Исследование взаимодействия электромагнитного излучения с лесным пологом

• Автор: Новик, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 197 с. : ил.

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 вариаций
амплитуды поля
5.3.2 Поперечное распределение флуктуаций амплитуды поля
5.3.3 Продольное распределение флуктуаций амплитуды поля
5.3.4 Высотная зависимость амплитуды поля метрового и дециметрового диапазонов в лесу
5.4. Частотные корреляционные свойства амплитуды
электромагнитного поля в лесу
5.6. Резюме
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

Актуальность проблемы
В настоящее время пристальное внимание мирового сообщества уделяется роли бореальных лесов планеты в обменных циклах углерода и кислорода и к их физико-биологическому состоянию. Основным методом получения данных о состоянии лесного полога в планетарном масштабе является метод аэрокосмического зондирования с применением геоинформационных технологий. Наблюдается тенденция роста оснащенности аэрокосмических платформ радиоволновыми всепогодными средствами дистанционного зондирования (ДЗ) - радиолокаторами бокового обзора с синтезированной апертурой, с пространственным разрешением практически равным оптическому диапазону, и работающими в сантиметровых, дециметровых и метровых диапазонах длин волн.
Поэтому возникла необходимость исследования взаимодействия электромагнитного излучения с лесным пологом, разработки алгоритмов оценки лесотаксационных и биометрических параметров лесного полога на основе данных аэрокосмического радиоволнового зондирования, т.е. решения обратной задачи ДЗ. Адекватность любого решения обратной задачи, в конечном счете, определяется сопоставимостью с экспериментальными данными. Для оценки лесотаксационных и биометрических параметров лесного полога необходимы экспериментальные данные по взаимодействию электромагнитного излучения как с лесным пологом в виде случайно неоднородной сплошной среды с дискретными неоднородностями, так и с деревообразующими элементами - стволами, ветками, хвоей.
Практика функционирования мобильных систем связи УКВ диапазона и систем пеленгации в условиях лесного полога обуславливает потребность как теоретических, так и экспериментальных исследований леса как среды

проведен анализ ранее полученных данных для исследования дистанционной зависимости и было выявлено следующее: потери возрастают
экспоненциально до расстояний порядка 400 метров от передатчика, после чего это изменение имеет более сложный характер. По мнению авторов это подтверждает теорию боковой волны, которая начинает действовать с расстояний 400 метров, до этого доминирует прямая волна. Принимая во внимание одновременно эти два случая авторы предлагают эмпирическую модель для расчета основных потерь
А-1 « ■ II — I III I II
1Ь= -27.57 + 201ё
Аехр(-ас/) В
а + с1г
где / - частота, МГц;
(I - расстояние между передающей и приемной антеннами, м;
А, В - эмпирические постоянные;
а - коэффициент ослабления, дБ/м.
Лехр(-оиЛ
Величина — представляет экспоненциальный множитель учета
потерь на расстоянии до 400 метров, множитель #/ В [134] предложена методика расчета потерь передачи радиоволны, распространяющейся над лесистой местностью со сложным рельефом на расстояниях свыше 1 км. В основе методики лежит известная теория распространения радиоволн над гладкой сферической землей, в которую введена коррекция на дифракцию электромагнитной волны на неровностях рельефа и ослабление лесным покровом. Учет неровностей осуществляется с помощью эффективных высот и количества препятствий на трассе, которое рассчитывалось по топографической карте. Лесной покров учитывался с