Введение к работе
Актуальность темы.
Методы дистанционного зондирования находят широкое применение в
ювремеиной практике контроля состояния окружающей среды. Для корректной
гатерпретаїщи данных, получаемых радиотеплолокаїгяошгам
радиометрическим) методом, необходимы физико-математические модели, гозволягощие установить связь между измеряемой радиояркосгаой емпературой объектов и их физическими свойствами. Используемые модели іожно разделить на две группы. Первые не слишком сложны математически и іполнє наглядны физически. Но и то, и другое достигается за счёт излишней
ггтг\*"%ттт»1гггл^-пгт т*э1/* тгыг "гаггтле* »1г\ттг»тгм ис \плгтт.П)ятт nTTMOTirjf* пппирпря ПїЧ*Т**<ти(ї
іа форміфование радиояркосгаой температуры исследуемой среды. Во второй руппе моделей процесс рассеяния учитывается, но это приводит к очень уществешюму усложнению математической части модели, а физическая часть еряет наглядность и становится весьма затрудненной для непосредственного юсприятия и анализа моделируемых ігроцессов.
Таким образом, разработка физико-математической модели адиотеплового иатучения среды, уплывающей процесс рассеяния, но при том весьма ясной физически, позволяющей легко анализировать причинно-ледственные связи между свойствами объекта и его формируемой іадиояркостной температурой, а также не перегруженной черезмерно іатематически, представляется весьма актуальной.
Цель работы:
-
Проанализировать возможности модели слоистой среды без учёта іассеяния в слоях. Отработать методику расчёта радиояркосгаой температуры и оэффициента отражения плоскослоистой среды при произвольном ертикальном профиле диэлектрической проницаемости и температуры для іроизвольной поляризации.
-
Разработать модель слоистой среды с учётом рассеяния в слоях на снове модели без учёта рассеяния. Предложить способ расчета адиояркостной температуры слоистой среды с учётом рассеяния, основанный а рассмотрении лучевой картины в среде.
-
Разработать методику измерения индикатрис рассеяния. Ізготовить экспериментальную установку и провести на ней измерение ндикатрис моделей реальных сред.
4) Разработать методику восстановления истинных значений
адиояркостных температур по измеряемым значениям на основе
спользования парциальных коэффициентов рассеяния антенн при
роизвольной форме границ исследуемой подстилающей поверхности.
Научная новизна:
-
Для расчета радиояркостных температур исследуемых объекте предложена модель слоистой среды, учитывающая процесс рассеяния в слоях: не ограниченная кратностью рассеяния. Учёт процесса рассеяли осуществляется путём рассмотрения лучевой картины в среде, а вклад каждог луча в формируемую раднояркостную температуру определяется на основ модели слоистой среды без учёта рассеяния.
-
Для случая произвольной формы границ исследуемо подстилающей поверхности усовершенствована методика исполъзоваки парциальных коэффициентов рассеяния антенн для восстановления истинны значений радиояркостных температур по измеряемым значениям.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Способ учёта рассеяния при рассмотрении процесса излучени слоистой среды в рамках модели слоистой среды. Учёт процесса рассеяна осуществляется путём рассмотрения лучевой каргины в среде, а структур лучевой картины формируется на основании экспериментально измеряемо индикатрисы рассеяния характерного слоя среды.
-
Методика восстановления истинной радиояркостной температур исследуемой подстилающей поверхности по экспериментально измерение яркостной температуре с использованием парциальных коэффициенте рассеяния. Применение данной методики возможно при произвольной форіу границ исследуемой поверхности.
-
Возможность применения при исследовании радиофизичесю характеристик льда и других природных образований их диэлектричесю моделей вместо натуральных объектов. Использование моделей имеет р? преимуществ, связанных прежде всего со стабильностью характеристик полным контролем параметров исследуемой модели.
Практическая ценность:
-
Предложена физико-математическая модель радиотеплово; излучения среды, учитывающая процесс рассеяния и при этом весьма наглядні физически. На основе предложенной модели создана программа для расчё радиояркостной температуры слоистой среды с учетом рассеяния.
-
Изготовлена экспериментальная установка для измерен индикатрис рассеяния. Она можеть служить прототипом для подобш установок, которые могут быть использованы для измерения индикатр: рассеяния конкретных образцов исследуемых объектов в комплексе программой для расчёта радиояркостной температуры этих объектов.
-
Получены основные соотношения для расчёта парциальных коэффициентов рассеяния для двух возможных способов изменения угла визирования антенны в случаях, когда часть "пятпа" луча антенны выходит за границу исследуемого объекта, а сама граница имеет произволыгую форму. На основе полученных соотношений составлена программа для расчёта парциальных коэффициентов рассеяния.
-
Создана прикладная программа комплексной обработки результатов измерений раднотеилового излучения структур типа "лёд на поверхности воды". Программа производит обработку от выходных напряжений радиометра до графиков экспериментальной и расчётной угловых зависимостей радиояркостных температур и может быть использована при проведения исследований ледовых структур.
Апробация работы.
Основные результаты работы докладывались на 1-ой и Ш-ей Всероссийских научно-технических конференциях "Фундаментальные исследования в технических университетах" (1997 и 1999, С-Петербург); на Молодёжной научной конференции "Современные научные школы: перспективы развития" (1998, С-Пегербург). Тезисы докладов представлялись и эпубликованы в материалах 11-ой Международной конференции "Освоение шельфа арктических морей России" (1995, С-Петербург), Российской научно-гехнической конференции "Ишювационные наукоёмкие технологии для России" (1995, С-Петербург), IV-ой Региональной конференции по распро-лранению радиоволн (1998, С-Петербург).
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Общий объём заботы составляет 98 страниц. Работа содержит 32 рисунка, 5 таблиц, список титературы включает 63 наименования.
