Исследование взаимодействия электромагнитного излучения с лесным пологом
Диссертация
Результаты диссертационной работы опубликованы в виде 5 статей и докладывались на следующих конференциях: IX, X и XI Всероссийской научной конференции студентов физиков и молодых ученых (Красноярск, 2003 г.- Москва, 2004 г.- Екатеринбург, 2005 г.), IEEE IGARSS (Seoul, Korea, 2005; Denver, Colorado, 2006), Третьей всероссийской открытой конференции «Современные проблемы ДЗ Земли из космоса… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. ИССЛЕДОВАНИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ РАДИОВОЛН В ЛЕСНОМ ПОЛОГЕ. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
- 1. 1. Экспериментальные работы по исследованию распространения и рассеяния радиоволн лесными покровами
- 1. 2. Моделирование процессов распространения УКВ в лесной среде
- 1. 3. Данные об электрических и рассеивающих свойствах элементов лесной растительности
- ГЛАВА 2. ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ХВОИ
- 2. 1. Постановка задачи
- 2. 2. Аппаратура и методика измерения электрофизических характеристик хвои
- 2. 3. Уравнения пересчета поляризуемости в погонный импеданс и диэлектрическую проницаемость хвои
- 2. 4. Экспериментальные результаты электрических параметров хвои
- 2. 5. Резюме
- ГЛАВА 3. РАССЕИВАЮЩИЕ СВОЙСТВА СТВОЛОВ ХВОЙНОГО ДРЕВОСТОЯ
- 3. 1. Постановка задачи
- 3. 2. Теоретический расчет ЭПР стволов древостоя
- 3. 3. Аппаратура, метод и методика экспериментальных исследований ЭПР стволов реального древостоя
- 3. 4. Результаты экспериментальных исследований ЭПР стволов древостоя
- 3. 5. Резюме
- ГЛАВА 4. ДИСПЕРСИОННЫЕ И ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ОСЛАБЛЕНИЯ РАДИОВОЛН В ЛЕСУ
- 4. 1. Постановка задачи
- 4. 2. Лесотаксационная модель лесного полога
- 4. 3. Рефракционная модель лесного полога
- 4. 4. Аппаратура и методика измерения функции ослабления электромагнитного излучения лесным пологом
- 4. 5. Результаты исследования функции ослабления излучения в лесу на «малых» расстояниях
- 4. 6. Результаты исследования функции ослабления излучения в лесу на «больших» расстояниях
- 4. 7. Анализ и сравнение экспериментальных данных
- 4. 8. Резюме
- ГЛАВА 5. СТАТИСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВАРИАЦИЙ АМПЛИТУДЫ ПОЛЯ И ТОНКАЯ СТРУКТУРА НЕОДНОРОДНОСТЕЙ ЛЕСА
- 5. 1. Постановка задачи
- 5. 2. Временные флуктуации амплитуды поля в лесу
- 5. 3. Спектральный анализ пространственного распределения флуктуаций амплитуды поля и тонкая структура неоднородностей леса
- 5. 3. 1. Корреляционный анализ пространственных вариации. амплитуды поля
- 5. 3. 2. Поперечное распределение флуктуаций амплитуды поля
- 5. 3. 3. Продольное распределение флуктуаций амплитуды поля
- 5. 3. 4. Высотная зависимость амтитуды поля метрового и дециметрового диапазонов в лесу
- 5. 4. Частотные корреляционные свойства амплитуды электромагнитного поля в лесу
- 5. 6. Резюме
Список литературы
- Li L.-W., Koh J.-H., Yeo T.-S., Leong M.-S., and Kooi P.-S. Analysis of radiowave propagation in a four-layered anisotropic forest environment // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing, Vol. 37, P. 1967−1979, July 1999.
- Nashashibi A.Y., Ulaby F.T., Frantzis P. and De Roo R.D. Measurements ofthe propagation parameters of tree canopies at MMW frequencies // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing, Vol. 40, P. 298−304, Feb. 2002.
- DeRoo R., Kuga Y., Dobson M.C. and Ulaby F.T. Bistatic radar scattering from organic debris of a forest floor // Proc. of IGARSS'91 Symposium, Helsinki, June 3−6 1991, Vol. 1, P. 15−18.
- Mougin E., Lopes A. and Le Toan T. Microwave propagation at X-band in cylindrical-shaped forest components: attenuation observations // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing, Vol. 28, P. 60−69, Jan. 1990.
- Hoeknum D.H. Measurements of the backscatter and attenuation properties of forest stands at X-, C-, and L-band // Remote Sensing Environ. 1987. V. 23. P. 397−416.
- Shinohara H., Homma Т., Nohmi H., Hirosava H., and Tagawa T. Relation between L-band microwave penetration/backscattering characteristics and state of trees // Proc. IEEE IGARSS'92. V. 1. P.539−541.
- Hallikainen M.T., Tares Т., Hyyppa J., Somersalo E., Ahola P., Toikka M., and Pullianen Helicopter-borne measurements of radar backscatter from forests//Int. J. Remote Sensing. 1990. V. 11. P. 1179−1191.
- Durden S.L., Klein J.D., Zebker H.A. Polarimetric radar measurements of a forested area near Mt. Shasta //IEEE Trans. 1991. V. GRS-29. P. 441−450.
- Koskinen J.T., Pulliainen J.T., Maekynen M.P., Hallikainen M.T. Seasonal comparison of HUTSCAT ranging scatterometer and ERS-1 SAR microwave signatures of boreal forest zone // IEEE Trans. 1999. V. GRS-37. P. 2068−2079.
- Pulliainen J.T., Kurvonen L., Hallikainen M.T. Multitemporal behavior of L- and C-band SAR observations of boreal forests // IEEE Trans. 1999. V. GRS-37. P. 927−937.,
- Wagner W., Lemoine G., Borgeaud M., Rott H. A study of vegetation cover effects on ERS scatterometer data // IEEE Trans. 1999. V. GRS-37. P. 938 948.,
- Moghaddam M., Saatchi S.S. Monitoring tree moisture using an estimation algorithm applied to SAR data from BOREAS // IEEE Trans. 1999. V. GRS-37. P. 901−916.
- Magagi R., Bernier M., Ung C.-H. Quantitative analysis of RADARSAT SAR data over a sparse forest canopy // IEEE Trans. 2002. V. GRS-40. P. 1301−1313.
- Kirdiashev K.P., Chukhlantsev A.A., and Shutko A.M. Microwave radiation of the Earth’s surface in the presence of vegetation cover // Radio Eng. Electron. Phys. Engl. Transl., 1979 Vol. 24, P. 256−264.
- Chukhlantsev A.A. and Golovachev S.P. Microwave attenuation in a vegetation canopy // Radiotekhnika i Elektronika (Eng. Transl. as Radio Eng. Electron. Phys.), 1989 Vol. 34, P. 2269−2278. (In Russian).
- Milshin A.A. and Grankov A.G. Some experimental results of microwave emission of forests in L-band // Issledovanie Zemli iz Kosmosa (Research of the Earth from Space), 2000 No. 3, P. 50−57, (in Russian).
- Vichev B.I., Krasteva E.N., and Kostov K.G. Study of seasonal evolution of tree emission using zenith-looking microwave radiometers // Proc. IEEE IGARSS'95, P. 981−983.
- Macelloni G., Paloscia S., Pampaloni P., and Ruisi R. Airborne multifriquency L- to Ka- band radiometric measurements over forests // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing, Vol. 39, pp. 2407−2513, Nov. 2001.
- Hirosava H., Matsuzaka Y., and Kobayashi O. Measurement of microwave backscatter from a cypress with and without leaves. // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing, Vol. 27, pp. 698−701, 1989.
- Krevsky S. HF and VHF radio wave attenuation through jungle and woods // IEEE Trans. Antennas and Propagat. 1963. № 4. — P. 506 — 507.
- Herbstreit J.W., Crichlow W.Q. Measurement of the attenuation of radio signal by jungles // J. Res. Nat. Bur. Standarts. 1964. — D68, № 8. — P. 903 -906.
- Whale H.A. Radio propagation through New Guinea rain forest // Radio Sci. 1968. V.3, № 10.-P. 1038 — 1042.
- Burrows Ch.R. Ultra short propagation in the jungle // IEEE Trans. Antennas and Propagat. ~ 1966. V.14, № 3. — P. 386 — 388.
- Sachs D.L., Wyatt P.J. A conducting-slab model for electromagnetic propagation within jungle medium // Radio Sci 1968. — V.3, № 2. — P. 125 -134.
- Lagrone A.H., Martin P.E., Chapmen C.W. Height gain measurement at VHF and UHF behind a grove of trees // IEEE Trans. Ant. Propag. 1961. -№ 9.-P. 487−491.
- Lagrone A.H. Propagation of VHF and UHF electromagnetic waves over a grove of trees in full leaf.//IEEE Trans. Antennas and Propag. 1977. -V.25, -№ 6. — P. 866−869.
- Тельпуховский Е.Д., Чужков Ю. П., Пономарёв О. Г. Энергетические характеристики УКВ сигналов в лесу .// XVI Всесоюзная конференция по распространению радиоволн: тез. докл. Харьков. — 1990. — Т.2 — С. 120−121.
- Ручкин В.В., Сковронский А. Ю., Фортес В. Б. Угловой энергетический спектр и ослабление СВЧ в лесу // XVI Всесоюзная конференция по распространению радиоволн: тез. докл. Харьков. — 1990. — Т.2 — С. 122 -123.
- Куликов А.Н., Лаврентьев Ю. В., Пономарёв Г. А. и др. Ослабление и рассеяние ультракоротких радиоволн в городах и пригородных зонах // Итоги науки и техники, сер. Радиотехника. М.: ВИНИТИ, — 1991. -Т.42. — С. 196.
- Доржиев Б.Ч., Плетнев В. И., Хомяк Е. М. Поглощающие свойства лесной среды в УКВ диапазоне. // УКВ и электромагнитная совместимость: тезисы докладов. Улан-Уде. — 1983. — С. 169 — 171.
- Доржиев Б.Ч., Плетнев В. И., Хомяк Е. М. Сезонные вариации погонного ослабления УКВ при распространении в лесной среде. XV Всесоюзная конференция по распространению радиоволн: тез. докл. -Алма-Ата. — 1987. — С. 341 — 342.
- Доржиев Б.Ч., Плетнев В. И., Хомяк Е. М. Погонное ослабление метровых волн, распространяющихся в лесной среде. // В кн.: Распространение электромагнитных волн. Улан-Уде. — 1987.-С. 87 -103.
- Доржиев Б.Ч., Хомяк Е. М. Исследование частотной зависимости погонного ослабления в лесу в диапазоне 100 — 1000 МГц. XVI Всесоюзная конференция по распространению радиоволн: тез. докл. -Харьков.-1990.-Т.2-С. 119.
- Доржиев Б.Ч., Хомяк Е. М. Уточнение рекомендаций МККР применительно к распространению радиоволн в лесах умеренной зоны. Российская научно-техническая конференция по дифракции и распространению радиоволн: тез. докл. — Улан-Уд. — 1996. — С. 57 — 61.
- Доржиев Б.Ч., Хомяк Е. М. Экспериментальные методы определения эффективных электрических параметров лесной среды в УКВ диапазоне. XVIII Всероссийская конференция по распространению радиоволн: тез. докл. — Москва. — 1996. — С. 439 — 440.
- Swamp S., Tewari Т. Radiowave propagation through sub-tropical pine forest.//Indian J. Radio and Space Phys. 1974. — V.3. — 2. — P. 181 — 185.
- Swamp S., Tewari T. Depolarization of radiowaves in jungle environment. // IEEE Trans. Antennas and Propag. 1979. — V.27. — № 1. — P. 113 — 116.
- Tewari R.K., Swarup S., Roy M.N. An empirical result for the height gain in forest medium. // IEEE Trans. Antennas and Propag. 1984.-V.32. -№ 11. -P. 1265−1268.
- Tewari R.K., Swarup S.S. Estimation of electrical constants of forest slab by invers method. // Proc. Int. Symp. Antennas and Propag., Kyoto. 1985. -V.3.-P. 895 -898.
- Tewari R.K., Swamp S., Roy M.N. Radiowave propagation trough rain forest of India. / /Antennas and propag.: AP.-S. Int. Symp. Dig., Philadelphia, Pa, 1986.-V.1. — New York, — 1986. — P. 213 — 216.
- Tewari R.K., Swarup S., Roy M.N. Radiowave propagation trough rain forest of India. // IEEE Trans. Antennas and Propag. 1990. — V.38. — № 4. -P. 433−439.
- Неделяев A.M., Грудинская Г. П., Богомолова E.B. Измерение поглощения УКВ деревьями // Тр. Моск. энерг. ин-та. 1972. — вып. 119.-С. 167−170.
- Murray О.М. Attenuation due to trees in the VNF/UNF bands // Marconi Rev. 1974. — V.37, № 192. — P. 41 — 50.
- Bachynski M.P. Microwave propagation over a rough surfaces // RCA Rev.- 1959. V.20, № 2. — P. 308 — 335.
- Lackey K., Fair В., Schneider A. UHF forest propagation measurements // Antennas and Propagation: AP-S Int. Symp., San Jose, Calif. New York. -1989.-V.2.-P. 806−810.
- Goldhirsh J., Vogel W.J. Roadside tree attenuation measurements at UHF for land mobil satellite systems // IEEE Trans. Antennas and Propag. 1987.- V.35. № 5. — P. 589 — 596.
- Murata M., Aiba H., Nakada K., Tonoike K., Komai J., Hirosava H. Experimental results of L-band microwave penetration properties of trees // IGARSS'87: Int. Geosci. and Remote Sens. Symp., Ann Arbor, Mich. -1987. V.2-P. 815 — 820.
- Low K. UHF measurements of seasonal field-strength variations in forests // IEEE Trans. Vehicular technology. 1988. — V.37. -№ 3. — P. 121 — 124.
- Loo Chun, Matt E.E., Butterworth J.S., Dufour M. Measurements and modelling of land-mobile satellite signal statistics // 36th IEEE Veh. Technol. Conf., Dallas, Tex. 1986. ~ New York. — 1986. — P. 262 — 267.
- Schwering F.K., Violette E.J., Espeland R.H. Millimeter-wave propagation in vegetation: experiments and theory // IEEE Trans. Geosci. and Remote Sens. 1988. — V.26. — № 3. — P. 355 — 367.
- Stutzman W.L., Crawford H.S. Estimation of the weight of vegetation using microwave transmission measurements // IGARSS'85: Int. Geosci. and Remote Sens. Symp. New York. — 1985. — P. 164 — 167.
- Stutzman W.L., Colliver F.W., Crawford H.S. Microwave transmission measurements for estimation of the weight of standing pine trees. // IEEE Trans. Antennas and Propag. 1979. — V.27. — № 1. — P. 22 — 26.
- Кирдяшев К.П., Чухланцев А. А., Шутко A.M. СВЧ-излучение земной поверхности при наличии растительного покрова // Радиотехника и электроника. 1979. — Т.24. — № 2. — С. 256 — 264.
- Исследование лесов аэрокосмическими методами М.: Наука. — 1987.
- Vickers R.S., Lowry R.T., Schidt A.D. A VHF radar to make terrain elevation models through tropical jungles // Proc. IEEE Nat. Radar Conf., Ann Arbor, Mich. 1988. — New York. — 1988. — P. 44 — 49.
- Lowry R.T., VanEck P., Dams R.V. SAR imaginary for forest management // IGARSS'86: Int. Geosci. and Remote Sens. Symp. Paris. — 1986. — P. 901 -906.
- Ahmed Z., Richard J.A. Multiple incidence angle SIR-B forest observation // IEEE Trans. Geosci. and Remote Sens. 1989. — V.27. № 5. — P. 586 — 590.
- Wu Shin-Tseng, Sadar-Steven A. Multipolarization SAR data for surface feature delineation and forest vegetation characterization // IEEE Trans. Geosci. and Remote Sens. 1987. — V.25, № 1. — P. 67 — 76.
- Ulaby F.T., Whitte M.W., Dobson M.C. Radar polarimetric observations of a tree canopy // IGARSS'88: Int. Geosci. and Remote Sens. Symp.: Remote Sens.: Moving towards 21st Century. Paris. — 1988. — P. 1005 — 1008.
- Vogel W.J., Goldhirsh J. Tree attenuation at 896 MHz derived from remotely piloted aircraft measurement // IEEE Trans. Antennas and Propag.- 1986. V.34. № 12. — P. 1460 — 1464.
- Bulzitude Robert J.C. Measured characteristics of 800/900 MHz fading radio channels with high angle propagation through moderately dense foliage // IEEE J. Select Areas Commun. 1987. — V.5. № 2. — P. 116 — 127.
- Durden S., Klein J.D., Zebker H. Radar measurement of L-band signal fluctuations caused by propagation through trees // IEEE Trans. Antennas and Propag. 1991. — V.39. -№ 10. — P. 1537 — 1539.
- Kwok R., Way J.В., Rignot E.F., Freeman A., Holt J. Polarization signatures of frozen and thawed forests of varying biomass. // IGARSS'90: 10th Annu. Int. Geosci. and Remote Sens. Symp. College Park. — 1990. — V.l. — P. 337 -340.
- Currie N.C., Dyer F.B., Martin E.E. Millimeter foliage penetration measurements //AP-S Int. Symp, Armherst. New York. — 1976 — P. 575 -578.
- Ahern F.J., Skelly W.C., McDonald К., Реагсе C.M. Studies of microwave sensitivity to black spruce forest biomass with the MIMICS model // Proc. 14th Can. Symp. Remote Sens. Ottawa. 1991. — P. 234 — 239.
- Ulaby F.T., Whitt M.W., Dobson M.C. Measuring the propagation properties of a forest canopy using a polarimetric scatterometer // IEEE Trans. Antennas and Propag. 1990. — V.38. — № 2. — P. 251 — 258.
- Pitts D.E., Badhwar G.D., Reyna E., Zoughi R., L.K., Moore R.K. Estimation of X-band scattering properties of tree components // IGARSS'87: Int. Geosci. and Remote Sens. Symp, Ann Arbor, Mich., 1987.- V.2. New York. — P. 1493 — 1498.
- Pitts D.E., Badhwar G.D., Reyna E. Estimation of biophysical properties of forest canopies using C-band microwave date // Adv. Space Res. 1987. -№ 11.-P. 89−95.73