Трехспектральный лазерный метод контроля состояния растительного покрова


https://doi.org/10.24108/rdeng.0418.0000139

Полный текст:


Аннотация

Дистанционный контроль состояния растительности является одним из перспективных практических приложений лазерного зондирования.

Загрязнение окружающей среды, неблагоприятные внешние условия, болезни, вредители и другие факторы приводят к невозможности нормального развития растений. Поэтому актуальным является разработка систем мониторинга для дистанционный контроля состояния растительного покрова.

Методы спектрального анализа отраженного от растительного покрова излучения позволяют получить оперативную информацию о состоянии растений в реальном масштабе времени и на больших площадях. Эти оптические методы на сегодняшний день являются пассивными – они используют излучение естественного происхождения (прямое или рассеянное излучения Солнца), отраженное растительностью.

Однако, недостатком систем пассивного оптического зондирования в видимом и ближнем инфракрасном спектральных диапазонах является возможность мониторинга только в светлое время суток и сильная зависимость от оптического состояния атмосферы.

Одним из перспективных вариантов аппаратуры оптического диапазона, позволяющей независимо от времени суток проводить мониторинг состояния растительного покрова при большой высоте полета носителя, является лазерная система, использующая рефлектометрический метод контроля состояния растительности.

Работа посвящена анализу возможностей лазерной рефлектометричекой системы, использующей для контроля состояния растительности три безопасные для зрения длины волны зондирования.

Проведено исследование эффективности работы дистанционного лазерного трехспектрального метода контроля состояния растительного покрова, использующего безопасные для зрения длины волн лазерного излучения в ультрафиолетовом и ближнем инфракрасном диапазонах. Статистическое моделирование с использованием спектральных зависимостей коэффициентов отражения растений показывает, что трехспектральный лазерный метод может быть положен в основу мониторинга состояния растительного покрова. Дистанционное лазерное зондирование на длинах волн 0,355, 1,54 и 2 мкм дает возможность обнаруживать участки растительности, находящейся в неблагоприятных для развития условиях, с вероятностью ложных тревог ~ десятых и сотых долей и вероятностью правильного обнаружения близкой к 1.


Об авторах

М. Л. Белов
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия

Белов Михаил Леонидович

РЛ 2, профессор, 6214-0799



А. М. Белов
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия

Белов Алексей Михайлович

инж. НИИ РЛ МГТУ им. Н.Э.Баумана



В. А. Городничев
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия

Городничев Виктор Александрович

зав. кафедры РЛ 5, 8460-3126



А. В. Кувшинов
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия

Кувшинов Андрей Владимирович

ст. препод. кафедры РЛ 5



Список литературы

1. Fedotov Yu.V., Belov M.L., Bullo O.A., Gorodnichev V.A. Experimental research of different factors influencing on stability of laser induced fluorescence spectra of plants // Proc. of the Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE). 2017. Vol. 10466. Pp. 10466R-1 – 10466R-5. DOI: 10.1117/12.2285291

2. Jian Yang, Wei Gong, Shuo Shi, Lin Du, Jia Sun, Sha-lei Song. Laser-induced fluorescence characteristics of vegetation by a new excitation wavelength // Spectroscopy Letters. 2016. Vol. 49. No. 4. Pp. 263–267. DOI: 10.1080/00387010.2016.1138311

3. Kazunori Saito. Plant and vegetation monitoring using laser-induced fluorescence spectroscopy // Industrial applications of laser remote sensing / Tetsuo Fukuchi, Tetsuo Shiina. Saif Zone; Oak Park: Bentham Science Publ., 2012. Pp. 99-114. DOI: 10.2174/978160805340711201010099

4. Hedimbi M., Shyam Singh, Kent A. Laser induced fluorescence study on the growth of maize plants // Natural Science. 2012. Vol. 4. No. 6. Pp. 395-401. DOI: 10.4236/ns.2012.46054

5. Vina A., Gitelson A.A., Nguy-Robertson A.L., Yi Peng. Comparison of different vegetation indices for the remote assessment of green leaf area index of crops // Remote Sensing of Environment. 2011. Vol. 115. No. 12. Рp. 3468-3478. DOI: 10.1016/j.rse.2011.08.010

6. Zygielbaum A.I., Gitelson A.A., Arkebauer T.J., Rundquist D.C. Non-destructive detection of water stress and estimation of relative water content in maize // Geophysical Research Letters. 2009. Vol. 36. No. 12. Рp. L12403-1 –L12403-4. DOI: 10.1029/2009GL038906

7. Emengini E.J., Blackburn G.A., Theobald J.C. Detection and discrimination of stress in bean (Phaseolus vulgaris Tendergreen) caused by oil pollution and waterlogging using combined specral and thermal remote sensing // Research J. of Applied Sciences. 2013. Vol. 8. No. 6. Pp. 302–312. DOI: 10.3923/rjsci.2013.302.312

8. Huete A., Didan K., Miura T., Rodriguez E.P., Gao X., Ferreira L.G. Overview of the radiometric and biophysical performance of the MODIS vegetation indices // Remote Sensing of Environment. 2002. Vol. 83. No. 1-2. Pp. 195-213. DOI: 10.1016/S0034-4257(02)00096-2

9. Токарева О.С. Обработка и интерпретация данных дистанционного зондирования Земли. Томск: Изд-во Томского политехн. ун-та, 2010. 148 с.

10. Шихов А.Н. Космический мониторинг засух на территории Уральского Прикамья по многолетним рядам данных дистанционного зондирования Земли // Географический вестник. 2013. № 4(27). C. 100-107.

11. ГОСТ 31581-2012. Лазерная безопасность. Общие требования безопасности при разработке и эксплуатации лазерных изделий. Введ. 2015-01-01. М.: Стандартинформ, 2013. 19 с.

12. USGS Digital Spectral Library 06. Режим доступа: https://speclab.cr.usgs.gov/spectral.lib06 (дата обращения 12.10.2018).


Дополнительные файлы

Для цитирования: Белов М.Л., Белов А.М., Городничев В.А., Кувшинов А.В. Трехспектральный лазерный метод контроля состояния растительного покрова. Радиостроение. 2018;(4):1-13. https://doi.org/10.24108/rdeng.0418.0000139

For citation: Belov M.L., Belov A.M., Gorodnichev V.A., Kuvshinov A.V. Three-spectrum Laser Method for Vegetation Monitoring. Radio Engineering. 2018;(4):1-13. (In Russ.) https://doi.org/10.24108/rdeng.0418.0000139

Просмотров: 30

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2587-926X (Online)