков, блок выделени€ признаков передает m измерений, подавл€€ оставшиес€.

††††††††††† ќтношени€: в этом случае каждый компонент вектора признаков - отношение двух измерений образа, то есть

††††††††††† Ћинейные комбинации: каждый из m компонентов вектора признаков (m

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 2.5.21

где вс円†††††††† - константы.

ƒл€ записи 2.5.21 можно использовать векторное (матричное) обозначение:

Ёти методы выделени€ признаков, которые используютс€ дл€ построени€ блока выделени€ признаков системы распознавани€ образов относительно просты и снижают стоимость системы распознавани€ лесных горючих материалов по спектральным признаком.

2.6. ¬ыбор диапазонов спектра изучени€.

††††††††††† Ћесной пожар представл€ет собой очень мощный и сложный источник изучени€, точный расчет интенсивности спектрального состава которого, представл€ет весьма сложную теоретическую задачу. ¬ большинстве случаев лесные пожары в начальной стадии нос€т низовой характер, т.е. сгорают: суха€ трава, лесна€ подстилка из опавших листьев, хвои и сучьев, подрост и подлесок. ¬ысота пламени в этих случа€х достигает 2-3м, при ширине гор€щей кромки 0,5-1,5м. “емпература пламени колеблетс€ в пределах 600-1200о— на кромке пожара, охватывающей по периметру выгоревшую площадь с температурой 80-120о—.

††††††††††† ¬ лесном пожаре можно выделить по крайней мере четыре изучающих компонента, имеющих различный спектральный состав излучени€: раскаленную твердую поверхность гор€щей древесины, угли, плам€ и дым. ¬се они внос€т свой вклад в суммарный спектральный состав изучени€ лесного пожара, но вклад каждого компонента различен.

††††††††††† –аскаленна€ поверхность гор€щей древесины (1400-1500 ) и угли имеющие различную температуру - это источники с непрерывным распределением энергии излучени€ по спектру, т.е. по длинам волн. ѕлам€ же лесного пожара весьма сложный источник излучени€, имеющий полосовую структуру распределени€ энергии по длинам волн. »злучаема€ пламенем энерги€ приходитс€ главным образом на длины волн, соответствующие полосам поглощени€ веществ, содержащихс€ в пламени. ѕродукты, выдел€емые при сгорании древесины ( в основном это вод€ные пары и углекислый газ), имеют в ближней инфракрасной (» ) зоне спектра несколько характерных полос поглощени€ с центрами на длинах волн пор€дка: 1,3; 1,87; 2,7; 3,6; 6,3 мкм дл€ воды, и 2,7 и 4,3 мкм дл€ углекислого газа.

††††††††††† »нтенсивность каждой спектральной полосы мен€етс€ в зависимости от температуры пламени.  роме того внутри пламени имеютс€ несгоревшие частицы, дающие в дополнение к полосовой структуре непрерывную составл€ющую излучени€ как в видимой, так и в »  зонах спектра. —уммарный полосовой состав излучени€ пламени весьма сложен и непрерывно измен€етс€ во времени, поскольку из-за турбулентности —реды в зоне горени€ наблюдаютс€ различные его участки.

††††††††††† “аким образом на непрерывную составл€ющую изучени€ раскаленной древесины и углей накладываетс€ случайна€ полосова€ составл€юща€ пламени.

††††††††††† Ќаконец, последний излучающий компонент - дым (совокупность остывающих твердых мелких частиц, взвешенных в нагретом воздухе), также €вл€ютс€ с непрерывным спектром. “емпература дыма значительно ниже температуры пламени, поэтому собственное излучение этого компонента расположена только в инфракрасной части спектра. ƒымы рассеивают и поглощают более коротковолновое излучение пламени, углей и гор€щей древесины. »з-за присутстви€ дыма интенсивность излучени€ и спектральный состав излучени€ лесного пожара €вл€ютс€ сложными функци€ми измен€ющимис€ во времени и завис€щими от многих факторов.

††††††††††† »сследование характеристик »  излучени€ лесного пожара и его отдельных элементов €вл€етс€ исходным звеном в процессе создани€ аппаратуры дистанционного обнаружени€ лесных пожаров. Ћюбой процесс происходит на основе использовани€ определенных законов. ¬ данной дипломной работе необходимо рассмотреть† законы излучени€ в инфракрасной области спектра и пропускание этого излучени€ атмосферой »злучение абсолютно черного тела описываетс€ следующими законами:

††††††††††† I «акон ѕланка - определ€ет теоретически распределение энергии в спектре излучени€

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 2.6.1.

где ††††† - спектральный радиационный выход энергии;

††††††††††† - излучательна€ способность (коэффициент излучени€), безразмерна€ величина;

††††††††††† - перва€ константа излучени€, 3,7413х108 ¬т х мкм4/м;

††††††††††† - длина волны излучени€, мкм;

††††††††††† - втора€ константа излучени€ - 1,4388х104 мкм х  ;††††

††††††††††† - абсолютна€ температура излучени€,  .

ѕ «акон —тефана - Ѕольцмана

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 2.6.2.

гд円†††† - радиационный выход энергии;

††††††††††† - посто€нна€ величина - 3,14;

††††††††††† - посто€нна€ излучени€ —тефана-Ѕольцмана,††††† =5,6693х10-8 ¬т/м2 х  4.

Ў «акон —тефана Ѕольцмана-ѕланка

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 2.6.3.

где ††††† - интегральна€ плотность излучени€ ј„“;

††††††††††† - посто€нна€ излучени€ ѕланка.

††††††††††† ѕри прохождении через земную атмосферу тепловое излучение поглощаетс€ и рассеиваетс€ молекулами газа, скоплени€ми молекул (аэрозол€ми) и парами воды. Ќиженазванные молекулы поглощают »  излучение в полосах спектра с центрами, соответствующими указанными длинам волн (перечислены в пор€дке важности): воды (2,7; 3,2; 6,3 мкм), углекислого газа (2,7; 4,3; 15 мкм); озона (4,8; 9,6; 14,2 мкм), закиси азота (4,7; 7,8 мкм), окиси углерода (4,8 мкм) и метана (3,2; 7,8 мкм). Ќаиболее сильно излучение поглощаетс€ парами воды, углекислым газом и озоном. ѕолосы с центрами 2,7 и 15 мкм (—ќ2) и с центром 6,3 мкм (вод€ной пар), поглощающие излучение, ограничивают пропускание излучени€ атмосферой в диапазоне длин волн 2-20 мкм, определ€€ положение двух окон прозрачности: 3,5-5 и 8-14 мкм. Ќа данных длинах волн коэффициент пропускани€ атмосферы определ€етс€ законом Ѕцера Ћамберта

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 2.6.4.

где L - дальность от объекта излучени€ до объекта измерени€ этого излучени€, м.

††††††††††† ѕри этом выбор более узкого спектрального интервала 3,5-4 мкм или 4,5-5 мкм, позвол€ет избежать вли€ние полос поглощени€ Ќ2ќ и —ќ2 с центрами соответственно 3,2 и 4,3 мкм.

††††††††††† Ќеобходимо отметить, что тепловое излучение при земной температуре состоит из собственного излучени€, обусловленного переходами между колебательными и вращательными энергическими излучени€ми от других нагретых источников. ƒл€ обнаружени€ объекта необходима разница в температуре между фоном и объектом, котора€ регистрируетс€ приемниками.

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 2.6.5

где —R - радиационный контраст, безразмерна€ величина;†

††††††††††† - радиационный выход энергии объекта;

††††††††††† - радиационный выход энергии фона;

разница лишь в единицах измерени€

рис. 2.6.1. –адиационный контраст в диапазоне 8-14 мкм

††††††††††† ††††† в зависимости от разности температуры объекта и фона.

††††††††††† «начен舆††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† , вычисленные при значени€х окружающей температуры 300  и разности температур объекта и фона††††††††††††††††††††† , дл€ двух используемых окон прозрачности атмосферы:

—пектральный диапазон, мкм

3,5-5

8-14

5,56 х 10-4

1,72 х 10-2

7,87 х 10-4

1,99 х 10-2

2 х 10-5

2,62 х 10-4

0,172

0,074

рис. 2.6.2.«начение производной спектральной плотности потока излучени€,

†††††††††††††††† соответствующей закону ѕланка, по температуре фона, “в.

††††††††††† Ёнерги€ »  части спектра в сотни раз превышает энергию, излучаемую лесным пожаром в видимой части спектра. “ак раскаленна€ поверхность древесины в видимом диапазоне спектра излучает всего 0,1%, а 99,9% приходитс€ на инфракрасную часть. ќстывающие угли излучают в видимом диапазоне около 0,002% энергии, а в »  99,998%, то есть практически всю энергию. »злучение дыма целиком расположена в »  части спектра, поэтому дл€ обнаружени€, с искусственных спутников, лесных пожаров, используетс€ инфракрасна€ аппаратура.

††††††††††† ќценка помехозащищенности космической »к аппаратуры, предназначенной дл€ обнаружени€ лесных пожаров, дл€ простейшей амплитудной селекции приведена в статье јрцыбашева ≈.—. и др. У»нфракрасна€ съемка лесных пожаров с высотных самолетов и искусственных спутников «емлиФ, результаты этой оценки приведены в таблице 2.6.1.

††††††††††† ѕри расчетах степени черноты принимались равными: дл€ кромки лесного пожара 0,3-0,4; внутри кольца 0,9-0,95; фона - 0,8. ¬нешний диаметр пожара 100м считалс€ посто€нным.  оэффициент запаса 4.

†††††††††††††††††††††††††††††††††† ††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† “аблица 2.6.1.

¬ысота орбиты, км

“емпера-тура кромки пожара, о

“емпера-тура внутри кольца, о

“емпера-тура фона, о

Ўирина кромки,м

Ћинейное разреше-ние на «емле,м

ѕорогова€ чувстви-тельность аппарату-ры,

¬т х см х √ц-1/2

¬еро€т-ность ложных тревог

ƒиаметр объектива,мм

200

200

200

400

400

400

600

1200

1200

600

600

1200

80

120

120

80

80

120

40

10

10

40

40

10

2

2

1

2

1

1

400

400

400

800

800

800

10-9

10-9

10-9

10-12

10-12

10-12

10-5

10-5

10-5

10-4

10-4

10-4

300

300

300

300

300

300

†††††† –асчеты показали, что использование »  аппаратуры с многоэлементными приемниками лучистой энергии с числом площадок 30, при пороговом потоке 10-11 ¬т х см-1 х √ц-1/2, позволит обеспечит высокое значение веро€тности правильного обнаружени€ слабых и интенсивных лесных пожаров с космических высот.

††††††††††† ћногоканальна€ »  аппаратура способна на основе анализа спектрального состава излучени€ не только обнаруживать сам факт лесного пожара, но и в какой-то мере распознавать его фазу (возгорание, развитие и угасание).

††††††††††† ÷елесообразность применени€ »  аппаратуры, устанавливаемой на носител€х космического или авиационного типа в том, что эта аппаратура способна обнаруживать лесные пожары и устанавливать степень пожарной опасности. ќна может работать в светлое врем€ суток, по отражаемому† солнечному свету и в темное врем€ суток, по излучению теплового пол€ подстилающей поверхности.

††††††††††† ¬озникновение лесного пожара в различных районах (в нашем случае в «абайкальской авиабазе) можно с определенной веро€тностью предсказать до его по€влени€ по погодным услови€м и состо€нию лесных горючих материалов. ј так же, исход€ из того, что множество лесных пожаров, в засушливых (степных) районах лесов Ѕур€тской республики, возникает от УсухихФ гроз, а по информации, получаемой со спутников, можно наблюдать за глобальным развитием и перемещением грозовой де€тельности над названным районам, с определенной веро€тностью можно предсказать это возникновение очага загорани€.

††††††††††† »зложенный материал позвол€ет оценить все особенности лесных пожаров и инфракрасной аппаратуры дл€ их обнаружени€ и на основании спектральной интенсивности излучени€ пожара и окон прозрачности атмосферы выбрать три рабочих диапазона спектра излучени€: 0,58-1,1 мкм; 3,55-5,0 мкм; 8-14 мкм.

√Ћј¬ј† 3

ѕ–ќ≈ “  ќ—ћ»„≈— ќ… —»—“≈ћџ

†††††††††††

3.1. “ребовани€ к космической системе охраны лесов от пожара.

†††††††††††  осмическа€ система контрол€ и охраны лесов должна обеспечивать получение информации о пожарной опасности в лесах охран€емой территории, об обнаруженных лесных пожарах и динамике их развити€, о состо€нии и качестве лесов. ƒл€ определени€ степени пожарной опасности, в соответствии с показателем Ќестерова, необходимы данные о температурном режиме земной поверхности и атмосферы, наличии лесных горючих материалов (Ћ√ћ) и их состо€нии - все эти параметры могут быть определены по результатам космической съемки земной поверхности.

††††††††††† ƒл€ решени€ задач оценки состо€ни€ лесов в зоне обслуживани€ «абайкальской авиабазой (Ѕур€ти€) и прогнозировани€ пожарной опасности в данном районе, космическа€ система контрол€ и охраны лесов от пожаров должна удовлетвор€ть следующим требовани€м:

††††††††††† 1. ¬ области создани€ и эксплуатации космических аппаратов - носителей регистрирующих систем: повышение надежности функционировани€ космических систем и увеличение их ресурсов, включа€ жесткие требовани€ к габаритам, массе, потребл€емой мощности, учитыва€ сложные услови€ эксплуатации, такие как вибрации, значительные ускорени€, перепады температуры, воздействие радиации и т.д. ƒл€ обнаружени€ и слежени€ за крупными пожарами целесообразно использовать космические аппараты, располагаемые на геостационарных орбитах.  омплекс космических аппаратов должен обеспечивать получение изображени€ всего земного шара одновременно.

††††††††††† 2. ¬ области регистрирующих систем: создание комплекса регистрирующих систем, имеющих возможность работать при низких уровн€х освещенности и в широком диапазоне изменени€ освещенности, обеспечивающих пользователей всей необходимой информацией, в соответствии с их за€вками и требовани€ми; регистрирующа€ система должна иметь сравнительно узкую рабочую полосу частот, занимаемую сигналом и соответственно, высокую помехозащищенность; необходимо достижение высокого уровн€ автоматизации управлени€ работой регистрирующих систем.

††††††††††† ¬ли€ющие на информативность изображений показатели регистрирующих систем могут быть разделены на 2 группы:

††††††††††† I-оптические показатели: спектральна€ чувствительность, количество воспроизводимых градаций €ркости и однородность их воспроизведени€ по полю изображени€, четкость изображени€ и др.

††††††††††† ѕ - геометрические показатели: размер изображени€, формат апертуры, мгновенное и общее поле зрени€, захват на местности, нелинейные и геометрические искажени€, разрешающа€ способность на местности и др.

††††††††††† —ъемка «емли требует обеспечени€ дл€ изображени€ заданной (как правило высокой) разрешающей способности. ѕод разрешением на местности понимаетс€ минимальный размер элемента местности, который разрешает аппаратура.

††††††††††† ќсновные трудности наблюдени€ за лесными пожарами из космоса - зависимость аппаратуры от облачности и дымовых образований.

††††††††††† јппаратура должна обеспечить заданный уровень веро€тности обнаружени€ лесных пожаров.   числу задач, которые должна решать регистрирующа€ аппаратура следует в частности отнести: изучение снежного покрова и его состо€ни€ в зависимости от различных природных и антропологенных факторов; оперативна€ оценка состо€ни€ растительного покрова; изучение облачного покрова в научных и прикладных цел€х, в том числе определение состо€ни€ облачности дл€ организации искусственным путем осадков в районе массовых пожаров; обнаружение и контроль развити€ лесных пожаров и оценка ущерба.

††††††††††† 3. ¬ области систем и средств передач данных: создание надежных и емких носителей данных; создание надежных средств приема-передачи данных с использованием различных каналов св€зи; повышение пропускной способности каналов передачи данных (большого количества информации, содержащейс€ в одном кадре изображени€); разработка дл€ этой цели методов сжати€ данных.

††††††††††† 4. —истема космических летательных аппаратов должна обеспечить определенную заданную оперативность и периодичность получени€ информации. ќперативность определ€етс€ временем от момента обнаружени€ до момента прин€ти€ решени€ о выделении необходимых сил и средств дл€ тушени€ пожара (до 30 мин). ѕериодичность получени€ информации должна составл€ть: при наблюдении за состо€нием леса в районах с повышенной возгораемостью пожароопасный сезон - не менее 4-х раз в сутки; при наблюдении за динамикой развити€ пожаров и прин€ти€ решений дл€ борьбы с ними - каждые 1-2 суток.

3.2. ѕараметры приемников »  излучений.

†††††††††††  аждый приемник инфракрасных излучений (» ) €вл€етс€ преобразователем подающих на него лучистой энергии в электрический сигнал.

††††††††††† ¬ таких устройствах все количественные параметры непосредственно св€заны с достаточно отчетливым выделением электрического сигнала на фоне возникающих в преобразующем устройстве шумов. “аким образом, успешна€ передача приемником информации о прин€том им лучистом потоке определ€етс€ соотношением сигнал - шум. »менно уровень шумов определ€ет главный параметр приемников излучений - пороговую чувствительность.

††††††††††† - ѕорогова€ чувствительность [‘пор] - определ€етс€ минимальным значением сигнала, различаемого на фоне шумов ћЁЎ=‘пор=»ш-2, где »ш - напр€жение шума.

¬ этом случае полезный сигнал уже не различаетс€. ѕорогова€ чувствительность ‘пор [ћЁЎ] измер€етс€ в ¬аттах, отнесенных к единичной полосе пропускан舆†††††††††††††††††††† .

††††††††††† - ”ровень напр€жени€ шумов на выходе приемника [среднеквадратичное значение »ш-2].

††††††††††† - »нтегральна€ чувствительность (коэффициент преобразовани€ S) - есть отношение электрического сигнала на выходе приемника »с, к суммарному лучистому потоку ‘, подающему чувствительный элемент приемника: S=»с/‘†††††††††††††††††††††††† 3.2.1.

¬еличину S измер€ют в ¬ х ¬т-1. „ем больше значение интегральной чувствительности приемника, тем меньшим может быть выбран коэффициент усилени€ усилительного устройства.

††††††††††† - —пектральна€ чувствительность S(† ), представл€ет собой коэффициент преобразовани€ приемником монохроматических лучистых потоков ‘ , завис€щий в общем случае от длины волны †††††:

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 3.2.2.

††††††††††† - ќтносительна€ спектральна€ чувствительность приемника S († ):

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 3.2.3.

††††††††††† - ѕлощадь чувствительного элемента

S и ‘ возрастают обратно пропорционально аn.

††††††††††† - ќбнаружительна€ способность ƒ*, это величина, обратна€ пороговой чувствительности приемника, измеренной пр膆††††††† =1 √ц, и приведенна€ к единичной площадки чувствительного элемента

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 3.2.4

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 3.2.5.

где W† - спектральна€ плотность потока излучени€ или ћ†† - спектральный радионный выход.

¬т

10-5

10-6

10-7

10-8

††††††††††††††† 0††††††††† 1000††† 2000††† 3000††† 4000††† 5000††† 6000††† 7000†††††††††††††††  

рис. 3.2.1. «ависимость пороговой чувствительности ‘пор

††††††††††††††††† сернисто-свинцового фоторезистора от температуры “ излучател€.

††††††††††† ¬ общем случае приемник излучений селективен, то есть чувствительность его распределена по спектру сообразно с его спектральной характеристикой† (чувствительностью) S .

3.3. ƒетекторы излучени€.

††††††††††† ƒетекторы излучени€ - решающие части любой системы дистанционного зондировани€. —пектральные компоненты излучени€, полученные оптической части системы, попадают в детекторы излучени€ и перевод€тс€ в форму, подход€щую дл€ преобразовани€ из в данные. ѕрирода детекторов излучени€ в системе дистанционного зондировани€ оказывает значительное вли€ние на качество получаемых данных. Ќеобходимо, чтобы аналитик представл€л, как вли€ют на качество данных различные детекторы излучени€, чтобы отклонени€, вызванные детекторами, не принимались за аномалии объектов.

††††††††††† ‘отонные и тепловые детекторы.

††††††††††† ќбычно используемые в дистанционном зондировании детекторы излучени€ дел€тс€ на две обширных класса: фотонные и тепловые.

††††††††††† “епловой детектор существенно измен€ет свою температуру в ответ на падающее излучение, и в большинстве случаев его электрического сопротивление - функци€ температуры.

††††††††††† ѕреимущество тепловых детекторов в том, что их отклик не зависит от длины волны падающего излучени€, они реагируют на излучение всех длин волн. Ќедостаток в том, что тепловой детектор вообще не способен на быстрый отклик быстро мен€ющемус€ входному излучению и, как правило, менее чувствителен, чем фотонный детектор.

††††††††††† —ледует отметить, что фотонные детекторы способны на быстрый отклик поступающего излучени€ и поэтому часто используютс€ в схемах детектировани€ систем дистанционного зондировани€. ѕо существу, фотонные детекторы основаны на том принципе, что приход€щее излучение возбуждает носители электрических зар€дов заставл€€ их переходить с одного энергетического уровн€ кристаллической решетки детектора на другой. —читают, что носители зар€дов, занимающие нижние энергетические уровни, наход€тс€ в валентной зоне кристаллического детектора. ≈сли носитель зар€да возбуждаетс€ и переходит на такой энергетический уровень, что он может свободно двигатьс€ по всей кристаллической структуре детектора, говор€т, что он находитс€ в зоне проводимости. ¬следствие квантово-механических свойств прибора носитель зар€да переходит с энергетического уровн€ валентной зоны на энергетический уровень зоны проводимости через УзапрещеннуюФ энергетическую зону. Ќа рисунке 3. †.1. дано схематическое представление такой структуры энергетических зон.

рис. 3.3.1. —хема энергетической зоны фотонного детектора.

††††††††††† ≈сли рассматривать излучение с точки зрени€ квантовой механики, то можно говорить, о нем как о волновом или корпускул€рном. –ассматрива€ излучение с точки зрени€ его волнового характера, мы говорим о длине волны. ќднако рассматриваема€ излучение как корпускул€рное, мы говорим о УчастицахФ, называемых фотонами, каждый фотон обладает энергией, равной h†† , где h- посто€нна€ ѕланка,†††††††† - частота излучени€. Ётот двойственный характер излучени€ - один из основных принципов современной физики.

†††††††††††  огда фотон (или квант) излучени€ попадает на фотонный детектор, носитель электрического зар€да выбиваетс€ из валентной зоны и переходит в зону проводимости вс€кий раз, когда h†† больше или равно ≈g, где Eg - Урассто€ниеФ в энергетическом смысле между валентной зоной и зоной проводимости. “очнее, фактически получаетс€ два носител€ зар€дов. ќдин† из них, носитель положительного зар€да (УдыркаФ), остаетс€ на энергетическом уровне валентной зоны, носитель отрицательного зар€да (электрон) двигаетс€ в зону проводимости. оба эти носител€ зар€дов способствуют образованию в фотонном детекторе электрического сигнала. ѕоскольку электрон перемещаетс€ в зону проводимости только тогда, когда приход€щий фотон имеет энергию h† , большую или равную ≈g, то детектор поглощает излучение и €вл€етс€ непроницаемым дл€ этого излучени€.

††††††††††† ќтклик фотонного детектора пропорционален числу носителей зар€дов в зоне проводимости, то есть отклик пропорционален числу переходов электронов, вызванных приход€щими фотонами. „увствительность детектора - мера электрического отклика (т.е. число электронных переходов) на ¬атт приход€щего излучени€.

††††††††††† ѕоскольку фотонный детектор регистрирует так только когда††††††††††††††††††††††††††††††††† , где — - скорость света,†††††† - длина волны, то отклик детектора имеет место вс€кий раз, когда:

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 3.3.2.

Ёто выражение определ€ет пороговую длину волны†††††† детектора.

††††††††††† ћощность падающего пучка ‘ определ€етс€:

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 3.3.3.

где Nф - число падающих на детектор за 1с фотонов;

††††††††††† †- энерги€ фотона.

пр€ма€ относительность Nф, имеем

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 3.3.4.

„увствительность детектора будет:

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 3.3.5.

где   - коэффициент пропорциональности;

††††††††† - квантовый выход.

ќтсюда††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 3.3.6.

где

††††††††††† Ќа рисунке 3.3.2. дан график этого отклонени€. ƒл€ сравнени€ в той же системе координат приведен относительный отклик теплового детектора. ќтметим, что чувствительность теплового детектора не зависит от длины волны и меньше, чем чувствительность фотонного детектора в диапазоне длин волн, близких 膆††††††††† .

рис. 3.3.2 »деальные отклики теплового и фотонного детекторов.

††††††††††† ¬ообще, как уже говорилось, максимум чувствительности фотонного детектора больше и быстрота реакции выше, чем у теплового.

††††††††††† „тобы покрыть широкую полосу длин волн, обычно необходимо несколько различных фотонных детекторов, поскольку они не могут обнаруживать излучение за пределами своих собственных пороговых длин волн.  роме того, по мере того, как длина волны уменьшаетс€, чувственность данного фотонного детектора снижаетс€ до такой величины, что обычно используютс€ детекторы с более низкими значени€м膆†††† .  ристаллические материалы, которые часто используютс€ дл€ изготовлени€ детекторов - это кремний, сульфид свинца, антимонит инди€, ртутно-кадмиевый теллурий, свинцово-слов€нный теллурий и германий легированный ртутью или золотом. „тобы выбрать детектор дл€ данного диапазона длин волн, необходимо знать критерий качества датчика. јналитик данных дистанционного зондировани€ должен хорошо знать чувствительность и характеристику шума примен€емых детекторов, т.к. это необходимо при выборе процедуры анализа данных, которые будут хорошо работать, несмотр€ на присутствие шума.

††††††††††† ’орошо, если этот критерий качества относительно прост дл€ измерений и зависит только от материалов, из которого изготовлен детектор, а не от его размеров.  ачество детектора определ€ют две основные характеристики: чувствительность детектора, т.е. величина его отклика, и генерируемый им внутренний шум. ѕерва€ характеристика количественна€, определ€етс€ предыдущим уравнением Rф. ѕоследн€€ шум нежелательный сигнал, генерируемый внутри детектора из-за термически возбужденных, случайно генерируемых носителей зар€дов.  оличественно, внутренний шум выражаетс€ в терминах мощности, эквивалентной шуму (ћЁЎ) детектора, определ€емой как мощность, необходима€ дл€ получени€ отношени€ сигнал-шум детектора, равного 1. ѕоскольку обычно мы хотим, чтобы по мере улучшени€ детектора, критерий качества увеличивалс€, вводитс€ другой символ - ƒ, обозначающий величину обратную ћЁЎ.

††††††††††† ƒл€ многих детекторов величина ћЁЎ пропорциональна квадратному корню из площади, но как отмечено выше, желательно, чтобы критерий качества не зависел от площади детектора. ѕоскольку определ€ем способность к обнаружению обозначенную ƒ*, как

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 3.3.7.

где ј - площадь детектора.

††††††††††† ƒ* зависит от длины волны,†††† ; электрической полосы частот, ¬W; регистрирующей системы, подсоединенной к детектору и частоты работы, d, объединенных с детектором системой оптической обработки и усилени€ электрических сигналов.

††††††††††† “огда способность к обнаружению в функциональной форме выгл€дит так: ƒ*=ƒ*(d,†† ,B, W). ѕосле зрени€ иногда также определ€етс€ (обычно 2ѕср).

††††††††††† ‘отонные детекторы должны работать и при температурах, значительно более низких, чем действительна€ радиационна€ температура объекта, излучение которого они обнаруживают. Ёто необходимо дл€ того, чтобы термически индуцируемый, внутренне генерируемый шум детектора сделать существенно ниже действительной радиационной температуры сигнала. ¬ ближней и средней »  област€х спектра обычно нет необходимости охлаждать детекторы до температуры ниже температуры окружающей —реды, поскольку наблюдаема€ радиационна€ температура —олнца, которое €вл€етс€ источником отраженной энергии, преобладающей в этой части спектра, гораздо выше температуры самого детектора.

††††††††††† ќднако в дальней области спектра действительна€ радиационна€ температура объекта примерно равна температуре окружающей —реды и шумовой температуре детектора, поэтому детектор необходимо охлаждать до температуры значительно более низкой, чем окружающа€ —реда. ¬ качестве охладител€ часто используют жидкий азот, поскольку он более доступен. ќхлажденные жидким азотом детекторы работают приблизительно при температуре 77  .

††††††††††† »сход€ из вышеизложенного, дл€ аппаратуры, представленной в данной дипломной работе выбираем следующие два типа детекторов излучени€: германий, легированный ртутью и германий, легированный золотом.

††††††††††† √ерманий, легированный ртутью Ge (Hg)

ќсновные характеристики приемника:

»спользуемый эффект - фотопроводимость р-типа;

“емпература,   - 35;

†† max, мкм -11;

„астота модул€ции, √ц - 800 (60о);

ƒ* (500  , d), см х √ц1/2¬т-1 (черное тело) - 7 х 103;

ƒ* max (††† , d), см х √ц1/2¬т-1 †- 3 х 1010;

ѕосто€нна€ времен膆†††† , мксек - <0,1;

ѕреобладающий шум токовый;

ќптимальна€ частота модул€ции, √ц - 1500.

Ge(Hg) - наилучший детектор дл€ работы приемника »  излучени€ в окне прозрачности атмосферы 8-14 мкм. ћатериал получают, выращива€ кристаллы Ge в атмосфере, содержащей пары ртути.

††††††††††† ‘отопроводимость р-типа обусловлена переходами между валентной зоной и уровнем, отсто€щим на 0,077 эв от еЄ верхнего кра€. ѕорог спектральной чувствительности - около 13,9 мкм. ѕриемник требует охлаждени€ до “=35  , при “=40   ќбнаружительна€ способность уменьшаетс€ вдвое. ¬ качестве хладагентов можно пользоватьс€ жидким гелием, водородом или неоном. —опротивление приемника при 30   равно около 50 кќм, посто€нна€ времени лежит в пределах от 0,1 до 1 мк.сек.

††††††††††† √ерманий, легированный золотом Ge (Au).

ќсновные характеристики приемника:

»спользуемый эффект - фотопроводимость р-типа;

“емпература,  -65;††† mах=4,7 мкм;

ƒ*(500 ,d), см х √ц1/2 х ¬т-1 (черное тело) - 1,7 х 1010;

ƒ*mах(††††† ,d), см х √ц1/2 х ¬т-1† - 4 х 1010;

ќптимальна€ частота модул€ции, √ц - >40;

ѕосто€нна€ времен膆††††††††† , мксек - <1;

ѕреобладающий шум - токовый и генерационно-рекомбинационный.

Ge(Au) - наилучший детектор дл€ работы приемника »  излучени€ в окне прозрачности 3,5-5 мкм. ѕри введении в Ge(Au) - возникают 3 акцепторных и 1 допорный уровень.

3.4. ћногоспектральный построчно-пр€молинейный сканер.

††††††††††† ћногоспектральный построчно-пр€молинейный сканер дает изображение последовательно. –аботу много спектрального сканера описывает блок-схема, представленна€ ниже.

рис. 3.4.1. Ѕлок-схема много спектрального построчно-пр€молинейного сканера.

††††††††††† ќбъект сканируетс€ растровым образом (строка за единицу времени). —истема получени€ информации методом сканировани€ сложна и состоит их 4-х основных звеньев: оптической системы и устройств приема, обработки и выдачи информации.

††††††††††† ‘ункциональна€ схема работы двухспектрального сканера представлена на рис. 3.††† .2.

††††††††††† »злучение проходит через собирательную систему, создающую мгновенное поле зрени€ (ћѕ«). ќптическа€ система представл€ет собой сканирующее устройство, генерирующее на фотоумножителе сигнал, пропорциональный €ркости сканирующего элемента. ќбщее поле зрени€ местности создаетс€ вращающимс€ клинообразным зеркалом, при этом сканирование в одном направлении осуществл€етс€ за счет движени€ самолета или спутника вперед, а в другом направлении за счет вращени€ или колебани€ призмы или зеркала (или вращени€ »—« вокруг своей оси).  олебательное перемещение зеркала в сочетании с движением самолета или спутника обеспечивает непрерывный охват определенной полосы местности, размер которой зависит от примен€емой аппаратуры и высоты полета.

††††††††††† ƒвижение элемента, точно УнацеливаетФ сканер на различные точки поверхности объекта. «атем приход€щее излучение проходит через собирающую оптическую систему сканера, котора€ фокусирует поток излучени€ на дисперсирующую оптическую систему и детекторы. — помощью дисперсирующих призм, дифракционных решеток и фильтров, излучение разлагаетс€ на спектральные составл€ющие. Ќабор детекторов улавливает дисперсированное излучение. ѕриемники излучени€ в пространстве расположены так, чтобы составл€ющие их детекторы могли улавливать тот диапазон длин волн, к которому они чувствительны.

††††††††††† —игналы, идущие с каждого детектора, усиливаютс€ и обрабатываютс€ (проход€ через фильтры и оцифровываютс€), далее записываютс€ на борту† »—« или посредством радиоканала или телеметрии передаютс€ сразу на пункт приема и обработки аэрокосмической информации. “акже записываетс€ или передаетс€ информаци€, касающа€с€ источников калибровки, они также сканируютс€ между собой видами калибровочных источников, точностью ориентации и слежени€, а также методами регистрации получаемой информации. –езультат регистрации излучени€ при »  съемке методом оптико-механического сканировани€, представл€ет собой матрицу многомерных векторов.  аждый вектор такой матрицы отображает определенную точку на «емле, о кажда€ его компонента соответствует одному из спектральных каналов.

††††††††††† Ѕольшинство сканирующих систем включают в себ€ в основном отражающие оптические системы.

††††††††††† —обирающа€ оптика может быть либо отражающей, либо преломл€ющей, либо их сочетание (катадиоптрической). ќтражательные системы обладают р€дом преимуществ, на них не вли€ет хроматическа€ аберраци€, они обладают высоким пропусканием, относительно недорогие и в них легче корректируютс€ другие аберрации. ќднако дл€ данной эффективной аппаратуры преломл€юща€ система может меньший размер, чем эквивалентна€ отражательна€ система. ќна может быть сделана более эффективной с точки зрени€ первичного маскировани€, и в некоторых случа€х она может обеспечить свое собственное окно прозрачности и пространственную спектральную фильтрацию.

††††††††††† јналоговый сигнал, записанный на магнитную ленту или ћƒ, преобразуетс€ в цифровую форму, корректируетс€ дл€ комплексации угла поворота, симметрируетс€ и нормируетс€ относительно калибровочных сигналов. «оны спектра могут быть объединены в любом сечении дл€ получени€ любого: черно-белого или цветного изображени€.

††††††††††† ћатериалы »  съемки, записанные на ћЋ или ћƒ, ввод€тс€ в Ё¬ћ и анализируютс€ дл€ каждой точки земной поверхности в каждой зоне съемки. «атем, сопоставлением полученных значений с заданным эталоном, оцениваетс€ их соответствие материалов, на печатающее устройство, выдаетс€ карта, с нанесенными на ней различными объектами, в нашем случае лесными пожарами, с указанием площади и некоторых характеристик каждого очага.

††††††††††† ѕоток энергии: сигнал и шум.

††††††††††† ћногоспектральный сканер можно рассматривать как датчик излучени€, дающий изображение в спектральном виде, излучение приходит от значительно удаленного объекта. Ёнерги€ идет от элемента разрешени€ на местности через атмосферу сканера. –азмер эффективной апертуры сканера определ€етс€ площадью собирающего зеркала. ‘окусное рассто€ние сканера и, следовательно, его поле зрени€ определ€етс€ фокусным рассто€нием собирающего зеркала и оптической входной щели. монохроматора. Ёлектромагнитна€ энерги€ в монохраматоре и в диапазоне длин волн от†††††††† д††††††††† выражаетс€ так:

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 3.4.1.

где ‘ - поток энергии дл€ абсолютно черного тела при “=300  в спектральном†

†††††††††††† диапазоне 10-12 мкм = 5,1 х 10-7¬т;

†††††††††† - прозрачность атмосферы (†††† =0,5);

†††††††††† - спектральна€ плотность энергетической €ркости элемента разрешени€ на

††††††††††††† местности† = 9,5 ¬т/м2 х ср. мкм;

†††††††††† = 2 мкм;

†††††††††† - ћѕ« сканера, раз;

†††††††††† - апертура сканера, м2; јр х ¬2=5,37 х 10-8м2 х ср. мкм.

рис. 3.4.3. —хема »  сканера на борту летательного аппарата.

††††††††††† —пектральна€ плотность энергетической €ркости элемента размещени€ на местности Z , есть тепловое излучение площади земли, завис€щее от еЄ температуры. —пектральна€ плотность энергетической €ркости сцены, если рассматривать, что исследуемый объект представл€ет собой абсолютно черное тело с излучательной способностью ≈ около 1 при температуре 300  

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 3.4.2.

где ≈ - излучательна€ способность (коэффициент излучени€), безразмерна€ величина

††††††††††† (≈=1 дл€ ј<ѕ);

†††† —1- перва€ константа излучени€ = 3,7413 х 108 ¬т (мкм)42;

††††††††† - длина волны излучени€, мкм;

†††† —2 - втора€ константа излучени€ = 1,4388 х 104 мкм х  ;

†††† “ - абсолютна€ температура излучени€,  .

††††††††††† »зменение потока энергии, попадающей в сканер, вызванное изменением Z† , следующее:

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 3.4.3.

тогда††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 3.4.4.

††††††††††† ¬ дальней инфракрасной области спектра, изменение Z† , как показано на рисунке 3.4.4., могут возникнуть из-за изменений температуры. ѕоскольку

мы можем показать, что

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 3.4.5.

ƒл€ представл€ющих интересов диапазона длин волн и температур, это выражение может быть записано:

††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† и записываем в виде:

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 3.4.6.

††††††††††† “огда образом изменение энергии, вызванное изменением температуры от 300   до 301   д눆††††† =11 мкм

††††††††††† Ўум ограничивает способность сканера различать изменени€ в температуре в той части спектра, где преобладает тепловые эффекты.

рис. 3.4.4. Ўумовые ограничени€ на разрешение изменени€ температуры.

††††††††††† ¬ыражение ‘=5,1 х 10-7 ¬т и (†† ‘)“=7,41 х 10-9 ¬т, дают нам представление о средних уровн€х мощности сигнала и об изменении уровней мощности сигнала, имеющих место в дистанционном зондировании.

††††††††††† –ассмотрим детали процесса сканировани€ (рис.3.4.5.). ѕредположим, что имеем плоское сканирующее зеркало и детекторную сетку и q детекторов. √лавное фокусное рассто€ние зеркала d, а эффективна€ площадь первичного зеркала (ѕ/4)ƒ2. ¬ременный интервал (в сек.), необходимый дл€ сдвига элемента разрешени€ на одну единицу вдоль растровой линии сканировани€, ¬/W, где W- скорость вращени€ зеркала.

††††††††††† ѕлощадь детектора = (¬d)2.

рис. 3.4.5. —хема сканирующей системы.

††††††††††† ¬рем€ нарастани€ детектора усилител€ записывающей системы†††††††† должно составл€ть часть этого времени, то есть

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 3.4.7.

где g - константа, значение еЄ принимают обычно между 5 и 10.

††††††††††† ƒл€ смежного сканировани€ сканирующее зеркало должно повернутьс€ на полный угол сканировани€ Q за врем€ продвижени€ носител€ аппаратуры на рассто€ние qBH, т.е. за†††††††††††††††† , сек, таким образом

††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† ††††††††††† , ра䆆†††††††††††††††††††††††††††††††††††† 3.4.8.

«еркало должно вращатьс€ со скоростью:

††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† , рад/с†††††††††††††††††††††††††††††††††††† 3.4.9.

††††††††††† ѕолоса пропускани€ системы: детектор - усилитель - записывающее устройство:

††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† , √ц†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 3.4.10

где а - константа, обычно еЄ значение межд󆆆†††† 膆††††††††† ,

тогда

††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† , √ц†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 3.4.11

ћощность, эквивалентна€ шуму детектора будет равна:

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† , ¬т†††† 3.4.12

гд円††††††††††††††††††††††††††††††††††† - способность обнаружени€;

†††††† ј - площадь детектора.

††††††††††† ћощность входного сигнала с учетом ситической эффективност膆†††††††††††† :

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† , ¬т†††† 3.4.13

–азделиↆ†††††††††††††† на ћЁЎ получим отношение сигнал/шум:

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† †††††††††† 3.4.14

дл€ управлени€ примем а=3: g=2ѕ; q=6;††††† =0,34

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† †††††††††† 3.4.15

«аметим, что отношение сигнал/шум увеличением светосилы оптической системы [ƒ/d]. ќтклонение сигнал/шум также улучшаетс€ при увеличении чувствительности квантового детектора и при увеличении имеющегос€ сигнала [†††††††††† ].

††††††††††† Ёто отношение зависит от квадрата мгновенного пол€ зрени€ сканера и пропорционально ширине спектральной полосы. «аметим, что отношение сигнал/шум, обратно пропорционально корню квадратному из отношени€ V/H. Ёто подчеркивает, насколько мы должны поступитьс€ качеством сигнала, чтобы получить более высокое пространственное или спектральное разрешение. ќднако заметим, что увеличение отношени€ V/H не сказывает большого вли€ни€ на отношение сигнал-шум.

††††††††††† √еометрические характеристики сканировани€.

††††††††††† –ассмотрим запись j-го элемента разрешени€ произвольной строки сканировани€ i. ѕредположим, что спутник лежит строго пр€молинейно на посто€нной орбите (высоте) относительно спарной плоскости, движетс€ с посто€нной скоростью относительно «емли.  оординаты спутника ’ ,” ,Z .

рис. 3.4.6. √еометрические параметры сканировани€.

††††††††††† Ќе измен€ютс€ элементы внешнего ориентировани€.  роме того, предполагаетс€, что кажда€ строка сканировани€ мгновенно записываетс€.

рис. 3.4.7. »деальна€ геометри€ много спектрального сканера:

††††††††††††††††† а - вдоль направлени€ полета;

††††††††††††††††† б -††††††††††††††††††††† направлени€ полета.

††††††††††† Ќа рисунках 3.4.6. и 3.4.7.:

¬ - угловое разрешение сканера по оси ’, т.е. физическое разрешение сканера;†††††††† - действительное угловое разрешение вдоль линии сканировани€, или по оси ”, которое в конечном счете ограничено физическим разрешени€м сканера, а также на него вли€ет шаг квантовых в процессе преобразовани€ аналог - код (цифра), которому подвергаютс€ данные. ”глы††††† и ¬ определ€ют мгновенное поле зрени€ (ћѕ«). ѕолный угол сканировани€ - общее поле зрени€ (ќѕ«) - равно 2††† . ƒействительное фокусное рассто€ние сканирующей системы - d. —корость сканировани€ выбираетс€ такой, чтобы не было пропусков между сканами при скорости спутника V. “огда среднее продвижение дл€ каждой строчки сканировани€ будет dх - ширина скана на уровенной поверхности: dх=Ќс х ¬, где Ќс - высота спутника над уровнной поверхностью при записи сканером i-й строки сканировани€. –азмер элемента изображени€ по направлению вниз по полосе: dх= d x B, где d- фокусное рассто€ние оптики сканирующей системы; V x dt=dx. ќбъедин€€ эти результаты, получим выражение дл€

††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††

3.4.16

где хо - координата по х первой строки сканировани€. »спользу€ рис. 3.4.7.б, можно вычислить наземную координату полета:

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 3.4.17

гд円†††† - наземна€ координата точки j;

††††††††††† - координата сканера по оси ” в момент записи J-й строки сканировани€;

††††††††††† - превышение точки местности ( прин€тый уровень);

††††††††††† - угол сканировани€ в момент записи:†††††††††††††††††††††††††††† ;

††††††††††† - положение изображени€ на круглой цилиндрической поверхности

††††††††††††† изображени€, сосной с линией полета.

††††††††††† “аким образом, рассмотрев основные параметры и принципы работы приемников » -излучений, детекторов излучени€ и много спектрального построчно-пр€молинейного сканера, а также исход€ из основных требований к космической системе охраны лесов от пожаров, можно перейти к выбору самой системы.

3.5. ќбоснование выбора космического летательного аппарата и регистрирующей

†††††††† аппаратуры, устанавливаемой на его борту.

††††††††††† Ќаучно-исследовательские работы в области оперативного обнаружени€ возгораний в лесных массивах ведутс€ как в нашей стране, так иза рубежом. ¬ насто€щее врем€ созданы и активно развиваютс€ спутниковые системы и целые сети спутников различного назначени€. “ак, в нашей стране разработана и введена в эксплуатацию космическа€ природоресурсна€ система У–есурс-01Ф ( є3 иє4). ”же давно функционирует сеть метеорологических спутников, в которую вход€т геостационарные (УMeteosat,Ф GOES, GMS) и низкоорбитальные спутники, выведенные на пол€рные орбиты (NOAA, УMeteorФ).† —уществуют и коммерческие спутниковые программы SPOT и ФLondsatФ. “ак же, используютс€ космические аппараты типа Ућо€ни€Ф, достоинством которых €вл€етс€ возможность контрол€ больших участков поверхности суши и оперативность получени€ информации о возникновении и развитии пожаров. Ќо есть и недостатки, основным из которых €вл€етс€ необходимость оснащени€  ј высокочувствительной аппаратурой, способной обнаружить пожар на рассто€нии ~ 40000 км.

††††††††††† ѕоэтому среди действующих в насто€щее врем€ космических систем, наиболее адекватными представл€ютс€ системы низкоорбитальных метеорологических спутников NOAA. ¬ насто€щее врем€ в оперативной работе используютс€ 3 спутника - NOAA-12, NOAA-14 и NOAA-K(15). Ёти спутники обращаютс€ на почти круговых, солнечно-синхронных орбитах с высотой 850 км и наклонением около 90о. ќдновременно на орбите наход€тс€ не менее двух спутников, что позвол€ет получать информацию о состо€нии окружающей среды заданного региона с периодичностью не менее 4 раз в сутки и, как правило, в утренние и вечерние часы местного времени. Ќа широтах –оссии соседние ветки спутника УзаметаютФ всю поверхность «емли без пропусков. ƒл€ полного покрыти€ всей –оссии необходимо 5-6 пролетов спутника.

††††††††††† ќсновной поток информации, поступающей с »«— NOAA, составл€ют данные прибора AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer). »нформаци€ поступает в цифровом виде, что значительно повышает помехозащищенность.

††††††††††† ѕрибор AVHRR измер€ет собственное и отраженное «емлей излучение в п€ти спектральных каналах: 0,58-0,68; 0,725-1,1; 3,55-3,93; 10,3-11,3; 11,5-12,5 мкм. ¬ режиме HRPT на «емлю передаютс€ данные со всех п€ти каналов в цифровом виде, с пространственным разрешением ~1 км на частоте 1,7 √гц. »зображение захватывает полосу на земной поверхности шириной около 2500 км по трассе пролета спутника.

††††††††††† ¬ соответствии с международным соглашением о свободном использовании информации с метеорологических »—« - УOpen skiesФ, каждый пользователь, имеющий приемную станцию, может получать информацию непосредственно с этих спутников. ќдной из таких станций €вл€етс€ станци€ УScanorФ, котора€ была приобретена »нститутом солнечно-земной физики (»—«‘) —ќ –јЌ в декабре 1993г., при финансовой поддержке администрации »ркутской области дл€ решени€ задач охраны окружающей —реды.

††††††††††† ”становленный в »—«‘ —ќ –јЌ аппаратурно-программный комплекс приема и обработки данных дистанционного зондировани€, позвол€ет получать данные об отражательных свойствах объектов в видимом диапазоне и об их температуре, использу€ данные инфракрасных каналов. ќтметим, что данные инфракрасных каналов позвол€ют определ€ть температуру поверхности с точностью лучше 1 градуса. »звестно, что основным дешифровочным признаком очага пожара €вл€етс€ его инфракрасное излучение, максимум которого приходитс€ на спектральный диапазон 3,1-3,7 мкм, т.е. на третий канал прибора AVHRR и, следовательно, этот канал используетс€ дл€ обнаружени€ пожаров, размеры которых значительно меньше пределов пространственного разрешени€. »нформаци€, поступающа€ с других спектральных каналов, помогает отделить облака, что очень важно, т.к. в третьем спектральном канале отклик от освещенных солнцем облаков сравним, а иногда и превышает отклик от пожара. „етвертый и п€тый каналы AVHRR позвол€ют получать информацию о температуре и влажности на земной поверхности и могут быть использованы дл€ обнаружени€ и прогноза пожароопасных районов.

††††††††††† — €нвар€ 1994 года ведутс€ регул€рные наблюдени€ за состо€нием окружающей —реды и помощью приема цифровой информации со спутников серии NOAA. ¬ результате первых же изменений, были обнаружены на снимках два открытых источника огн€ (УфакелыФ предпри€ти€ УјнгарскнефтеоргсинтезФ), размеры которых не превышают ~20м2 (см. рисунок).

†††

рис. 3.5.1. »зображение юго-западной части территории «абайкальской авиабазы (УфакелыФ указаны черными точками). 17.01.94г.

††††††††††† Ёти источники имеют определенные географические координаты и четко фиксировались на прот€жении зимне-весеннего периода. »ркутским »—«‘ —ќ –јЌ был проведен цикл исследований в период весна-осень 1994г. по обнаружению лесных пожаров с целью проверки возможностей прибора AVHRR. “ехнологи€ экспериментальных работ заключалось в следующем.  осмические снимки на определенные даты с указанием координат возможных лесных пожаров передавалось Ќижнейлимскому авиа отделению лесоохраны и кем-либо проводилось сопоставление с данными авиа охраны, либо выполн€лс€ облет указанных точек с фиксацией площадей очагов возгорани€.

рис. 3.5.2. » -снимок Ѕратского и Ќижнеилимского районов

††††††††††††††††† (пожары указаны черными точками) 16.05.94г.

††††††††††† Ќа приведенном снимке от 16.05.94г. (рис. 3.5.2.) было идентифицировано 12 очагов пожаров, что на 100% подтвердилось данными авиа лесоохраны. «арегистрированные площади лесных пожаров составили от 0,01 до 200 га. «атем был проведен анализ данных дистанционного зондировани€ и авиа лесоохраны, по снимкам за 16 дней пожароопасного периода. ¬ средней обнаружение действующих пожаров по указанной статистике на гари предыдущего года, песчаные карьеры, на потушенные, но еще УтеплыеФ пожары. ¬ообще, основным отрицательным показателем любой регистрирующей » -аппаратуры €вл€етс€, реагирование еЄ на так называемые Уложные очагиФ: отражени€ солнечного света от поверхности воды, металлических кровель, железнодорожного полотна и т.п. ќсновным способом борьбы с этим негативным €влением €вл€етс€ создание алгоритмов распознавани€ и разделени€ бликов, по разности альбедо.

††††††††††† »з отечественных спутниковых систем, использующихс€ в насто€щее врем€ дл€ обнаружени€ лесных пожаров, наиболее соответствует система типа У–есурс-01Ф. —ейчас на орбите наход€тс€ два спутника: У–есурс-01 є3Ф и У–есурс-01 є4Ф. —путники вращаютс€ по солнечно-синхронной орбите на высоте 650-830 км, с наклонением ~98 градусов. ќснащены трехканальной оптической аппаратурой высокого размещени€: 160м (видима€) и 600м (» ); много спектральной аппаратурой с разрешающей способностью 5-15м; радиометр высокого разрешени€ с синтезированной апертурой и экспериментальный —¬„ радиометр. ѕричем »  аппаратура, работающа€ в диапазоне 3,1-3,7 мкм имеетс€ только на є4. —оответственно обнаруживать очаги лесных пожаров можно только с помощью спутника У–есурс-01 є4Ф.

††††††††††† »нформаци€ со спутников поступает в –егиональные ÷ентры —путниковой »нформации (–÷—»), расположенные в городах ќбнинске (ћосковской области), Ќовосибирске и ’абаровске. Ќа малые станции приема спутниковой информации, коих по –оссии уже более двадцати, поступает информаци€ только со спутника У–есурс-01 є3Ф. Ќа данных пунктах приема спутниковой информации используетс€ аппаратура двух типов: ScanER и ScanEX.

††††††††††† –азрозненность центров приема информации и ненадежна€ св€зь между ними, ведет к увеличению времени между приемом сигнала, его обработкой и передачей на центральный пункт приема и обработки (÷ентральна€ авиабаза, г. ѕушкино, ћосковской обл.), дл€ прин€ти€ конкретных оперативных решений.

†††††††††††  роме того, еще более важным недостатком спутниковой системы У–есурс-01Ф €вл€етс€ то, что спутники двига€сь по солнечно-синхронной орбите, способны пролетать над одной и той же точкой местности с частотой примерно 1 раз в двое суток.

††††††††††† ¬се это заметно снижает возможности данной спутниковой системы, в области использовани€ еЄ дл€ оперативного обнаружени€ лесных пожаров в пожароопасный период, на данной территории.

††††††††††† »сход€ из всего вышеизложенного в 3-ей главе, приходим к выводу, что использование низкоорбитальной метеорологической спутниковой системы NOAA с аппаратурой AVHRR, с целью оперативной оценки метеообстановки, контрол€ динамики лесных пожаров, быстрого обнаружени€ пожаров на территории –еспублики Ѕур€ти€, представл€етс€ наиболее рациональным и доступным.

√Ћј¬ј† 4

—»—“≈ћј Ќј«≈ћЌќ… ќЅ–јЅќ“ »

»Ќ‘ќ–ћј÷»» Ќј Ѕј«≈ √»—.

4.1.“ребовани€ к наземному комплексу обработки космической информации.

††††††††††† ѕерспектива развити€ методов дистанционного зондировани€ «емли требует внедрени€ автоматизированных систем технического обеспечени€ обработки данных, поступающих с искусственных спутников «емли (»—«) и метеостанцией, на основе широкого использовани€ средств вычислительной техники.

††††††††††† Ќаземна€ автоматизированна€ система должна включать в свой состав главный, региональный и зональный центры. ”читыва€ высокую стоимость наземных широкополосных линий св€зи, целесообразно наземный спец комплекс охраны леса от пожаров строить с использованием существующих центров √оскомгидромета и оборонных наземных средств, в рамках конверсии. ѕри этом при региональных центрах √оскомгидромета и ‘едеральном центре, должны быть организованы группы обработки целевой информации в интересах прогнозирован舆 пожарной опасности и обнаружени€ пожаров. “ака€ система позволит централизовать обработку материалов глобальной съемки, организовать накопление, длительное хранение и посто€нный доступ к материалом многолетней информации о пожарах и на этой основе изучать динамику состо€ни€ лесов в пожарном отношении на больших территори€х.

††††††††††† —пецифическими требовани€ми €вл€ютс€:

Ј      непрерывна€ готовность наземного комплекса к работе в течение пожароопасного периода;

Ј      максимальное приближение устройств ввода и отображени€ информации к местам прин€ти€ решений по разведке и ликвидации пожаров;

Ј      возможность диалогового режима работы оператора с системой в реальном времени;

Ј      возможность производства вычислений и разнообразие программ обработки данных;

Ј      возможность получени€ и автоматического ввода оперативной информации о состо€нии Ћ‘ с помощью дистанционных методов;

Ј      доступность пунктов, откуда можно посылать запросы в систему и простота подачи запроса;

Ј      минимизаци€ времени между возникновением информации и еЄ вводом в банки данных, а также времени обработки запроса и предоставлени€ ответа банка данных;

Ј      надежность и доступность информации, разнообразие форм еЄ выдачи и представлению результатов.

††††††††††† ќснову информационного обеспечени€ наземной системы обработки информации должна представл€ть система сбора, контрол€, преобразовани€, хранени€, обновлени€, распределени€ и передачи информации от источников к потребител€м. ƒолжна осуществл€тьс€ оптимальность объемов и распределени€ потоков информации во времени и в пространстве. »нформационна€ система должна обеспечивать формирование, изменение и преобразование входных массивов, в требуемые выходные в виде, удобном дл€ хранени€, поиска и выдачи необходимой информации.

††††††††††† ¬ насто€щее врем€ решен р€д задач, например автоматизированы процессы трансформации изображени€ и приведени€ его к плановому, прив€зки изображений к местности и к определенному моменту времени, устранени€ искажений и помех, вносимых аппаратурой, усилени€ контрастности и т.п. ¬озможность тематического дешифрировани€ аэрокосмической информации определ€етс€ качеством изображени€, которое зависит от правильности распределени€ €ркости и контрастов т от числа элементов, формирующих изображение на приемном устройстве.

††††††††††† јвтоматизаци€ дешифрировани€ должна позволить рационально сочетать возможности оператора-дешифровщика и специализированной вычислительной техники и на этой основе повысить качество и производительность дешифрировочных работ, перевести р€д этапов дешифрировани€ на объективную основу и тем самым увеличить достоверность дешифрировани€. јвтоматизаци€ облегчает процесс дешифрировани€ трудных дл€ наблюдени€: мелкомасштабных, тепловых, радиолокационных, многозональных и разновременных изображений.

††††††††††† ¬ зависимости от потоков информации, предъ€вл€емой к обработке, измен€ютс€ основные параметры, характеризующие вычислительную мощность информационной системы - емкость пам€ти и быстродействие. ¬ид определ€емых материалов определ€ет выбор конструкции считывающего устройства. ’арактер решаемых задач† определ€ет требовани€ к математическому обеспечению системы.

††††††††††† »з-за большого разнообрази€ и сложности† дешифрировани€ материалов съемки, необходимости использовани€ различных вариантов алгоритмов и гибкости перехода от одних к другим, повышенных требований к точности и повтор€емости результатов в основе автоматизированного дешифрировани€, опознавани€ объектов (пожаров) и вы€влени€ их различных особенностей должна лежать цифрова€ обработка изображений. ¬ход€ща€ в информационную систему центральна€ Ё¬ћ, должна обладать высоким характеристиками быстродействи€ и оперативной пам€ти, должна быть оснащена развитым периферийным оборудованием, включа€ специализированные считывающие и записывающие устройство ввода-вывода изображений, интерактивные дисплеи, и иметь мощность программное обеспечение.

††††††††††† ѕрограммное обеспечение комплекса средств обработки должна иметь мощную и гибкую операционную систему, позвол€ющую реализовать один из возможных режимов совместной независимой работы всех рабочих мест. ≈е составной частью должна быть система прикладных программ дешифрировани€, куда входит комплекс взаимосв€занных программ обработки материалов многозональной съемки лесов, который позвол€ет оператору-дешифровщику, по его запросу, выполн€ть необходимые операции над изображени€ми, реализует достигнутый на данный момент уровень алгоритмизации задач и позвол€ет наращивать арсенал программ при по€влении новых задач и алгоритмов.

††††††††††† ƒл€ этого операционна€ система должна иметь компил€торы с €зыков высокого уровн€, а также компил€тор с €зыка изображений.

††††††††††† »сход€ из того, что лесные пожары возникают случайным образом, а степень горимости лесов резка варьирует по территории страны и сезоном года, на лицо факт необходимости создани€ гибкой системы охраны леса, удовлетвор€ющей вышеописанным требовани€м, предъ€вленным к информационной системе обработки космической информации. ќб€зательной частью такой системы должна быть √еографическа€ »нформационна€ —истема (√»—). » об этом в следующей главе.

4.2. Ќазначение разработки √»— мониторинга лесных пожаров и еЄ основные функциональные задачи.

††††††††††† √еографическа€ »нформационна€ —истема (√»—) мониторинга лесных пожаров - это система сбора, хранени€, отображени€ и распространени€ пространственно-координированных данных о горимости лесов, услови€ возникновени€ и развити€ лесных пожаров, их воздействии на окружающую природную среду, а также интеграции и анализа этих данных. ќсновное назначение √»— - информационна€ поддержка прин€ти€ решений в системе охраны леса и управлени€ лесными пожарами.

††††††††††† ‘ункциональна€ структура √»— мониторинга лесных пожаров определ€етс€ перечнем задач учета, планировани€, оперативного регулировани€, контрол€ и анализа, решаемых в рамках общей системы управлени€ охраной лесов. √»— включает в себ€ п€ть подсистем:

1.† ќценки и прогноза пожарной опасности в лесах;

2.† ћониторинга процессов возникновени€ и развити€ лесных пожаров;

3.† ћониторинга процессов предупреждени€, обнаружени€ и† ликвидации лесных пожаров;

4.† »нтеллектуальной поддержки управленческих решений;

5. ќценки последствий лесных пожаров и результатов функционировани€ системы†

††† охраны леса.

4.3. —труктура информационного обеспечени€ √»—.

††††††††††† — точки зрени€ периодичности обновлени€, информаци€ в √»— мониторинга лесных пожаров подраздел€етс€ на условно посто€нную, сезонную и оперативную. ”словно посто€нные данные обновл€ютс€ реже одного раза в год. (например, характеристика лесного фонда, границы административного делени€ территории, топографическое описание местности, природное районирование). —езонные данные измен€ютс€ один или несколько раз в течение года.   ним могут быть отнесены данные дл€ долгосрочных и среднесрочных прогнозов пожарной† опасности по услови€м погоды, данные о границах структурных подразделений охраны лесов, данные о ресурсах системы охраны. ќперативные данные измен€ютс€ с частотой один или несколько раз в сутки (например, текуща€ и прогнозна€ метеоинформаци€, данные о возникающих и действующих лесных пожарах, о дислокации сил и средств по ликвидации лесных пожаров).

††††††††††† ¬с€ информаци€ накапливаетс€ в банке данных, структура которого существенно зависит от рассматриваемого уровн€ √»— и образует совокупность атрибутивных данных, цифровых карт и спутниковых изображений. ‘актологическа€ (атрибутивна€) составл€юща€ банка данных √»— включает данные о лесных пожарах, метеорологические данные, данные о ресурсах службы охраны, данные о лесах и нормативно-справочную информацию.

††††††††††† —ейчас в банке данных √»— есть сведени€ о каждом пожаре, зарегистрированном на охран€емой территории Ћ‘ –оссии в период с 1969г. по 1998г., что представл€ет собой основу дл€ ведени€ ежегодно обновл€емого архива дл€ ретроспективного анализа горимости лесов. »нформаци€ по каждому пожару включает свыше 40 показателей, которые характеризуют его местоположение, услови€ и причину загорани€, врем€ и способ обнаружени€ пожара, длительность его распространени€ до локализации, врем€ и способ тушени€, размеры и структуру пройденной огнем площади.

††††††††††† ќперативные данные о лесных пожарах содержат информацию о каждои крупном (площадью от 25 га в ≈вропейской части и от 200 га в јзиатской части –оссии) пожаре и интегральные характеристики горимости лесов за каждый день пожароопасного сезона на уровне субъектов ‘едерации.

††††††††††† Ѕаза метеорологических данных формируетс€ на основе оперативной (фактической и прогнозной) информации √идрометеоцентра –оссии. Ёта информаци€ используетс€ дл€ оценки и прогноза степени пожарной опасности в лесах по услови€м погоды и построени€ соответствующих оперативных карт.

††††††††††† Ѕаза данных о ресурсах службы охраны лесов содержит информацию о людских и материальных ресурсах и предназначена дл€ решени€ задач их учета, оптимального размещени€ по охран€емой территории, эффективного решени€ транспортных задач.

†††††††††††  артографическа€ часть банка данных √»— включает цифровые карты следующих основных типов: топографическа€ основа, административное деление, производственна€ организаци€ территории.

††††††††††† ¬ составе банка данных федеральной √»— предусмотрено использование топографических основ (базовых карт) двух масштабных уровней. Ѕазова€ цифрова€ карта обзорного уровн€ соответствует по содержанию и генерализации маштабу 1:8000000 и показывает речную сеть и крупные водоемы, основные железные и автомобильные дороги, крупные населенные пункты.

††††††††††† Ѕазова€ карта обзорно-топографического уровн€ создана на основе цифровой карты мира масштаба 1:1000000 (DCW) и включает информацию о гидрографии, рельефе, дорожной сети, населенных пунктах, гражданских и военных аэропортах, коммуникаци€х.

††††††††††† ÷ифровые карты административного делени€ показывает границы субъектов –‘ и административных районов, названи€ соответствующих территориальных образований. ÷ифровые карты производственной организации территории включаю границы охран€емой зоны, региональные авиабазы, оперативные авиа отделени€ и лесохоз€йственные предпри€ти€, а также местоположени€ наблюдательных вышек, пожарно-химических станций, резервных складов и метеорологических станций.

†††††††††††  ак уже отмечалось в главе Ў, среди действующих в насто€щее врем€ космических систем наиболее подход€т дл€ оперативного мониторинга лесных пожаров, системы низкоорбитальных метеорологических спутников, таких, как спутники серии NOAA. ќсновна€ проблема интегрировани€ спутниковых данных в √»— состоит в оперативной доставке данных и результатов их обработки в центр сбора и анализа информации, коей €вл€етс€ ÷ентральна€ база авиационной охраны лесов от пожаров (Ујвиа лесоохранаФ) и другим потребител€м - ‘едеральной службы лесного хоз€йства –оссии, региональным авиабазам. Ёта задача не может быть решена с использованием одной станции приема спутниковых данных (в ее зону видимости попадает не более половины территории –оссии). ѕоэтому необходимо использовать данные, получаемые в р€де центров приема информации со спутников NOAA. —ейчас в –оссии их более дес€ти. ¬ насто€щее врем€ идет работа с двум€ такими центрами в ћоскве (» » –јЌ) и »ркутске (»—«‘ —ќ –јЌ). ѕринимаемые данные и результаты их обработки передаютс€ дл€ анализа в Ујвиа лесоохрануФ.

††††††††††† ƒиспетчерска€ служба ÷ентральной авиабазы ежедневно получает информацию трех основных типов: данные о лесных пожарах (в пожарный период через каждые 6-ть часов); данные о фактической и прогнозной метеобстановке; данные спутниковых наблюдений. —ведени€ о пожарах поступают от региональных авиабаз и территориальных органов управлени€ лесным хоз€йством в —убъектах ‘едерации по модему, телефону или другим каналам св€зи. ћетеорологические данные по метеостанци€м на территории –оссии поступают по модему из √идрометцентра, в виде двух информационных потоков:

Ј      фактические данные за истекшие сутки по 812 метеостанци€м;

Ј      прогноз основных метеопоказателей на ближайшие 5-ть суток по 247 метеостанци€м.

—бор всей информации о лесных пожарах и метеобстановке завершаетс€ к 9-ти часам утра текущего дн€ по московскому времени. ѕо каналам Internet в √»— ежедневно поступают следующие оперативные спутниковые данные:

Ј      обзорна€ карта-склейка облачных структур над территорией –оссии (разрешение 8 км на пиксель), автоматически формируема€ в 8.00 час по московскому времени по данным, полученным в ћоскве и »ркутске за прошедшую ночь и утро текущего дн€;

Ј      фрагменты спутниковых изображений оригинального разрешени€ (1.1 км на пиксел) на территории наиболее горимых регионов –оссии по запросам Ујвиа лесоохраныФ. (см.рис.).

††††††††††† ѕоступающа€ информаци€ предварительно обрабатываетс€ и подгружаетс€ в специализированный √»—-сервер, где происходит автоматическое обновление баз данных и картографических покрытий, дополнение архивов, а также формирование информационных продуктов в виде растровых изображений цифровых карт и таблиц, и передача их на WWW-сервер. ѕо завершении этих процедур пользователи в ÷ентральной авиабазе получают доступ по локальной вычислительной сети к оперативным данным в виде √»—, а пользователи Internet - к информационным продуктам на WWW-сервер.

††††††††††† ѕолуча€ с »—« NOAA информацию о температуре и влагосодержании Ћ√ћ, а также использу€ априорную информацию о каждом прошедшем пожаре за 5 последних лет, о погодных услови€х, о причинах возникновени€ пожаров за тот же период, а также получа€ информацию с метеостанций за 5 последующих суток и со станции направленного поиска молний, можно с большой веро€тностью определить возможность возникновени€ лесного пожара в том или ином месте охран€емой территории.

††††††††††† Ёта веро€тность определ€етс€ из теоремы Ѕайеса, котора€ получила название оптимальной стратегии. ѕусть имеем две гипотезы: Ќ1- возможен пожар; Ќ2 - пожар невозможен, тогда априорные веро€тности этих гипотез равны –(Ќ1)=х и –(Ќ2)=у. ¬ результате исследований мы получим информацию о всех факторах, которые оказывают вли€ние на пожарную опасность в лесу, тогда условные веро€тности двух событий равны:

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† †††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 4.3.1.

тогда††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† , что указывает на возможность возникновени€ лесного пожара в данном районе. ќсновные факторы, определ€ющие возможность возникновени€ пожаров в лесу показаны на рис.4.3.1.

††††††††††† ћы определ€ем только веро€тность возникновени€ пожара, но не сам факт пожара. ≈сли мы направили команду дл€ тушени€ пожара в этот район, а его там не оказалось, то потери от этого ошибочного решени€ обозначим чере熆†††††††††††††††††††††††††††† , тогда средние потери дл€ данного решени€ равны:

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 4.3.2.

ћинимизаци€ средних потерь должна быть решающим фактором (или правилом) дл€ направлени€ команды пожарных дл€ тушени€ пожара.

††††††††††† „тобы решить задачу прогнозировани€ пожарной опасности в лесу в состав информационно-управл€ющей системы входит —истема регистрации молниевых разр€дов (—–ћ–). ¬ 1998г. была апробирована экспериментальна€ —–ћ–, базирующа€с€ на трех опорных пунктах, расположенных в городах: »ркутск,  расно€рск и Ќовосибирск. »спользовалась система единого времени на основе спутниковой системы GPS (NAVSTAR). Ѕазовым элементом аппаратуры ѕункта –егистрации (ѕ–), €вл€етс€ аппаратурный модуль пункта регистрации (јћѕ–) У¬ери€Ф. ќсуществл€ет регистрацию и аналого-цифровое преобразование трех компонент электромагнитного пол€: вертикальную электрическую ≈z и двух горизонтальных магнитных Ќх и Ќу.

††††††††††† ќсновные технические характеристики јћѕ– У¬ере€Ф:

1.—редн€€ квадратическа€ ошибка (— ќ) определени€ координат разр€дов Уоблако-земл€Ф - 5 км;

2.¬еро€тность правильного обнаружени€ разр€дов Уоблако-земл€Ф - не менее 0,8;

3.— ќ определени€ времени молниевого разр€да (ћ–) - 5 мкс;

4.»нструментальна€ — ќ измерени€ пеленга менее 1 град;

5.»нструментальна€ — ќ измерени€ времени приема сигнала - менее 0,2 мкс;

6.ѕолоса принимаемых частот - 2...45 к√ц;

7.ѕорог регистрации по запуску - 30...15000 м¬/м.

8.–азрешающа€ способность по входу - 2,7мс;

9.ѕропускна€ способность - более 10 сигналов/с;

10.ћаксимальна€ ошибка синхронизации внутри шкалы времени относительно системы

†††† GPS - менее 1 мкс.

рис. 4.3.6. ”прощенна€ структурна€ схема —–ћ–.

††††††††††††††††††††††† ѕ– - пункт регистрации;

†††††††††††††††††††††††  — - канал св€зи;

††††††††††††††††††††††† ќ÷ - обрабатывающий центр.

††††††††††† ќбработав пожароопасный сезон 1998г., —–ћ– У¬ере€Ф зарекомендовала себ€ только с лучшей стороны. »нформаци€ о грозах имеет высокую достоверность и оказывает существенную информационную помощь в работе диспетчерской службы при планировании авиалесоохранных работ. ”чет грозовой обстановки в комплексе с метеоданными, данными о природной пожарной опасности, оперативными данными, позвол€ет рационально распор€дитьс€ ограниченными ресурсами при планировании патрульных полетов и организации борьбы с пожарами. јппаратура —–ћ– функционирует в круглосуточном автоматическом режиме и не требует вмешательства обслуживающего персонала.

††††††††††† ќбъектом управлени€ информационно-управл€ющей системы €вл€етс€ лесной фонд, подлежащий охране. Ћесной фонд может находитьс€ в двух состо€ни€х: лесной пожар есть - лесного пожара нет.  аждое состо€ние объекта характеризуетс€ числовыми параметрами: скоростью прироста периметра пожара (Vпер) и временем его существовани€ (ta). ”правл€ющее воздействие системы (скорость локализации лесного пожара - Vлок) будет входной переменной, а параметры, определ€ющие состо€ние объекта (Vпер, tgn) - выходными параметрами.

††††††††††† ƒл€ управлени€ объектом используем принцип обратной св€зи, или регулировани€ по отклонени€м (рис. 4......). Ётот принцип представл€ет собой схему обработки информации о параметрах состо€ни€ объекта, в которой коррективы в алгоритм регулировани€ внос€тс€ по фактическому значению параметров состо€нию объекта (лесного пожара). ƒл€ этой цели в алгоритм обработки информации вводитс€ элементы дл€ измерени€ параметров состо€ни€ объекта, направленна€ обратно направлению воздействи€ основного на объект.

рис. 4.3.7. —хема обработки информации по тушению лесного пожара на основе

††††††††††††††††† системы регулировани€ с обратной св€зью.

††††††††††† ѕринцип обратной св€зи позвол€ет следить за изменением параметров состо€ни€ объекта, корректировать параметры регулирующего воздействи€ до полной ликвидации лесного пожара. ќпределение Vпер пожара необходимо дл€ оценки достаточности выделенных сил и средств на опреденный момент времени.

††††††††††† Ќа основании анализа соответстви€ Vпер и Vлок можно прогнозировать дальнейшее развитие или корректировать параметры состо€ни€ объекта. ≈сли Vлок посто€нна, то есть оставл€етс€ без корректировки, то увеличение Vпер повлечет за собой девольвацию выделенных ресурсов.

†††††††††††   числу важных параметров системы регулировани€ относитс€ подготовительное врем€ (tподг), характерезующее еЄ инерционность и включающее объективные и субъективные составл€ющие. Ќеобходимо прийти к тому, чтобы в tподг входила только объективна€ составл€юща€, т.е. информаци€ об изменени€х параметров состо€ни€ объектов поступает посто€нно, решение с выделении дополнительных ресурсов принимаетс€ незамедлительно.

††††††††††† ќпредел€€ оценку пожарной опасности на данный момент, нам необходимо также сделать прогноз ѕќ на определенный период. ƒл€ этого необходиом использовать прогнозы метеослужбы на этот приод, а также априорную веро€тность на этот момент, кроме того, необходимо учитывать динамику источников огн€ за этот период. “олько комплексный учет всех факторов, оказывающих вли€ние на пожарную опасность в данном регионе (Ѕур€ти€), позволит более точна определ€ть пожарную опасность и тем самым сократить потери, св€занные с авиационным патрулированием, поскольку полученна€ информаци€ поможет создать карту-схему оптимльных маршрутов авиапатрулировани€.

4.4. ѕринципы преобразовани€ изображений.

††††††††††† получаемые с »—« NOAA данные инфракрасной съемки подлежат обработке с целью улучшени€ качества изображени€: увеличени€ контрастов, уменьшени€ зашумленности, уменьшени€ геометрических искажений. — изображени€ми провод€т различные виды преобразований: оконтуривание района, выбранного объекта (пожара), перенос, масштабирование, поворот. ”лучшение качества изображений может быть осуществлено за счет использовани€ пространственных и спектральных фильтров.

††††††††††† основной характеристикой качества изображений €вл€етс€ разрешающей способностью, котора€ функционально св€зана с отношением сигнал/шум

†–обнар=d(†††† )††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 4.4.1.

где –обнар - веро€тность обнаружени€ объекта на изображении;

† ††††††††† ††††††††- отклонение сигнал/шум

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 4.4.2.

ƒл€ улучшени€ качества изображени€, полосу частот или спектральную полосу частот††††††† выбирают так, чтобы

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 4.4.3

¬ услови€х дымки уменьшение зашумленности выполн€етс€ благодар€ обратному подбору фильтров путем создани€ сопр€женных фильтров. —амо дешифрирование основана на коррел€ции, установлении взаимосв€зи между тем, что получено на изображении и эталоном. ѕри полном совпадении изображени€ с эталоном - коэффициент коррел€ции равен 1 и достигаетс€

††††††††††† √еометрические искажени€ исправл€ютс€ путем сравнени€ изображени€ с эталоном. ѕутем наложени€ результатов съемки на карты, вы€вл€етс€ степень нев€зки объектов распознавани€ относительно истинных координат объекта (в нашем случае - лесного пожара).

††††††††††† ѕримеры сконтуривани€ пожаров (красные п€тна и квадраты), улучшение качества изображени€, приведены на рисунках 4.4.1. и 4.4.2,4.4.3.

††††††††††† ѕри работе с диспле€ми, вы€вл€етс€ необходимость в оконтуривании пожаров или же определенных участков, где возможно возникновение лесных пожаров. Ќеобходимость этого преобразовани€ вызвана тем, что космические средства могут обнаружить возможный район пожара. ƒл€ более точного определени€ места возникновени€ лесного пожара, определени€ направлени€ его развити€, оценки состо€ни€, используетс€ так называема€ система УкурсорФ.  урсор имеет вид €ркого п€тна на экране электронно-лучевой трубки, которое указывает, куда должен перемещатьс€ символ или рисунок.  аждому положению курсора на экране соответствует определенное положение в запоминающем устройстве. ≈сли нужно вывести курсор в точку с координатами (х;у) или определить границы участка с помощью курсора, существует специальна€ клавиша, котора€ перемещает курсор по вертикали и горизонтали. “ем самым мы можем определить область, куда выводитс€ информаци€ из пам€ти. ѕосле оконтуривани€ процессор и система управлени€ арифметикологического устройства работает только с этой областью, вследствие чего сокращаетс€ объем выборки и число операций над символами, которые участвуют в процессе изучени€ характеристик лесного пожара.

††††††††††† ƒл€ задани€ точки на плоскости в пр€моугольной системе координат, нужно указать еЄкоординаты (х;у). Ёти координаты можно рассматривать совметно как матрицу х;у. “акой метод представлени€ точки можно распространить на пр€мую, приписыва€ по ос€м х и у. ¬ практике координаты считывают по числу элементов. «на€ размер каждого элемента можно расчитать координаты любой точки. ѕеренос точки изображени€ заключаетс€ в перемещении данного элемента из одного места в другое. операцию переноса можно записать в виде:

†††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 4.4.4.

точность в этом случае получаетс€ в пределах 0,5 элемента,

где хТуТ - координаты перенесенной точки;†††

†††††† ху - истинные координаты точки;

††††† m и n - смещение координат х и у соответственно.

¬ матричной форме: (хТ,уТ)=(х,у)+“††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† 4.4.5

где “=(m,n) - матрица переноса.

ћасштабное преобразование некоторого элемента (площадь пожара) приводит к увеличению или уменьшению его размеров. ћасштаб не об€зательно должен быть равным по ос€м х иу.  руг можно преобразовать в эллипс, использу€ разные масштабные коэффициенты. ћасштаб координат точек элементов можно записать с помощью матрицы масштабировани€:

(хТ,уТ)=(х,у)S, где S=[††††† ] - матрица масштабировани€.

ѕри повороте точки элемента (пожара) осуществл€етс€ поворот вокруг начала координат на угол Q: (xТ,yТ)=(x,y)R, где R - матрица поворота

††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† ††††††††††††††††††††††† 4.4.6.

††††††††††† — развитием вычислительных технологий, все более облегчаетс€ труд дешифровщика, а большую часть работ выполн€ет машина, увеличива€ тем самым оперативность и качество преобразовани€ изображений.

4.5. —истемы восстановлени€ изображений.

††††††††††† ¬ большинстве систем цифровой обработки изображений электрические сигналы, представл€ющие собой отсчеты изображени€, поступают с выхода вычислительной машины последовательно, согласно обычной схеме развертки. Ёти Уэлектрические отсчетыФ следует подавать на устройство воспроизведени€ (синтеза) непрерывных изображений, например на электронно-лучевую трубку (ЁЋ“) или фоторегистратор. Ќиже рассмотрены три способа выполнени€ такой операции.

††††††††††† —пособы воспроизведени€ изображений.

рис. 4.5.1. Ќекогерентна€ оптическа€ система восстановлени€ изображений.

††††††††††† ћаленькое световое п€тно скачками перемещаетс€ по экрану ЁЋ“, образу€ растр: €ркость каждой точки модулируетс€† пропорционально значени€м отсчетов изображений. — помощью проекционной системы, содержащей некогерентный пространственный фильтр с желательными свойствами, картинку с экрана ЁЋ“ можно затем отобразить на большой экран дл€ просмотра или на фотопленку дл€ записи.

†††††††††††  ак правило, оптимальный фильтр, равномерно пропускающий спектр изображени€ и имеющий резкую отсечку за пределами спектра, физически реализовать не удаетс€.

††††††††††† ƒл€ восстановлени€ одноцветных изображений, можно применить когерентную оптическую систему

рис. 4.5.2.  огерентна€ оптическа€ система восстановлени€ изображений.

††††††††††† ¬ этой системе сначала фотографируют картинку с экрана ЁЋ“ и изготавливают диапозитив, который затем освещают лазерным лучом. —вет прошедший через диапозитив, попадает на линзу, котора€ в своей задней фокальной плоскости создает световое поле с распределением интенсивности, пропорциональным двухмерному спектру ‘урье, пространственного распределени€ коэффициента пропускани€ диапозитива.

††††††††††† ћожно рассчитать оптический фильтр, который желательным образом измен€л бы распределение амплитуды и фазы светового пол€ в плоскости фильтрации, т.е. мог бы играть роль восстанавливающего фильтра.

¬тора€ линза тоже выполн€ет преобразование ‘урье и восстанавливает изображение на поверхности фотопленки. √лавным достоинством устройства, €вл€етс€ сравнительна€ простота изготовлени€ восстанавливающего фильтра. ќптимальный фильтр €вл€етс€ просто диафрагмой, пропускающей только дифракционную картинку нулевого пор€дка.

††††††††††† ¬ сканирующих фоторегистратарах обычно восстанавливают непрерывное изображение, проектиру€ пр€моугольное световое п€тно на фотопленку. ¬ большинстве случаев размер светового п€тна выбирают равным шагу дискретизации с тем, чтобы целиком заполнить все поле изображени€. “ака€ интерпол€ци€ выполн€етс€ просто, но она не €вл€етс€ оптимальной.

††††††††††† ≈сли в восстанавливающем устройстве удаетс€ сфотографировать очень маленькое световое п€тнышко, то с помощью дополнительной подразвертки можно с некоторой погрешностью синтезировать любую желаемую интерпол€ционную функцию, как следует из приведенного ниже рисунка 4.5.3.

рис. 4.5.3. ¬осстановление изображений методом подразвертки:

††††††††††††††††† а - квадратное п€тно; б - круглое п€тно.

††††††††††† —уществуют три метода получени€ значений промежуточных элементов изображени€ дл€ восстановлени€ с подразверткой: подгона пространственной функции, свертка и фильтраци€ в частной области.

††††††††††† ¬се вышеизложенное относитс€ к теоретической части вопроса обработки изображений. “еперь перейдем к конкретному практическому рассмотрению автоматизированной системы обработки космической информации.

4.6. ќбработка спутниковых данных и система оперативного доступа к ним удаленных пользователей.

†††††††††††  ак уже отмечалось ранее, в соответствии с международными соглашени€ми, пользователи, имеющие необходимые средства приема, могут бесплатно получать информацию непосредственно со спутников NOAA (режим HRPT) и пользоватьс€ ею. “аким образом, локальные потребители получили возможность пр€мого доступа и достаточно качественным спутниковым данным. ƒл€ этого им необходимо иметь собственную приемную станцию, создание или покупка которой обход€тс€ примерно в 15-20 тыс. долларов —Ўј.

††††††††††† ѕроанализируем возможности реализации программы первичной обработки спутниковой информации, на примере персональной станции приема и обработки информации SCANOR.

¬ первичную обработку данных обычно вход€т следующие этапы:

Ј      ввод данных в компьютер;

Ј      распаковка;

Ј      визуализаци€ (просмотр данных в момент приема);

Ј      колибровка;

Ј      географическа€ прив€зка;

Ј      организаци€ хранени€.

¬ работе не рассматриваетс€ этап географической прив€зки, который сам по себе достаточно сложен.

††††††††††† ¬вод спутниковых данных в компьютер.

–еализаци€ данной процедуры - основна€ задача станции приема спутниковой информации. —корость поступлени€ спутниковых данных в канале 1.7 √гц сравнительно невелика (примерно 80  байт/с), поэтому с задачей приема может справитьс€ обычный персональный компьютер (ѕ ). ѕоступающий со спутников цифровой поток имеет кадровую структуру.  адры разделены синфроно-последовательност€ми. “радиционно на станци€х приема реализуетс€ аппаратна€ распаковка сигнала, т.е. дл€ поиска синхронопоследовательностей и разделени€ данных на кадры создаетс€ специальна€ аппаратура с жесткой фиксацией структуры сигнала. — одной стороны это приводит к необходимости создани€ дополнительного специализированного устройства и повышению стоимости приемной станции, а с другой к дополнительным трудност€м модификации приема данных с новых аппаратов. Ётих недостатков можно избежать. если организовать ввод в компьютер всего битового потока. “ака€ схема реализована на станци€х SCANOR. ¬ них ввод данных выполн€етс€ с помощью специальной платы, котора€ осуществл€ет преобразование битового потока в последовательность 16-разр€дных слов данных, вводимых в пам€ть компьютера.

††††††††††† –аспаковка данных. Ќа станци€х SCANOR распаковка данных начинаетс€ в реальном времени - непосредственно во врем€ сеанса. ѕри этом происходит поиск кадровых разделителей, извлечение данных дл€ расчета колебательных коэффициентов и запись на жесткий диск файлов в промежуточном формате.  роме того, также в темпе приема производитс€ выборка части данных дл€ визуализации ¬ реальном времени.

††††††††††† ¬изуализаци€ данных. ѕри работе с информацией, поступающей со спутников серии NOAA, дл€ визуального контрол€ удобно использовать один из каналов радиометр AVHRR. ƒл€ того, чтобы уже в момент сеанса иметь возможность осуществить примерную географическую прив€зку получаемых данных, в системе SCANOR используетс€ два способа, которые могут быть применены одновременно.

††††††††††† 1. ќдновременно с программой приема данных запускаетс€ программа расчета траектории спутников, позвол€юща€ в реальном времени определ€ть и визуализировать на карте положение спутника, с которого принимаютс€ данные. Ёто позвол€ет оператору сразу оценить географические координаты района, о котором передаютс€ данные.

††††††††††† 2. ≈сли прием планируетс€ прин€ть в строго фиксируемое врем€, то пред началом приема можно построить географическую сетку региона над которым будет пролетать спутник во врем€ сеанса. ¬ момент сеанса принимаемые данные могут сразу существенно облегчает поиск наблюдаемых участков.

†††††††††††  алибровка данных. ќна заключаетс€ в преобразовании телеметрических отсчетов, передаваемых со спутника, в радио€ркостную температуру или мощность излучени€ дл€ »  каналов и в альбедо дл€ каналов видимого диапазона. „тобы осуществить калибровку, необходимо знать функцию, перевод€щую отсчеты бортовых сенсоров в физические величины - калибровочную кривую. –асчет калибровочных коэффициентов может быть начат параллельно с проведением сеанса и автоматически продолжен после его завершени€. Ќа станции SCANOR полностью процесс калибровки данных заканчиваетс€ примерно через 5-7 мин. после окончани€ сеанса.

††††††††††† ќрганизаци€ хранени€ данных.

ќдин из существенных моментов организации хранени€ данных - способ сохранени€ данных прибора AVHRR. ƒело в том, что в поступающих со спутников данных передаетс€ 1024 градации €ркости в отдельных каналах, т.е. используютс€ 10-битовые слова. –абота с такими словами очень неудобна и поэтому нужно или сжать информацию до одного байта, что приводит к некоторой еЄ потере, либо раст€нуть до двух байт, что сильно увеличивает объем хранимой и обрабатываемой информации. Ќо есть возможность уменьшени€ разр€дности данных дл€ хранени€ и обработки с 10 до 8 бит (1 байт) на элемент изображени€. –еально, это может привести к потере лишь одного значащего зар€да. ≈стественно, что уменьшение разр€дности должно осуществл€тьс€ не просто отбрасыванием нескольких младших разр€дов, а выбором оптимального диапазона, в котором сосредоточена больша€ часть дл€ конкретного изображени€. Ёта возможность реализована в программе FRAME. ќпыт эксплуатации комплекса SCANOR подтвердил правомерность такой организации хранени€ информации. ќшибки, св€занные со сжатием динамического диапазона, не превышают обычно других ошибок, возникающих при обработке.

††††††††††† ¬ момент приема, уже откалиброванные данные записываютс€ в форме Level 1B (точное описание структуры этого формата можно найти в информационной системе по адресу http://smis.iki.rssi.ru/data/I1f/txt). —разу же после завершени€ прин€тых данных, составл€етс€ их аннотаци€ и все они записываютс€ в оперативный архив, расположенный на дисках рабочей станции SUN Spare Station LX (smis.iki.rssi.ru).

††††††††††† ќбмен данными между станцией приема и архивом осуществл€етс€ по сетевому протоку Net BIOS, использующемус€ совместно с протоколами TCP/IP. ¬ оперативном архиве данные хран€тс€ в течение двух-трех недель, после чего перенос€тс€ в посто€нный архив. ƒл€ долговременной архивации используетс€ рабоча€ станци€ SUN Sparc Classic, оборудованна€ магнитофоном Exabyte и системой автоматической смены лент (Jukebox).

††††††††††† “аким образом, данные с метеорологических спутников попадают в общую базу данных и могут быть использованы всеми заинтерисованными лицами.

††††††††††† ”даленный доступ к информации организован через российскую космическую научную сеть У»нтернетФ (Russian Space Science Internet - RSSI), св€занную с сетью NASA Science Internet (NSI) спутниковым каналом с пропускной способностью 256   бит/с. RSSI имеет соединение с сет€ми Bitnet, CNES, с московской спорной сетью, а также с коммерческими компьютерными сет€ми –оссии. “акое соединение позвол€ет широко распростран€ть информацию как в –оссии, так и за рубежом.

††††††††††† —истема удаленного доступа базируетс€ на использовании информационного сервиса сети У»нтернетФ Ц World Wide Wed (адрес WWW Ц сервер-REF †HYPERLINK http://smis.iki.rssi.ru) ќшибка! »сточник ссылки не найден., основанного на технологии компьютерного гипертекста, содержащего перекрестные ссылки между страницами WWW Ц сервера. ќбщий вид первой станицы, обеспечивающей доступ к архиву телеметрии, приведен на рис. 4.6.1.

††††††††††† »нформаци€ на сервере обновл€етс€ и становитс€ доступной дл€ удаленных пользователей в течение нескольких часов после данных со спутника.

††††††††††† —ейчас создаетс€ система автоматической обработки запросов пользователей дл€ выделени€ фрагментов из УсыройФ телеметрической информации, наход€щейс€ в архиве.

††††††††††† ¬ заключение отметим, что данна€ система позвол€ет пользовател€м, зан€тым разработкой методов и алгоритмов обработки данных метеорологических спутников NOAA, оперативно получать свободный доступ к реальной информации. Ёто один из существенных моментов поддержки развити€ работ по использованию спутниковых данных.

4.7.† —труктурна€ организаци€ программного комплекса У√»—-Ћесные пожарыФ.

ѕри разработке программного комплекса У√»—_Ћесные пожарыФ была избрана идеологи€ организации автоматизированных рабочих мест (ј–ћов) в нескольких вариантах: ј–ћ-диспетчера-€дро программно аппаратного комплекса, ј–ћ пользовател€ Ћ¬— и ј–ћ пользовател€ Internet. ќбщим и об€зательным дл€ всех €дром служат два программных полета Ц это ArcView 3.0 и √»—-—”Ѕƒ.

ј–ћ ƒиспетчера включает модули ќбновление метеоданных, ќбновление данных о пожарах и ѕодготовка данных дл€ Internet. ћодуль ѕодготовка данных дл€ Internet, помимо подготовки растровых изображений цифровых карт и табличных текстовых форм, передает средствами FTP полный комплект исходных данных текущего дн€, необходимых дл€ ј–ћов пользователей Internet.

ј–ћ пользовател€ Ћ¬— (в насто€щее врем€ это ќтдел программных разработок јвиалесоохраны) кроме €дра включает модуль ќбновление по Ћ¬— в режиме —ервер- лиент.

ј–ћ пользовател€ Internet содержит один дополнительный модуль Ц ѕолучение данных по Internet и ранее упом€нутые модули ќбновление метеоданных, ќбновление данных о пожарах. — помощью ArcView, модулей обновлени€ и размещаемых на WWW-—ервере наборов исходных данных текущего дн€ пользователь на своем рабочем месте может воспроизвести У√»—_Ћесные пожарыФ в полном объеме.

 роме того, существует группа ѕользователей производных продуктов √»—. Ётим пользовател€м достаточно иметь стандартное программное обеспечение дл€ работы с Internet и иметь права доступа к WWW-серверу. ¬ насто€щее врем€ это ‘едеральна€ —лужба Ћесного ’оз€йства, ћ„— и ћ¬ƒ.

  составл€ющим комплекса также следует отнести р€д написанных на Avenue скриптов, которые упрощают интерфейс ArcView и существенно ускор€ют работу основного узла-ј–ћ ƒиспетчера. «а исключением этой части все остальные программы написаны на Delphi.

ћодули ќбновлени€ метеоданных и обновление данных о пожарах имеют сходный и достаточно упрощенный внешний интерфейс, позвол€ющий работать как с текущими, так и с архивными данными. ѕри работе с текущими данными программа предварительно обрабатывает поступившие файлы и формирует по ним новые покрыти€ и атрибутивные базы данных. ѕри работе с архивом пользователем предварительно выбираетс€ нужна€ дата.

¬нутренн€€ организаци€ модул€ ќбновление данных о пожарах более сложна.  роме обращени€ к архивам, он позвол€ет вручную редактировать данные по мес€чным корректировкам предусмотренным службой УјвиалесоохраныФ. ¬ нем можно редактировать сведени€, определ€ющие местоположение, ведомственную и административную принадлежность крупных лесов по —убъектам ‘едерации. Ќо дл€ любой активной записи возможен доступ ко всей информации с помощью обращени€ к программному комплексу √»—-—”Ѕƒ.

ѕакет √»—-—”Ѕƒ предназначен дл€ работы со сложноорганизованными рел€ционныцми базами данных и обеспечивает оперативный доступ к информации, рассредоточенной по множеству файлов данных. ѕакет реализован в виде трех ≈’≈-модулей:

1.†† ќболочка компил€тора - текстовый редактор со стандартными

††††† функци€ми редактировани€ и некоторыми дополнительными†

††††† функци€ми;

2. Ќепосредственно компил€тор-анализ исходного описани€ св€зе醆

†††† —”Ѕƒ и генерации матрицы индексных ссылок и файлов

††††† сопровождени€;

3.†† –едактор экранных форм Ц реализует функции визуализации и

††††† оптимального размещени€ на экране совокупности данных о

††††† выбранном в ArcView картографическом объекте.

††††††††††† ѕакет работает с любой совокупностью файлов данных формата Pbase, св€занных ключевыми пол€ми. ѕринцип его работы следующий.

††††††††††† —оздаетс€ текстовое описание структурных св€зей между файлами —”Ѕƒ по схеме: адрес-файл-поле. ќписываютс€ ссылки на справочники и на другие файлы, если такие ссылки существуют. «атем компил€тором провер€етс€ синтаксис, наличие описанных элементов и ссылок, а на выходе формируетс€ индексна€ матрица ссылок и некоторые вспомогательные файлы.

††††††††††† — помощью –едактора экранных форм теперь становитс€ возможными, благодар€ матрице ссылок, показать на экране всю информацию, относ€щуюс€ к данному объекту. ¬ нашем случае Ц это картографические объекты: полигоны, дуги, точки.  роме того, –едактор экранных форм оснащен настройщиком форм. Ћюбую из характеристик, описанную в исходном текстовом файле, можно перенести или удалить из формы и разместить на экране удобным образом. »нформаци€ в форме может редактироватьс€. ÷ифровые данные редактируютс€ непосредственно, текстовые Ц путем обращени€ к соответствующему справочнику.

††††††††††† »нтерфейс ј–ћ-ƒиспетчера в среде ArcView-3.0 должен удовлетвор€ть двум основным требовани€м Ц оперативности подготовки выходных документов дл€ WWW-сервера и информационной полноты рабочего пространства.

††††††††††† ѕробна€ эксплуатаци€ показала, что наиболее трудоемкими €вл€ютс€ операции формировани€ растровых изображений дл€ WWW-сервера, что потребовало разработки средствами Avenue пакета скриптов, в дес€тки раз ускор€ющих работу этого звена технологической цепочки.

††††††††††† ƒл€ обеспечени€ информационной полноты рабочего пространства диспетчера из среды ArcView организован доступ к пакету √»—-—”Ѕƒ. —пециальный скрипт считывает код картографического объекта активной темы и передает управление –едактору экранных форм √»—-—”Ѕƒ с двум€ параметрами Ц кодом объекта и условными именем темы. ‘орма выводит на экран данные, относ€щиес€ к выбранным теме и объекту.

††††††††††† јналогические запросы дл€ всех актуальных тем организованы в соответствии с особенност€ми атрибутивных баз данных. Ќапример, темы св€занные с горимостью лесов по —убъектам ‘едерации, содержат большее количество информации, которую сложно разместить на одной экранной форме. «десь выделено три информационных блока: горимости на текущий день, задействованные на тушении ресурсы и горимость нарастающим итогом от начала сезона. »нформационные блоки размещены на страницах экранного блокнота, и обращение к ним осуществл€етс€ нажатием на соответствующий €рлычок экранной закладки.

4.8.† ѕроизводные продукты У√»—-Ћесные пожарыФ.

†WWW-серверФјвиалесоохранаФ. »нформаци€ на сервер с группирована в

четырех основных блоках:

Ј        текстовые отчеты о пожарах в ведомственном стандарте УјвиалесоохраныФ;

Ј        карты горимости лесов Ц растровые изображени€ цифровых карт по основным темам пожаров;

Ј        карты пожарной опасности по услови€м погоды Ц растровые изображени€ цифровых карт по фактической и прогнозной пожарной опасности;

Ј         спутниковые данные.

—ведени€ о пожарах и метеорологической обстановке представлены на WWW-сервере шестью растровыми изображени€ми цифровых карт: очаги крупных лесных пожаров; количество действующих лесных пожаров; количество возникших лесных пожаров; прирост пройденной огнем площади за день; фактическа€ пожарна€ опасность; прогнозна€ пожарна€ опасность.

††††† Ќа WWW-сервере доступно также обзорное изображение облачного покрова на всю территорию страны и снимки высокого разрешени€ NOAA. ќбращение к последним возможно либо выбором в разделе WWW-сервера ћониторинг регионов.

††††† ”же апробирована и запущена в производство перва€ очередь программно-аппаратного комплекса У√»—-Ћесные пожарыФ. —истема отработала текущие пожароопасные сезоны 1997 и 1998 годов. ƒальнейшее развитие комплекса будет идти по нескольким направлени€м. ¬ их числе Ц включение в состав пользователей WWW-сервера региональных служб, что предусматривает обработку данных с учетом разности часовых по€сов. ѕредусматрива€ также создание сетевой версии √»— на WWW-сервере на основе Map Object.

†††††  роме того, в 1999г. на ÷ентральной базе авиационной охраны лесов УјвиалесоохранаФ (г.ѕушкино, ћосковской обл.), планируетс€ создание центрального пункта приема и обработки спутниковых данных. “ам будет установлен приемный комплекс типа УScan ER (разработка ћЌ»»“÷), что значительно увеличит оперативность доставки спутниковой информации региональным авиабазам и другим заинтересованным службам по борьбе с лесными пожарами, имеющим доступ к сети »нтернет.

††††† ¬се вышеперечисленные проектируемые меропри€ти€, позвол€т повысить эффективность предупреждени€ лесных пожаров в различных регионах нашей страны в целом и на территории обслуживаемой «абайкальской базой авиационной охраны лесов в частности.

ќ’–јЌј “–”ƒј

††††††† ѕро€вление заботы об улучшении условий труда и быта работников, создание творческой обстановки и здорового социально-психологического климата в каждом коллективе Ц одна из первостепенных задач эффективного управлени€ производством. ¬ св€зи с вышеперечисленными задачами и обеспечением электронного прогресса общества, на основе ускорени€ научно-технического и социального развити€, можно сформулировать основные положени€, необходимые дл€ их решени€:

Ј        расширить автоматизацию проектно-конструкторских и научно-исследовательских работ с применением электронно-вычислительной техники и √»—-технорлогий;

Ј        совершенствование вычислительной техники, еЄ элементного, математического и программного обеспечени€, средств и систем сбора передач и обработки информации;

Ј        дальнейшее изучение и освоение космического пространства в интересах развити€ науки, техники и народного хоз€йства.

ѕеречисленные выше пункты положений говор€т об актуальности темы дипломной работы.

5.†† ѕеречень работ и оценка условий труда.

¬ данной дипломной работе рассмотрено применение комплекса автоматизированной гео-информационной системы контрол€ и оперативной обработки космической информации.  омплекс включает в себ€ блоки приема и обработки информации, Ё¬ћ и другие электронные блоки.

–ассмотрим основные требовани€ к охране труда в местах приема и обработки информации. Ёти требовани€ включают: рациональное использование полезного объема помещени€ под размещение оборудовани€, правильную и грамотную эксплуатацию аппаратуры и организацию всех работ, защиту работающих от вредных воздействий условий труда, содержание рабочих мест в соответствии с санитарно-гигиеническими нормами и правилами, устройство санитарно-бытовых помещений (√ќ—“ 12.0.002-98 —“ —Ё¬ 1084-98). ѕри проектировании, строительстве и эксплуатации зданий должны соблюдатьс€ правила и нормы по охране труда и пожарной безопасности.

–азмещение и установка оборудовани€, аппаратуры и приборов должны соответствовать требовани€м по технике безопасности к производственной санитарии. ¬есь обслуживающий персонал об€зан соблюдать инструкции по охране труда, устанавливающие правила выполнени€ работ и поведени€ в помещении дл€ приема инфракрасной и другой спутниковой информации.

 аждый сотрудник перед началом работ должен быть ознакомлен с особенност€ми эксплуатации данного электронного оборудовани€.

¬се оборудование и аппаратура дл€ приема и обработки спутниковой информации основаны на потреблении электрического тока. ѕоражение человека электрическим током происходит в результате включени€ его в электрическую цепь, наход€щуюс€ под напр€жением. ¬ключение человека в цепь может быть однополюсовым и более опасным Ц двухполюсовым. —ила тока 0,05ј опасна дл€ человека, а 0,1ј Ц смертна€. “ребовани€ к электробезопасности описаны в √ќ—“ 12.1.009-96, √ќ—“ 12.10006-96, ѕ”Ё, ѕ“Ё и ѕ“Ѕ.

3. ќбщие требовани€ к помещению оператора.

ѕомещение устраиваетс€ в соответствии с требовани€ми санитарных норм проектировани€ промышленных предпри€тий (—Ќ 245-95).

ћетеорологические услови€ в помещении (отопление, вентил€ци€ и т.д.) предусматриваютс€ в соответствии с требовани€ми √ќ—“ 12.1.005-98, —Ќ 245-95, —Ќиѕ 2.04.05-96.

—анитарно-бытовые услови€ предусмотрены в соответствии с требовани€ми —анѕиЌ 2.2.2.542-96.

4. ћеропри€ти€ по охране труда.

ѕроектирование мер по предотвращению поражени€ человека электрическим током предусматривает следующие способы защиты:

Ј         защитное заземление, примен€емое в сет€х с изолированной нейтралью;

Ј         зануление;

Ј         защитное отключение.

«ащитными заземлением называетс€ преднамеренное соединение с заземлительным устройством корпусов и других металлических частей электронной аппаратуры, котора€ не находитс€, но может оказатьс€ под напр€жением, при случайном соединении с токоведущими част€ми. ƒействие заземлени€ заключаетс€ в том, что ток, попада€ на корпус прибора, пойдет по разветвленной цепи, причем сила тока в разветвлени€х будет обратнопропорциональна сопротивлени€м заземлени€ и человека. ѕодбира€ соответствующим образом сопротивление заземлител€, можно снизить силу тока, проход€щего через тело человека, до безопасного.

††††††††††††††† «аземлител€ могут быть естественными, специально не предусмотренными (мателлические конструкции зданий, проложенные под землей трубы и т.д.) и искусственными, специально забитыми в землю металлическими стержн€ми и трубами. ¬се элементы заземл€ющих устройств соедин€ют между собой и с оборудованием при помощи сварки или болтами.

††††††††††††††† ¬ сети с глухозаземленной нейтралью, где напр€жение не превышает 1000 ¬ольт, примен€ют зануление, то есть соединение металлических не токоведущих частей установки с нулевым заземленным проводом. ќно служит дл€ перевода замыкани€ на корпусе электрооборудовани€ в однополюсное короткое замыкание между поврежденной фазой и нулевым проводом. Ёто обеспечивает быстрое автоматическое отключение поврежденной установки от сети, в результате сгорани€ предохранител€. “акой защитой €вл€ютс€, например, плавкие предохранители. ќдновременное защитное заземление и зануление разных корпусов в одной и той же сети Ц запрещаетс€.

5. »скусственное освещение помещени€.

††††† ѕри умственном труде важна€ роль принадлежит зрению, с помощью которого человек получает до 80-90% информации. ѕоэтому создание на рабочих местах благопри€тной освещенности, повышает работоспособность, способствует повышению общей культуры труда, поддержанию чистоты и пор€дка в служебных помещени€х.

††††† ќсвещение €вл€етс€ нормальным, если можно длительное врем€ работать без напр€жени€ зрени€. Ќедостаточное же освещение €вл€етс€ причиной преждевременного утомлени€ работника, ослаблени€ его внимани€. –ациональное освещение обеспечивает: необходимую освещенную равномерность и посто€нство источника света защиту глаз от слеп€щего светового потока. — этой целью в служебных помещени€х меньше всего примен€ть комбинированное освещение (сочетание общего и местного). ¬ этом случае за счет общего освещени€ обеспечиваетс€ равномерное освещение всего помещени€, а за счет местного -повышаетс€ расчетна€ освещенность в определенной зоне (на рабочей поверхности). ќсвещенность на рабочей поверхности от светильников общего освещени€ должна быть не менее 150лк при люминесцентных лампах. ѕри устройстве общего освещени€ рекомендуетс€ вместо вис€чих ламп устанавливать потолочное освещение, при котором отраженный свет создает более равномерную освещенность. —ветильники следует располагать вдоль рабочих мест, чтобы избежать слеп€щих бликов, а часть из них помещать над окном, чтобы искусственный свет имел то же направление, что и естественный.

††††† ¬се вышеописанные нормы и требовани€ по освещенности рабочего помещени€ пункта приема и обработки аэрокосмической информации, принимаютс€ на основании —анѕиЌ 2.2.2. 542-96.

6. —анитарно-гигиеническа€ обстановка.

††††† “емпература в помещении при умственном труде целесообразна в пределах 18-20о—. Ќеблагопри€тно вли€ние на работоспособность повышенна€ влажность воздуха (>60%), а также его загр€знение продуктами дыхани€ и табачным дымом.

††††† “ишина €вл€етс€ одним из главных факторов, обеспечивающих продуктивность умственного труда, т.к. шум неблагопри€тно вли€ет на центральную нервную систему, снижает внимание и работоспособность. ¬ цел€х создани€ нормальной рабочей обстановки в рабочем помещении (уровень громкости шума не превышает ~60дЅ), необходимо проведени€ комплекса административных, строительных и организационно-технических меропри€тий.   административным меропри€ти€м относ€тс€ запрещение громких разговоров, требование, чтобы не хлопали дверью и т.п.   строительным меропри€ти€м относитс€ звукоизол€ци€. ќрганизационно-технические меропри€ти€ предусматривают: облицовку дверей звукопоглощающими материалами, установку амортизаторов.

††††† „тобы операторы не чувствовали себ€ утомленными, необходимо вводить производственную гимнастику, котора€ служит хорошим средством предупреждени€ утомл€емости и повышени€ эффективности труда.  омплекс гимнастических упражнений следует разрабатывать, предварительно изучив, конкретные услови€ и характер работы, возрастной состав людей, состо€ние их здоровь€ и т.п.

††††† √имнастика проводитс€ в рабочих помещени€х или коридорах во врем€ регламентированных перерывов в течение рабочего дн€.

7. ћеропри€ти€ по предупреждению пожаров.

††††† ќценка пожарной опасности помещений с радиоэлектронной аппаратурой, также св€зана с применением электрического тока. ѕоэтому электрооборудование должна отвечать требовани€м ѕ”Ё. »сточниками пожара могут быть короткие замыкани€, которые возможны при нарушении изол€ции деталей и электропроводов.  роме того возгорани€ могут произойти и по вине самых людей, нарушивших правила пожарной безопасности. ќдной из причин, влекущей к пожарной ситуации, может быть нарушение правил эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры, небрежное отношение к приборам и перегрузка сети.

††††† ¬ св€зи с этим, в работе проектируютс€ следующие меропри€ти€ и требовани€ по предупреждению возможных загораний:

1.ѕри работе с электроприборами шнуры и детали должны быть покрыты соответствующей изол€цией.

2.Ёлектрооборудование запрещаетс€ располагать вблизи отопительных коммуникаций и газового оборудовани€. ≈го следует устанавливать на специальные столы или подставки в удобном дл€ работы положении.

3.¬о всей системе электроснабжени€ помещени€ должны быть две точки выключени€ тока в сети: на щитке внутри здани€ и вне его.

4.Ќе допускать к работе людей, не прошедших инструктаж по технике безопасности.

5.ѕомещени€ и места работы электрооборудовани€ оборудовать средствами пожаротушени€ (ќ”-5) с приложением инструкции пользовани€ и действий в случае пожара.

6.¬ помещении на случай пожара должна быть разработана инструкци€ о пор€дке действи€ персонала при пожаре.

††††††††††† »сход€ из вышеперечисленных меропри€тий, проектируемых в разделе Уќхрана трудаФ можно сделать следующие выводы.

††††††††††† ѕри соблюдении всех правил эксплуатации электрооборудовани€ и инструкций по технике безопасности возможность травматизма обслуживающего персонала, а также возможность произвольного загорани€ помещений будут сведены к минимуму.

††††††††††† ѕри правильном сочетании труда и отдыха операторов и обслуживающего персонала пункта приема и обработки информации, будут предотвращены профессиональные заболевани€. √ќ—“ 12.1ю004-96 ——Ѕ“.

«ј Ћё„≈Ќ»≈

††††††††††† ќдной из основных особенностей охраны лесов от пожаров в –оссии в целом и в –еспублике Ѕур€ти€ в частности, €вл€етс€ необходимость наблюдение таких территорий может быть организовано с помощью спутниковых систем NOAA в совокупности с авиалесоохраной.

†††††††††††   основным задачам, предъ€вл€емым к спутниковой системе NOAA относ€тс€: оперативна€ оценка метеобстановки; система раннего обнаружени€ очага пожара и оперативной передачи данных на наземный пункт приема и обработки информации; контроль динамики крупных лесных пожаров; прогнозирование по€влени€ пожаров на охран€емой территории Ѕур€тии. ¬сем перечисленным выше требовани€м отвечает низкоорбитальна€ метеорологическа€ спутникова€ система серии NOAA, рассмотренна€ в данной дипломной работе.

††††††††††† ¬ насто€щее врем€ в оперативной работе используютс€ три спутника -††††† NOAA-12, NOAA-14, NOAA-15. Ёто позвол€ет получать снимки одного и того же места не реже 4 раз в сутки, с разрешением не хуже 1 км. —о спутников поступает информаци€ в цифровом виде, что значительно повышает помехозащищенность. “елеметри€ содержит данные сканера высокого разрешени€ AVHRR, который имеет 2 видимых и 3 » -канала. Ќа широтах –оссии соседние витки спутника УзаметаютФ всю поверхность «емли без пропусков. ƒл€ полного покрыти€ всей –оссии необходимо 5-6 пролетов спутника. —ери€ спутников NOAA функционирует уже около 20 лет, что говорит об их надежности и NASA планирует запуск новых аппаратов с улучшенными характеристиками. ¬се вышеперечисленные достоинства спутниковой системы NOAA, ”довлетвор€ющие требовани€м по оперативному обнаружению лесных пожаров, а также экономическа€ эффективность использовани€ еЄ, в услови€х ограниченного финансировани€ отрасли, послужили обоснованием выбора системы† дл€ обнаружени€ и прогнозировани€ лесных пожаров на территории республики Ѕур€ти€.

††††††††††† ќсновной проблемой интегрировани€ спутниковых данных в существующую систему мониторинга лесных пожаров €вл€етс€ оперативна€ доставка данных и результатов их обработки в центр сбора и анализа информации. Ёто задача решаетс€ использованием двух центров приема цифровых данных с метеоспутников серии NOAA, расположенных в ћоскве (» » –јЌ) и »ркутске (»—«‘ —ќ –јЌ), а принимаемые в них данные и результаты их обработки получаютс€ и анализируютс€ в ÷ентральной базе авиационной охраны лесов –оссии УјвиалесоохранаФ (г.ѕушкино ћосковской обл.). ”добство использовани€ этих двух региональных центров заключаетс€ в том, что их зона видимости охватывает почти всю территорию –оссии, за исключением „укотки. ќба центра имеют доступ к глобальной компьютерной сети и в обоих используютс€ одинаковые программные пакеты, что обеспечивает совместимость данных на уровне форматов.

††††††††††† —егодн€ технологии сетей Internet позвол€ют создавать и поддерживать работу информационных WWW-серверов, к которым в любой момент времени информации заинтересованные удаленные пользователи, такие как ‘едеральна€ служба лесного хоз€йства –оссии, ћ»— и ћ¬ƒ.

††††††††††† ƒанные схема позвол€ет осуществить оперативный доступ к данным мониторинга на реально существующих коммуникационных возможност€х. ќна может быть достаточно быстро изменена (при этом сервер легко переноситс€ в любое место сети) и по мере развити€ центров созданы дополнительные серверы.

††††††††††† —ледует отметить также, что высокий уровень автоматизации систем приема и обработки данных позволил дл€ выполнени€ работ в приемных центрах не привлекать дополнительный персонал, что безусловно снизило себестоимость проводимых работ.

††††††††††† “аким образом, видно, что даже с помощью уже существующих в –оссии глобальных компьютерных сетей можно эффектно организовать оперативный сбор, обработку и доставку спутниковых данных потребителю. ѕоэтому безусловно предоставл€етс€ разумным дальнейшее развитие таких систем в рамках √еографической информационной системы (√»—) мониторинга лесных пожаров, разрабатываемой ћеждународным институтом леса, и уже в значительной мере функционирующей в ÷ентральной авиабазе.

††††††††††† »спользование возможностей √»— - технологий, позвол€ет проводить комплексный анализ спутниковых изображений и данных и метеорологической обстановке и лесопожарной ситуации на охран€емой территории республики Ѕур€ти€.

—ѕ»—ќ  Ћ»“≈–ј“”–џ

1.јвдуевский ¬.—. и др.  ритерии эффективности космических комплексов дл€ изучени€ природных ресурсов «емли. —б. »сследование «емли из космоса. 1981г. є3 с.89-96.

2.јлиев “.ћ., ¬игдоров ƒ.».,  ривошеев ¬.“. —истемы отображени€ информации. ћ.¬ысша€ школа 1988-221с.

3.јрцыбашев ≈.—., ¬ласов ћ.Ќ. и др. ѕрименение спутниковой информации в охране леса от пожаров /ѕрактические рекомендации Ћ.ЋенЌ»»Ћ’ 1986г.-27с.

4.јрцебашев ≈.—. ѕрименение аэрологических методов в охране лесов от пожаров ћ.Ќаука. 1984г.-15с.

5.Ѕаранов Ќ.ћ. ѕожароопасность лесов в бассейне озера Ѕайкал.  н. ќхрана лесов от пожаров в бассейне озера Ѕайкал.  расно€рск 1976г.с.12-28

6.¬алендик Ё.Ќ.,  исл€ков ≈. . ќценка пожарной опасности лесов по радиотепловому излучению —б.»сследование «емли из космоса. 1980г.є2с.14-19

7.¬алендик Ё.Ќ., »саков –.¬. и др. ќ применении дистанционных методов дл€ обнаружени€ лесных пожаров. »сследование «емли из космоса. 1986г. є4.

8.¬олков ј.ћ. ќпределение спектральных характеристик природных объектов на полигонах и вопросы эффективности космических систем. ћ. √идрометиздат. 1985г.-120с.

9.¬€лых Ќ.»., «вонкова ј.ј, и др. «апасы Ћ√ћ в некоторых типах леса средней подзоны “айги. —б. ћатериалы годичной сессии по итогам работ за 1982г. с.73-74

10.¬ентцель ≈.—. “еори€ веро€тностей ћ. Ќаука 1969г.-575с.

11.ƒуша-√удым —.». «акономерности пространственно-временного распределени€ лесных пожаров в –—‘—– и повышение эффективности охраны лесов ћ.ћЋ“» 1984г.-18с.

12. изелькин ¬.¬., ”сальцев ».‘. ќсновы »к техники. ћ. ћашиностроение 1974г.

13. оровин √.Ќ., јндреев ».ј. јвиационна€ охрана лесов ћ. јгропромиздат. 1988г.-223с.

14.ћелуа ј.».  осмические природоохранные исследовани€ Ћ. Ќаука 1988г.-175с.

15.ћетодические указани€ по прогнозированию пожарной опасности в лесах по услови€м погоды ћ.√идрометиздат. 1975-15с.

16.ћелехов ».—, и др. Ћесна€ пирологи€ 1-5 вып. ћ.ћЋ“».

17.—тол€рчук Ћ.¬. ѕрогноз и оценка грозовой пожарной опасности в лесу /ћетодические указани€ Ћ.ЋенЌ»»Ћ’. 1982г.-27с.

18.ярославский Ћ.“. ÷ифрова€ обработка сигналов в оптике и голографии. ћ. –адио и —в€зь 1987г.-296с.

19.јбушенко Ќ.ј., Ѕарталев —.ј.,  оровин √.Ќ., Ћуп€н ≈.ј., ўетинский ¬.≈., и др. ќпыт и перспективы организации оперативного спутникового мониторинга территории –оссии в цел€х службы пожароохраны лесов. —б. »сследование «емли из космоса. 1998г. є3 с.89-95.

20.Ѕукгин ћ.ј., Ћуп€н ≈.ј. и др. ¬озможность создани€ и перспективы использовани€ недорогих станций приема данных со спутников серии NOAA в режиме HRPT.—б. »сследование «емли из космоса. 1992г. є6 с.85-89

21.Ѕарталев —.ј.,  оровин √.Ќ. и др. –азработка √»— мониторинга лесных пожаров –оссии на основе ArcView CIS 3.0 и глобальной сети Internet. ARC REUIEW - современные геоинформационные технологии. 1998г. є1 с.6-7

22.David A. Prevedel. Project Sparkey: A Strategic Wildfire Monitoring Package Using AVHRR Satellites fnd GIS. PE&RS. с.271-278

23. ондауров Ќ.—., ’арин ќ.ј. ќсновные положени€ концепции построени€ информационной системы контрол€ и охрана леса. —б. Ќаучные труды ћЋ“» вып. 242. 1991г. с.5-13

24. ондауров Ќ.—. ѕринципы и способы использовани€ космических средств контрол€ и охраны леса. —б. Ќаучные труды. ћ.ћЋ“». вып. 242. 1991г. с.13-18

25.—валов Ќ.Ќ. ¬ариационна€ статистика ћ.Ћесна€ промышленность 1977г. 176с.

26.Ѕаршай —.≈., Ќестеренок ¬.‘., ’ренов Ћ.—. »нженерна€ геодези€ /¬ысша€ школа/ 1976г. 399с.

27. ондауров Ќ.—., ’арин ќ.ј., —тепанов Ѕ.¬. јвтоматизированна€ информационно-управл€юща€ система контрол€ и охраны леса. ћ.ћЋ“» —б. Ќаучные труды. ¬ып.225 1990г. с.12-21

28.«ахаров ћ.ё. и др. ќрганизаци€ системы оперативного доступа удаленных пользователей к спутниковым данным. —б. »сследование «емли из космоса. 1996г. є5 с.67-71

29.Ѕукчин ћ.ј. и др. ѕервична€ обработка данных метеорологических спутников на локальных станци€х приема —б. »сследование «емли из космоса. 1994г. є5 с.112-117

30.∆еребцов √.ј. и др. »спользование данных AVHRR с »—« NOAA дл€ обнаружени€ лесных пожаров. —б. »сследование «емли из космоса 1995г. є5 с.74-77.

31.≈жков ¬.¬., ўетинский ≈.ј. и др. Ёффективность использовани€ космической информации в лесном хоз€йстве. ћ. Ќаука. —б. »сследование «емли из космоса. 1986г. є3 с.3-9

32.√оссударственные стандарты. ”казатель 1-4 том. 1998г. ћ.»ѕ  »здательство стандартов 1998г.

33.Ѕурлак √.Ќ. Ѕезопасность работы на компьютере: организаци€ труда на предпри€ти€х информационного обслуживани€. ћ. ‘инансы и статистика 1998г. 141с.

Ѕезопасность электроустановок. —б. ќхрана труда и социальное страхование ћ. ќхрана труда и социальное страхование. 1998г. є9,11 с.70,37

–аспознавание и прогнозирование лесных пожаров на базе √»—-технологий. »звините формул и снимков нет. ≈сли ¬ы заинтересовались, пишите rw3dqw@mail.ru, †кое-что могу выслать на E-mail

 

 

 

¬нимание! ѕредставленный ƒиплом находитс€ в открытом доступе в сети »нтернет, и уже неоднократно сдавалс€, возможно, даже в твоем учебном заведении.
—оветуем не рисковать. ”знай, сколько стоит абсолютно уникальный ƒиплом по твоей теме:

Ќовости образовани€ и науки

«аказать уникальную работу

ѕохожие работы:

ћониторинг загр€знени€ водной среды реки ’ерота с помощью методов биоиндикации
Ѕерегозащитные сооружени€ их значени€, и модернизаци€ в пределах г.—очи
ѕриродные ресурсы - как основа функционировани€ мировой экономики
”головно правова€ охрана фауны –оссии
ѕроблемы экологии на предпри€тии ќјќ "—ибур-¬олжский"
»нженерно-экологическа€ оценка эксплуатации транспортной разв€зки кольцевой автодороги возле пос. √орска€
ѕроектирование систем очистки выбросов цеха лить€ пластмасс
Ёкологическа€ составл€юща€ земельного кадастра города
Ёкологические проблемы бытовой химии
ќценка загр€знени€ атмосферного воздуха создаваемого де€тельностью локомотивного депо станции ѕерерва

—вои сданные студенческие работы

присылайте нам на e-mail

Client@Stud-Baza.ru