CC BY
20мических снимков. Данный комплекс работает в распределенном режиме под управлением различных операционных систем. В состав программных компонентов комплекса входит высокопроизводительная система управления базами данных, технология Microsoft Silverlight, позволяющая запускать приложения, содержащие анимацию, векторную графику и аудио-видео ролики, и технология создания сценариев PHP, кроме того, в обработке входного потока спутниковых данных задействованы мощности суперкомпьютера СФУ. Каталог космоснимков расширяется за счет добавления свободно распространяемых данных сторонних репозиториев: снимки Landsat-5, Landsat-7. Объем накопленных данных за период с 2008 года составляет порядка 20 Тб и непрерывно увеличивается за счет оперативной съемки.
В целях реализации соглашения от 17.02.2012 г. № 16-Р/12 о социально-экономическом сотрудничестве между Правительством Красноярского края и открытым акционерным обществом «Научно-производственная корпорация „Рекод"» в 2013 году создан центр популяризации космических услуг (далее -ЦПКУ).
Целью создания ЦПКУ является популяризация существующих космических технологий и результатов космической деятельности в целях более эффективного социально-экономического развития края. Первоочередная задача для популяризации космической информации - обучение государственных служащих, включение курса в программу обучения студентов, в школьную программу. Привлечение к изучению современных информационных и космических технологий студентов, государственных
и муниципальных служащих, а через сеть Интернет -и населения, позволит ускорить продвижение указанных технологий в экономику и управление края.
Подготовлено Техническое задание на разработку научно-исследовательской работы (НИР) «Формирование системы поддержки управленческих решений территорий региона на основе использования ресурсов геоинформационных систем» (заказчик - министерство экономики и регионального развития края). Сформированы предложения по участию в развитии для Сухобузимского района «Экономическое обоснование необходимости использования спутникового мониторинга с/х земельных ресурсов».
Для дальнейшего развития технологического оснащения и повышения функциональности РЦКУ предполагается:
- обеспечить передачу полноценного технологического программного обеспечения, разработанного при участии Федерального космического агентства «Роскосмос» и НПК «РЕКОД», для оснащения Регионального центра космических услуг;
- обеспечить доступ в базу данных актуальных космоснимков высокого разрешения территории Красноярского края и приграничных к нему территорий при участии Федерального космического агентства «Роскосмос»;
- обеспечить передачу в электронном виде унифицированной картографической основы территории Красноярского края (Роскартография).
© Ковалев И. В., Логинов Ю. Ю., Цибульский Г. М., 2013
УДК 537.86
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ РАДИОМОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ПОСЕВОВ ЗЛАКОВЫХ КУЛЬТУР И ПОЧВЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИГНАЛОВ
НАВИГАЦИОННЫХ СПУТНИКОВ
12 2 12 3
В. Л. Миронов , , М. И. Михайлов , А. В. Сорокин , , В. К. Пурлаур
1 Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31 E-mail: [email protected]
2 Институт физики имени Л. В. Киренского СО РАН Россия, 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50. E-mail: [email protected]
3 Красноярский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Россия, 660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 66. E-mail: [email protected]
Представлена оценка возможностей радиомониторинга с применением сигналов навигационных спутников ГЛОНАСС и GPS в натурных условиях селекционной работы и зернового производства.
Ключевые слова: интерференция, рефлектограмма, сигналы навигационных спутников, влажность, почва, посевы злаковых культур.
Решетневскуе чтения. 2013
EXPERIMENTAL DATA OF RADIO MONITORING OF THE STATE OF CEREAL CROPS AND SOIL USING NAVIGATION SATELLITE SIGNALS
V. L. Mironovu, M. I. Mikhailov2, A. V. Sorokin1,2, V. K. Purlaur3
Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia. E-mail: sorav@iph. krasn.ru 2Kirenskii Institute of Physics Siberian Branch of the Russian Academy of Science 50, Academgorodok, Krasnoiarsk, 660036, Russia. E-mail: [email protected] 3Krasnoiarsk Research Institute for agriculture 66, Svobodnyi prosp., Krasnoiarsk, 660041, Russia. E-mail: [email protected]
In this article the evaluation of radio monitoring scope using signals of navigating satellites GLONASS and GPS in practice of cereals growing and selection is presented.
Keywords: interference, reflectogramm, signals of navigating satellites, humidity, soil, cereal crops.
Методы интерференционной рефлектометрии с использованием сигналов группировок навигационных космических аппаратов (НКС) ГЛОНАСС и GPS активно используются в мониторинге почв и растительных покровов [1-3]. Исследования в данном направлении определяют реальную перспективу создания эффективных методик непрерывного локального мониторинга массово-объемных характеристик злаковых культур полного вегетативного цикла и агротехнических характеристик почвы.
В данной работе представлены результаты измерений интерференционных рефлектограмм в натурных условиях с использованием сигналов навигационных спутников ГЛОНАСС и GPS для посевов озимой ржи, яровой пшеницы, ячменя, рапса и почвы в летне-осенний период.
В августе-сентябре 2013 года проведены тестовые записи интерференционных рефлектограмм на опытных полях ФГУП «Минино» Россельхозакадемии. Выбраны опытные площадки с посевами озимой ржи, яровой пшеницы ячменя и рапса.
В измерениях прямое и отраженное посевами и почвой когерентное радиоизлучение НКА регистрировалось мобильным радиоприемным комплексом МРК-32 с антенной, принимающей излучение право-круговой поляризации. Сеансы измерений проводились в дни без осадков. Для озимой ржи проведены два сеанса измерений: перед уборкой и после, с освобождением экспериментальной площадки от соломы.
Виды растительности на опытных площадках, географические координаты антенны и даты проведения измерений представлены в таблице.
Интерференционная рефлектограмма, сформированная в результате сложения прямого и отраженного от посевов сигнала НКА, представляет собой развернутую по времени типичную интерференционную картину с переменным контрастом и периодом интерференционных полос. Примеры реальных рефлек-тограмм для зрелой озимой ржи и её стерни представлены на рисунке.
Виды растительности, координаты расположения антенны, даты измерений
№ Вид растительности Координаты расположения антенны Дата проведения сеанса
п/п регистрации
1 Рожь озимая Ш. 56° 04,720', Д. 092° 40,446' 20.08.2013
2 Стерня ржи озимой Ш. 56° 04,720, Д. 092° 40,446' 30.08.2013
3 Пшеница яровая Ш. 56° 05,048', Д. 092° 40,592' 26.08.2013
4 Ячмень Ш. 56° 04,638', Д. 092° 40,709' 27.08.2013
5 Рапс Ш. 56° 04,909', Д. 092° 40,476' 28.08.2013
Угол места (град) Угол места (град)
Интерференционные рефлектограммы посева и стерни ржи
Восстановление влажности поверхностного слоя отражающей поверхности возможно при использовании модельного расчета амплитуды электрической компоненты Е интерференционного сигнала [2]:
Е= KF[1 + S2 + R2 + 2 #Я-С08Ф] 0 5,
(1)
где K - нормировочный множитель; F - функция диаграммы направленности приемной антенны; S - параметр шероховатости; Rr = (rs + rp) / 2 - френелевский коэффициент отражения правоциркулярной поляризации; Ф = 8V + (4nh пр /X) • sin ф - набег фазы за счет
разности хода прямой и отраженной волн; h пр - высота приемника; X - длина волны; ф - угол места спутника над горизонтом.
В ситуации с посевами злаков влияние на коэффициент отражения оказывают несколько границ раздела: воздух - верхняя граница посева, нижняя граница посева - почва, приповерхностный рыхлый (сельскохозяйственный) слой почвы с границей на глубине вспашки, порядка 20 см. Высота посевов колеблется от 0,7 до 1,5 м, в зависимости от культуры и условий роста. Таким образом, объективный модельный расчет интерференционной рефлектограммы предполагает учет влияния трех границ раздела и поглощения в каждом из слоев. Ослабление сигнала в слоях посевов злаков и почвы возможно учесть на основе моделей однородных слоев [3] на пути прохождения пучка с длиной, пропорциональной 1/sin ф. Величина ослабленного сигнала на выходе из слоя определится:
Е(ф) = A exp(-2- п •• k(d)/(l ^пфг')).
(2)
Здесь А - величина сигнала на входе в слой; ё - эффективная толщина слоя; 1 - длина радиоволны; к - мнимая часть показателя преломления слоя; Ф ^ - угол волнового вектора сигнала в слое относительно поверхности.
Количественные оценки степени зрелости, влажности растений и готовности к уборке возможны при разработке многослойной модели, содержащей особенности растительности в разные периоды созревания. Объективные экспериментальные данные по влажности для конкретного состояния требуют учета влияния аппаратного искажения сигнала приемной
антенной и изменений рельефа зондируемой площадки. Статистическое усреднение в условиях регистрации большого количества элементарных отсчетов (до 100 000) дает возможность с хорошей точностью получить значения влажности посевов и почвы.
Библиографические ссылки
1. Kristine M. Larson et al. GPS Multipath and Its Relation to Near-Surface Soil Moisture Content //IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing. 2010. Vol. 3. No 4. Part 2. P. 91-99.
2. Миронов В. Л., Фомин С. В., Сорокин А. В., Музалевский К. В., Михайлов М. И. Восстановление диэлектрической проницаемости почв и лесных покровов при использовании сигналов навигационных спутников ГЛОНАСС и GPS // Известия вузов. Физика. 2012. Т. 55. № 9/2. С. 99-101.
3. Миронов В. Л., Сорокин А. В., Михайлов М. И., Фомин С. В., Музалевский К. В. «Диагностика влажности почвы с использованием поляризационных рефлектограмм сигналов ГЛОНАСС и GPS» // Вестник СибГАУ. 2013. Вып 5 (51). С. 107-109,.
References
1. Kristine M. Larson et al. GPS Multipath and Its Relation to Near-Surface Soil Moisture Content //IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, vol. 3, no 4, part 2, 2010, pp. 91-99.
2. Mironov V. L., Fomin S. V., Sorokin A. V., Muzalevskij K. V., Mihajlov M. I. Vosstanovlenie dijelektricheskoj pronicaemosti pochv i lesnyh pokrovov pri ispol'zovanii signalov navigacionnyh sputnikov GLONASS i GPS // Izvestija vuzov. Fizika, t. 55, № 9/2, s. 99-101, 2012.
3. Mironov V. L., Sorokin A. V., Mihajlov M. I., Fomin S. V., Muzalevskij K. V. «Diagnostika vlazhnosti pochvy s ispol'zovaniem poljarizacionnyh reflektogramm signalov GLONASS i GPS» // Vestnik SibGAU, 2013, № 5 (51), s. 107-109.
© Миронов В. Л., Михайлов М. И., Сорокин А. В., Пурлаур В. К., 2013
УДК 551.2; 551.24; 550.34; 550.338.2
ПОДГОТОВКА GPS-ДАННЫХ С ГЛОБАЛЬНЫХ И ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ ЦЕНТРАЛЬНОЙ АЗИИ ДЛЯ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
К. А. Садыков, Б. К. Курманов, А. Ж. Бибосынов, А. В. Виляев
ДТОО «Институт ионосферы» Республика Казахстан, 050020, г. Алматы, Каменское плато. E-mail: [email protected]
Обработаны данные с глобальных и локальных GPS-сетей для исследовании геодинамического состояния земной коры территории Центральной Азии.
Построены пространственно-временные распределения скорости движения земной поверхности территории Центральной Азии за 2003-2012 гг.
Ключевые слова: GPS-данные, GAMIT/GLOBK.
