Автоматизация обработки данных в системах оценки физико-химических параметров водных объектов

• Автор: Ку Тхань Шон
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 138 с. : ил.

Глава 1. Автоматизация обработки данных мониторинга
физико- химических характеристик водных объектов
1.1. Задача оценки качества воды по измерениям ее физикохимических характеристик
1.2. Многоканальная измерительная система оценки качества
воды и ее характеристики
1.3. Подсистема принятия статистических решений в гидрофизическом эксперименте
1.4. Подсистема моделирования качества воды
Глава 2. Физические основы дистанционного мониторинга
водных систем
2.1. Общие характеристики дистанционных радиофизических методов исследования водных систем
2.2. Определение влажности почвогрунтов и уровня близко залегающих грунтовых вод СВЧ - радиометрическим методом
2.3. Возможности определения интенсивности волнения
водной поверхности при помощи СВЧ -радиометрии
2.4. Определение минерализации воды по данным СВЧ-радиометрических измерений
2.5. Оптические методы в мониторинге водных систем
Глава 3. Алгоритмическое и программное обеспечение автоматизированной системы оценки физико-химических параметров водных систем по данным оптических и СВЧ - радиометрических измерений
3.1. Алгоритмы сортировки и восстановления первичных
данных измерений

3.2. Решение обратной задачи идентификации физикохимических параметров по данным многоканальных измерений
3.3. Алгоритм восстановления данных в промежутке между измерениями
3.4. Алгоритм расчета параметров пространственной физикохимической структуры водного объекта
Глава 4. Результаты экспериментальных исследований физикохимических параметров водных объектов Южного Вьетнама
4.1. Общая характеристика экспериментальных исследований
4.2. Анализ данных дистанционных СВЧ-радиометрических измерений
4.3. Анализ экспериментальных данных, полученных с применением адаптивного идентификатора
4.4. Расчет динамических характеристик качества воды по
данным адаптивного идентификатора
4.5. Рекомендации по применению СВЧ -радиометрии и адаптивного идентификатора в системе геоинформационного мониторинга Вьетнама
Заключение
Литература

Актуальность темы. Оценка физико-химических параметров (ФХП) водных систем является предметом многих исследований, направленных на создание технических и алгоритмических средств измерения и обработки данных о состоянии водной среды. Особую актуальность в последние годы приобрели дистанционные технологии, позволяющие получать оперативные сведения о водных объектах и характеризующиеся высокой производительностью. Наибольший эффект достигается при использовании многоканальных систем дистанционного зондирования, когда за счет применения необходимой совокупности алгоритмических средств удается значительно повысить достоверность интерпретации данных наблюдений и успешно решать задачи оценки качества воды. Работы в этом направлении ведутся в Институте радиотехники и электроники РАН. Известные результаты принадлежат Н.А Арманду, В.В. Климову, В.Ф.Крапивину, Б.М. Либерману, Ф.А. Мкртчяну и А.М. Шутко. В работах этих авторов сформулированы основные принципы комплексного использования математических и технических средств в решении задач гидрофизического мониторинга. Согласно этим принципам процедура синтеза автоматизированной системы обработки данных многоканальных измерений качества воды включает создание комплекса аппаратных, алгоритмических, модельных и программных средств сбора и анализа информации с учетом уровней ее достоверности и полноты. Водная среда, как показали исследования многих авторов, для своей оценки требует сбора большого количества данных и, как правило, проведения лабораторных анализов. Последнее обстоятельство резко ухудшает функциональные характеристики системы мониторинга. В данной работе делается попытка исключить из процедуры оценки качества водной среды этап проведения лабораторных анализов, перенеся его на начало процедуры адаптации алгоритма идентификации. Эта особенность

^=0,5.
излучения. В случае модели грунта с плоской поверхностью коэффициент излучения и коэффициент отражения связаны формулой ^ — 1—У
Следовательно, знание коэффициента излучения позволяет определить коэффициент отражения и электрофизические свойства грунта. При этом необходимо знать температуру Т грунта или произвести калибровку радиометра по участкам земных покровов с известными коэффициентами излучения, температура которых совпадает с температурой излучаемого участка.
В случае воды с большой проводимостью (морская вода) в дециметровом диапазоне волн справедлива формула

где / - частота радиоволны, <7 - проводимость воды. Отсюда можно определить проводимость воды по ее тепловому излучению. Если известны вид вещества, растворенного в воде, и ее проводимость, то по тепловому радиоизлучению можно найти концентрацию растворенного вещества. Как видно из сказанного, СВЧ-радиометрия может быть применена с целью определения загрязненности водоемов.
В диапазоне сантиметровых волн, где электрофизические свойства воды сравнительно хорошо известны, исходя из формулы (2.2) , по данным измерений радиотеплового излучения можно определить температуру поверхности воды.
Все эти рассуждения носят приближенный характер, так как основаны на предположении об абсолютной гладкости земных покровов, их однородности по глубине и абсолютной прозрачности атмосферы. В реальности надо учитывать шероховатость земной поверхности и волнение водной поверхности. Учет этих факторов приводит к усложнению соответствующих физических моделей явлений . Но, как