Введение к работе
Актуальноегь темы диссертации. В 1992 г. Россия вместе со 178 госу-
дарствами подписала программные документы, определяющие согласованную политику мирового сообщества по обеспечению устойчивого развития и сохранения биосферы "Земли. Концепция перехода Российской Федерации к устойчивому развитию, обеспечивающему сбалансированное решение социально-экономических задач, благоприятное состояние окружающей среды и сохранение природно-ресурсного потенциала с учетом интересов будущих поколений. Важное место в реализации этой концепции занимают научно-технические вопросы, связанные с методами и средствами, позволяющими осуществлять мониторинг земной поверхности и оценивать состояние природных и геотехнических систем,
Существенным недостатком многих средств наблюдения является зависимость получения требуемой информации от погодных условий, времени года и суток. Возможность получения информации в любое время года и суток в сложных метеоусловиях могут обеспечить только радиотехнические средства.
Лесные Экосистемы и, в частности, леса обширной территории России играют огромную роль в глобальных процессах, происходящих на планете, а также в экономике страны. Оперативная оценка текущих запасов древесины и их динамики, связанной с естественным ростом леса, хозяйственной дея-іельностью. воздействием пожаров и вредителей, является весьма актуальной.
Изучение возможностей дистанционных методов и построение соответствующих моделей с использованием данных аэрокосмического зондирования Земли Проводилось в рамках нескольких международных проектов, таких как BORL-.AS. І.ВА. FIFE и др.
~>
j
За последние более чем ЗО леї решены фундаментальные вопросы теории переноса излучения в атмосфере, созданы высокочувствительные СВЧ радиометры. Значительный вклад в разработку дистанционных методов СВЧ радиометрии внесли Н.Л. Арманд. К.С Шифрнн, А.Е. Башаринов, А.Г. Горелик. А.П. Наумов. Б.Г. Кугуза, В.Д. СтенаненКО. Ю.А. Кравцов. Г.Г. Щукин. В.В. Фалин, Ed.R. Westwatcr. Разработкой средств моделирования радиотехнических методов дистанционного зондирования природных сред занимались З.К. Волоегак, А.Л. Потапов. О.Р. Никитин. А.Г. Граикои. В.II. Гаврилов и многие другие Выполненные исследования показывай» принципиальную СВЧ радиометрического метода мониторинга пожароопасных ситуаций.
Вместе с тем существующая в стране система борьбы с огнем обеспечивает соответствующий современным требованиям уровень противопожарной защиты лесов лишь на ограниченных территориях европейской части России. Сибири и Дальнего Востока. Для организации и поддержания системы но обнаружении) и тушению лесных пожаров на всей территории лесного фонда России имеющихся ресурсов недостаточно. В результате, оперативность обнаружения возникающих пожаров и принятия мер по их ликвидации, особенно на неохраняемых территориях, постоянно снижается. Это противоречие ставит важнейшую научную и практическую задачу, разработки научно-методического аппарата построения и эксплуатации беспилотных комплексов радномониторнша лесных п торфяных пожаров на основе гсоипформациопных технологий. Наиболее предпочтительным решением является дополнение существующей аэрокосмической системы региональными системами мониторинга, включающей воздушные патрули, наблюдательные пункты, использующие средства беспилотной малой авиации, оснащенные радиометрическим и скаттерометрическим оборудованием помимо систем ПК п оптического диапазона. Использование указанного оборудо-
паиия повышает возможности систем природного радиомониторннга, но требует проведения дополнительных исследований связанных с моделированием радиотехнических методов дистанционного зондирования природных сред, интерпретацией результатов измерений, разработкой алгоритмов принятия решений, методик применения беспилотныых комплексов для решения конкретных народно-хозяйственных задач.
Актуальность работы определяется необходимостью разработки новых организационно-технических решений, позволяющих обеспечить проведение дистанционного радиотехнического контроля за пожароопасными ситуациями лесов и торфяников с использованием средств малой авиации и принятие па этой основе управляющих решений по поддержанию заданного стандартом уровня пожарной безопасности.
Цель диссертационной работы - разработка структурной организации региональной радиотехнической системы мониторинга и регистрации тесных и торфяных пожаров.
Для достижения указанной цели в диссертации сформулированы и решены следующие научные задачи:
Математическое и натурное моделирование радиотехнических методов зондирования земной поверхности.
Разработка структуры радиотехнических измерений комплекса па базе беспилотного летательного аппарата (БПЛА).
в Разработка методики обнаружения и картографирования очагов самовозгорания торфяников и лесных пожаров.
Методы исследования. Решение поставленных задач проводилось па основе методов системного анализа, статистической радиотехники, моделирования и жепернмеитальных исследований с использованием новых информационных технологий получении знаний об объектах контроля.
Научная новизна результатов заключается в том. что:
-;
С помощью математического моделирования радиотехнических методов дистанционного зондирования доказана возможность определения ко ординат диэлектрической неоднородности, находящейся пол слоем среды с комплексной диэдектрической проницаемостью.
На основе математического моделирования и экспериментальных исследований определены требования к радиотехнической системе мониторинга лесных и торфяных пожаров на базе ШЛА, характеристики обнаружения и их зависимость от параметров движения и аппаратуры.
і Разработаны методика и рекомендации по использованию и построению радиотехнической системы мониторинга очагов возгорания торфяников и лесных пожаров q применением геоинформациоиных технологий на базе ШЛА.
Научная значимость результатов состоит в разработке научно-методического аппарата, позволяющего обосновать принимаемые решения но обнаружению скрытых очагов возгорания торфяников и картографированию лесных и торфяных пожаров с использованием беспилотного комплекса радиомониторинга с применением геоинформациоиных технологий.
Практическая значимость научных результатов заключается в разработке структурной организации построения беспилотного комплекса и рекомендаций по его применению для дистанционного радиомониторинга пожаров и пожароопасных ситуаций, обеспечивающего соответствующий современным требованиям уровень противопожарной защиты лесов на местном и региональном уровнях.
Результаты . выносимые на защиту:
Библиотека математических н натурных экспериментов по исследованию фрагментов природных сред с имеющимися в них гермонеодішродпостямн.
Методика обнаружения и картографирования очагов самовозгорания торфа и тесных пожаров.
3. Рекомендации но построению беспилотных комплексов радиомониторинга лесных и торфяных пожаров с применением геоинформациоиных технологий.
Реализации и внедрение результатов. Результаты исследований использовались в виде математических моделей и алгоритмических средств при разработке OKI' по фонду «У.М.Н.И.К.» ООО «Плазменные технологии» региональной организации МЧС Владимирской области, внедрены и учебный процесс кафедры РТ и PC ІЗлІ'У для проведения занятий студентов по специальностям радиотехнического направления.
Апробация диссертационной работы. Основные результаты диссертационных исследований докладывались и обсуждались на VIII международной Научно-технической конференции «Перспективные технологии в средствах передачи информации» . Владимир 2009. Ill научно-технической конференции аспирантов и молодых ученых «Вооружение. Технологии. Бетопаснсусть. Управление.» Ковров: КП'А. 2008. IV Межотраслевой конференции аспирантов и молодых ученых с международным участием «Вооружение. Технология. Безопасность. Управление.» Ковров: ЮТА, 2009.
Публикации но работе. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, включая две статьи в изданиях, входящих в перечень ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состой і из введения, четырех глав и заключения, списка литературы, насчитывающего 100 наименований- Работа изложена на 234 страницах и содержит 103 рисунка и 7 таблиц,
