Радиофизические методы дистанционного зондирования почвенного покрова тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 11.00.11, доктор физико-математических наук Комаров, Сергей Александрович

• Комаров, Сергей Александрович
• доктор физико-математических наук
• 1998

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Комаров, Сергей Александрович

Оглавление

Введение

1 Диэлектрические свойства грунтов в диапазоне СВЧ при

положительных и отрицательных температурах. Влияние

связанной воды и засоленности

1.1 Цели исследований

1.2 Метод и аппаратура для лабораторных измерений

1.3 Эмпирическая рефракционная модель диэлектрической проницаемости почвогрунтов с учетом связанной воды

1.4 Методика лабораторных измерений диэлектрических свойств грунтов

1.5 Диэлектрические свойства модельных грунтов различного состава в зависимости от влажности при положительных температурах

1.6 Исследование влажностной и температурной зависимостей диэлектрических характеристик грунтов различного состава и засоленности

1.7 Выводы к главе 1

2 Принцип создания баз данных по диэлектрическим

характеристикам почв и возможности их применения

2.1 Диэлектрические свойства реальных почв

2.2 Принцип создания баз данных по диэлектрическим свойствам влажных почвогрунтов

2.3 Алгоритм дистанционного зондирования уровня грунтовых

вод с использованием региональной базы данных

2.4 Определение влажности устойчивого завядания растений радиофизическим способом

2.5 Агроклиматическая характеристика почв Алтайского края

2.6 Классификация реальных почв Алтайского края по диэлектрическим свойствам

2.7 Выводы к главе 2

3 Радиоизлучательные характеристики почвогрунтов при отрицательных температурах

3.1 Цели исследований

3.2 Самолетный радиометрический комплекс для дистанционного зондирования подстилающей поверхности в СВЧ и ИК-диапазонах

3.3 Калибровка бортовых СВЧ-радиометрических приемников в полете

3.4 Методики самолетных и наземных радиометрических измерений

3.5 Влияние глубины промерзания на радиоизлучение почвенного покрова

3.6 Влияние полной влажности на радиоизлучение мерзлой почвы

3.7 Влияние засоленности на радиоизлучение почв при отрицательных температурах

3.7.1 Постановка эксперимента

3.7.2 Результаты измерений

3.8 Использование длинноволновой части СВЧ-диапазона для дистанционного зондирования подстилающей поверхности

3.9 Выводы к главе 3

4 Исследование характеристик согласования волноводных излучателей с фланцем. Применение для измерений влажности почвогрунтов

4.1 Цели исследований

4.2 Постановка задачи и общий вид записи решения

4.3 Граничные условия и их преобразование

4.4 Интегральные уравнения задачи

4.5 Стационарный функционал задачи и его связь с физическими характеристиками

4.6 Характеристики согласования для систем на основе конкретных волноводов

4.7 Анализ частотных зависимостей характеристик согласования и взаимного влияния

4.8 Влажностные зависимости коэффициентов отражения и прохождения для почвогрунтов

4.9 Выводы к главе 4

в»'

5 Радиолокационные характеристики рассеяния радиоволн

в пространственно неоднородных средах

5.1 Цели исследований

5.2 Рассеяние радиоволн на плоскослоистом полупространстве с шероховатой границей

5.2.1 Постановка задачи

5.2.2 Нулевое приближение решения

5.2.3 Граничные условия первого приближения и решение задачи в интегральной форме

5.2.4 Поле в дальней зоне. Сечения рассеяния

5.2.5 Зависимость поляризационного отношения сечений обратного рассеяния от УГВ

5.3 Двумерная задача дифракция плоской волны на импе-дансной ленте вблизи поверхности земли

5.3.1 Постановка задачи

5.3.2 Интегральные уравнения задачи

5.3.3 Метод моментов в решении систем интегральных уравнений

5.3.4 Физические характеристики рассеянного поля

5.4 Выводы к главе 5

6 Использование наземных баз данных в практических задачах дистанционного зондирования

6.1 Цели исследований

6.2 Общая характеристика тестового полигона Алтайского края245

6.3 Комплексный эксперимент по определению влажности почв

с использованием орбитальных и подспутниковых данных

6.3.1 Совместное использование радио и оптического диапазонов для анализа состояния почв

6.3.2 Картирование влажностных характеристик почв

6.3.3 Обсуждение полученных результатов

6.4 Дистанционные измерения уровня грунтовых вод

6.4.1 Методика проведения работ

6.4.2 Уровень грунтовых вод в зоне русла Кулундинско-

го канала

6.4.3 Дистанционное определение уровней грунтовых вод вблизи промышленных отстойников

6.5 Классификация земных покровов по радиолокационным изображениям

6.5.1 Предварительная обработка и классификация радиолокационных изображений

6.5.2 Результаты классификации

6.6 Выводы к главе 6

Заключение

Приложение 1

Приложение 2

Литература

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Радиофизические методы дистанционного зондирования почвенного покрова»

Введение

^ »

Актуальность. Изучение земных ландшафтов эффективно с применением летательных аппаратов, оснащенных оборудованием, способным осуществлять дистанционное зондирование земных покровов. Методы дистанционного зондирования обычно основаны на процессах взаимодействия электромагнитных волн видимого, инфракрасного и микроволнового диапазонов с материальными средами [1-9]. Эти методы сводятся, в конечном счете, к регистрации и интерпретации сигналов, отраженных (рассеянных) и излученных природными структурами с различными физико-химическими и геометрическими свойствами.

В последние годы активно совершенствуются аппаратурные средства орбитальных систем дистанционного зондирования радиоволнового диапазона. Положительной особенностью радиоволнового зондирования является возможность проведения наблюдений в любое время суток, все-погодность и большая, по сравнению с оптическим диапазоном, глубина проникновения поля. Сочетание с оптическим зондированием также позволяет получить более полную информацию о состоянии земных покровов. С появлением новых аппаратов типа радиолокаторов и радиометров с синтезированной апертурой [10-13] возрастает уровень разрешения на поверхности Земли, что позволяет оперативно получать двумерные картины различных участков земной поверхности с высоким разрешением, составляющим в случае радиолокаторов с синтезированной апертурой порядка 5-15 метров.

Вместе с тем наряду с развитием аппаратурных средств одной из наиболее сложных проблем, возникающих при разработке методов дистанционного зондирования, является обработка и достоверная интерпрета-

ция данных.

Основополагающие работы в России по дистанционному радиоволновому зондированию проведены в ИРЭ РАН, ИКИ РАН, ГГО им. А.И. Воейкова, НИРФИ. В то же время дальнейшее развитие дистанционных методов требует последовательного построения баз знаний по закономерностям и характеристикам взаимодействия электромагнитных волн с природными образованиями. Новые физические закономерности позволяют совершенствовать существующие и развивать новые методы дистанционного зондирования.

Распознавание природных объектов и оценка их состояния из радиометрических и радиолокационных измерений требуют формирования базы знаний на основе априорной информации, позволяющей осуществлять переход от измеренных характеристик электромагнитных полей к геофизическим полям земной поверхности. Построение конкретных баз знаний и баз данных производится на основе статистических, либо физических моделей взаимодействия электромагнитных волн с земными покровами. Статистические модели формируются путем накопления наземной информации, собираемой с характерных тестовых участков, и установлением статистических зависимостей с соответствующими откликами дистанционного прибора для определенного типа покрова. Построение статистических моделей трудоемко и установленные зависимости обычно справедливы для конкретной тестовой территории. Физические модели развиваются путем экспериментальных и теоретических исследований, направленных на выявление связей между физическими и геометрическими параметрами подстилающих покровов и характеристиками электромагнитного поля, рассеянного, излученного (поглощенного) ими в различных диапазонах длин волн. Они позволяют устанавливать принципы построения баз данных на основе выделенных физических параметров и генерировать новые конкретные базы в различных условиях. В связи с этим физические модели являются более предпочтительными.

Диэлектрические характеристики почвогрунтов, в силу их значимо-

сти в проблеме дистанционного зондирования, изучались многими исследователями в течение последних тридцати лет. Однако имеется целый ряд явлений в их поведении, которые недостаточно исследованы и не учитываются при дистанционном зондировании. Практически отсутствует адекватная систематизация экспериментальных данных, которая была бы достаточной для построения физических моделей диэлектрической проницаемости почвогрунтов с учетом связанной воды, а также служила основой для построения баз данных по диэлектрическим параметрам почв. Остается слабо изученным совместное влияние связанной воды и засоленности на диэлектрические и радиоизлучательные характеристики почвогрунтов при положительных и отрицательных температурах.

Кроме того, потребности создания современных технологий и приборов для полевых контактных измерений диэлектрических свойств и влажности почвогрунтов с использованием микроволнового излучения выдвинули в число актуальных задач исследование влияния почвогрунтов на характеристики излучателей и приемных устройств, расположенных вблизи границы раздела почва-воздух.

Также в проблеме радиолокационного зондирования остается открытым вопрос исследования характеристик рассеянного поля при совместном учете свойств рассеивающей поверхности и расположенных под ней почвогрунтов. В этой связи возникает потребность решения граничных задач рассеяния на случайных неровностях почвогрунта с учетом произвольного изменения их диэлектрической проницаемости с глубиной, а также неидеально проводящих объектах вблизи поверхности земли.

В последние годы стали более доступными для широкого круга исследователей в области радиолокации земных покровов данные радаров с синтезированной апертурой. В этой связи стали актуальными задачи определения возможностей мультиспектральной и мультиполяриза-ционной радиолокации для целей идентификации и классификации радиоизображений земного покрова.

В целом актуальность темы диссертационной работы определяется

необходимостью выявления и использования в дистанционном зондировании новых знаний по взаимодействию электромагнитных волн радиодиапазона с элементами земных покровов и совершенствование модельных представлений об этих процессах, развитие на этой основе методов обработки данных для формирования конечного продукта дистанционного зондирования.

Состояние исследований. Развитие дистанционных методов и их использование в практических целях в СССР началось с 1927 года и заключалось в картографировании почв Ферганской долины в оптическом диапазоне длин волн, а за рубежом — в том же году в США при почвенном картографировании штата Индиана [7].

Основы теории теплового излучения тел в радиодиапазоне были рассмотрены в [14-16], а методы измерений радиотепловых полей обсуждались в [17]. Первые самолетные эксперименты по радиометрическому зондированию земных покровов в СВЧ-диапазоне были проведены в середине 60-х годов в Институте радиотехники и электроники АН СССР [1,18].

Дистанционное определение влажности почв было одной из первых задач, решаемой методами СВЧ-радиометрии. К настоящему времени по данной проблеме накоплен большой экспериментальный и теоретический материал. На определенных этапах итоги этих исследований излагались, кроме упомянутой выше литературы, в основных статьях и обзорах [19-41], монографиях [42-44].

Зондирование влажности приповерхностных слоев почвы основано на зависимости ее диэлектрических и радиоизлучательных характеристик в СВЧ-диапазоне от содержания влаги и ее состояния в дисперсной смеси.

Однако для почв различного состава при одной й той же объемной влажности наблюдаются ощутимые вариации коэффициента излучения и комплексной диэлектрической проницаемости не только от полного влагосодержания, но и от количества связанной воды. При весьма обширном круге работ и результатов нет удовлетворительного изучения

влияния связанной воды на комплексную диэлектрическую проницаемость почвогрунтов, и в итоге на точность измерений влажностных характеристик. Нами показано, что неучет связанной воды вносит существенную методическую погрешность в дистанционно измеряемую продуктивную и полную влажность.

Обеспечение точности дистанционного зондирования гидрологических характеристик почвогрунтов требует использования таких способов интерпретации, которые учитывают региональный или даже локальный (в пределах одного поля) характер свойств влажной почвы. Для этого могут быть построены интерполяционные зависимостей коэффициента излучения от влажности для каждой конкретной территории с характерными свойствами почвы, то есть реализована статистическая модель [41]. Однако большое количество таких зависимостей, не обладающих общностью, затруднительно в использовании вследствие трудоемкости большого объема полевых наземных работ. Поэтому более эффективно использовать базовые модели комплексной диэлектрической проницаемости (КДП) и коэффициента излучения, которые в своей основе содержали бы возможность гибкой их адаптации за счет изменения значений ограниченного числа опорных параметров при работе на территориях с различными типами почв.

Существует ряд классических модельных формул, описывающих диэлектрические свойства дисперсных смесей, в которые тем или иным образом входят диэлектрические проницаемости веществ, их составляющих [45-56]. В литературе существует круг публикаций, где проанализированы эмпирические модельные формулы КДП применительно к изучаемой проблеме, проведены исследования по их применимости конкретно для влажных почвогрунтов, а также сделаны попытки построения теоретических моделей [57-73]. По результатам литературных исследований можно сделать следующие краткие выводы.

Часть классических моделей двухкомпонентны и поэтому не применимы к влажным почвогрунтам, в которых существует, по крайней мере, три компоненты — частицы твердой фазы, вода, воздух. Сравне-

ние расчетов по трехфазным моделям с экспериментальными данными, проведенное рядом авторов, также показало неадекватность описания влажностных зависимостей КДП. В [57] было установлено, что наилучшее соответствие в данной ситуации дает рефракционная модель [51], и в ряде работ на основе формул трехкомпонентной рефракционной модели,

например [2,32,33], проводится определение влажности из радиометри-

4

ческих дистанционных измерений. Однако учет влияния связанной воды на результат не производится.

Малое количество воды, попадая в сухую почву, связывается поверхностью частиц и ее полярные молекулы теряют возможность свободной ориентации. Если добавлять воду далее, ее молекулы удаляются от поверхности частиц и получают большую свободу ориентации. После некоторого количества слоев они становятся свободными и дают значительный вклад в диэлектрические свойства почвы. Экспериментальные данные говорят о том, что существует область медленного роста диэлектрической проницаемости почвогрунтов при малых влажностях с ее увеличением. Признано, что участок медленного роста КДП больше для глинистых почв, чем для песчаных. Это частично объясняется тем, что эффективная поверхность частиц в единице объема больше у глины, поэтому у нее на данном уровне влажности связывается большее количество воды, чем у песка.

Для уточнения описания КДП влажных грунтов представляется эффективным вводить в модель некоторые физические параметры, значения которых могут быть найдены экспериментально и учитывать вклад связанной воды в КДП дисперсной смеси.

В [55,56] была предложена эмпирическая формула четырехкомпонент-ной смеси, КДП которой представлена как линейная комбинация диэлектрических констант твердой фазы, воздуха, связанной и свободной воды. Описание диэлектрической проницаемости связанной воды предложено гипотетически следующим образом. При нулевой влажности она равна проницаемости льда и затем линейно растет с увеличением количества воды, пока не достигается влажность перехода, где ее КДП

достигает соответствующего значения свободной воды. При этом максимальное содержание связанной воды рассматривается как свободный параметр, значение которого, вообще говоря, не определено, но может быть подобрано из наилучшего соответствия модели с опытными данными. В [56] это значение было оценено для 18 почв путем применения метода наименьших квадратов к экспериментальным данных. Достоинство модели — введение в нее физических параметров связанной воды, недостатки — а) учет диэлектрических составляющих отдельных компонент в виде суммы первых степеней (так называемая модель Брауна для дисперсных смесей), что не дает адекватного описания в дециметровом и сантиметровом диапазонах; б) необоснованная влажностная зависимость КДП связанной воды; в) трудность и неточность экспериментального получения значения влажности перехода от связанной воды к свободной.

В работах [68-70] также рассмотрен учет связанной воды при моделировании КДП влажного почвогрунта и делается попытка оценить ее содержание. При этом модельное описание комбинируется для двух влажностных интервалов — когда содержание связанной воды меньше или больше максимального количества связанной воды в данной почве. К недостаткам относится следующее: а) модельная формула смеси строится, как и в [56], на основе "брауновской" зависимости, что не дает верных результатов в диапазоне СВЧ; б) ошибочно полагается, что параметры связанной воды можно зафиксировать из графика влажностного поведения КДП почвогрунтовой смеси, что противоречит имеющимся результатам подробных экспериментальных исследований. Достоинством рассмотрения является высказанное предложение о необходимости создании баз данных по параметрам связанной воды для целей дистанционного зондирования.

Цикл исследований [71,72] представляет собой две обширные и весьма обстоятельные статьи по экспериментальному исследованию КДП влажных естественных почвогрунтов и модельному анализу данных в диапазоне от 1.4 до 18.0 ГГц для пяти типов почв штата Канзас. Четы-

рехкомпонентные эмпирические модели были использованы для обработки и анализа 809 экспериментальных точек и говорится об отличном согласии с экспериментом только рефракционной модели [51]. Вместе с тем делается вывод о трудностях ее применения, поскольку не удается определить физические параметры связанной воды, необходимые для подстановки в модельную формулу. Такими параметрами в данном случае явились влажностная точка перехода от связанной вода к свободной и КДП связанной воды. Оказалось, что в конечном счете численные значения этих параметров играют решающую роль в соответствии модели реальной ситуации. В итоге значение влажности перехода оценивалось из соображений лучшего соответствия между экспериментальными точками и модельными кривыми для КДП. Величина КДП связанной воды также определялась только путем прямого ее подбора в интервале между проницаемостью льда и свободной воды из соображений наиболее точного модельного соответствия. Таким образом, в работе не был найден эффективный способ определения физических параметров связанной воды, поэтому авторами был предложен достаточно искусственный прием. Чтобы облегчить трудности практического использования модели, из нее исключены параметры связанной воды в явном виде, осуществлен возврат к трехкомпонентной смеси, но коэффициент объемного содержания свободной воды задается не в первой степени, а в некоторой комплексной степени /?, через которую формально учитывается влияние связанной воды на поведение модельной функции влажностной зависимости. Однако определение (3 остается проблематичным этапом построения модели, который может быть преодолен только путем подгона, через проведение большого числа измерений влажностной зависимости КДП, которые в итоге могут дать приближенные интерполяционные формулы связи реальной и мнимой частей ¡3 с процентным содержанием песка и глины. Недостаток подхода — его трудоемкость, а интерполяционные формулы для ¡3 весьма локальны в своем применении и дополнительно требуют проведения анализа почвы на мехсостав.

В той же работе также рассматривается теоретическая модель смеси

с применением формулы из [66] (модель де Лура). Делается попытка оценки параметров связанной воды, исходя из представления структуры смеси в виде случайного распределения дисковых образований связанной и свободной воды, воздуха. Теоретическая модель дает качественную корреляцию с наблюдаемыми результатами, однако значение КДП связанной воды остается в ней неопределенным. В связи с этим модель не применима на практике, интерес к ней может быть с точки зрения дальнейшего развития теории подобного направления. Пути создания теоретической модели КДП влажного грунта развиваются в [73], где за основу взята классическая формула Браггемана КДП смеси и усредненные амплитуды рассеяния на отдельных сферических частицах, вычисляемые по теории Ми.

Разрабатываются также способы определения глубины залегания близко подходящих к поверхности грунтовых вод [2,74,75] по данным самолетной радиометрической СВЧ-съемки. Подход основан на регистрации неоднородно увлажненной капиллярной каймы в дециметровом и сантиметровом диапазонах в условиях установившегося режима увлажнения в поверхностном слое. При этом слой почвы над уровнем грунтовых вод описывается однородным, либо неоднородным (капиллярная кайма) диэлектриком. Предложена методика статистической обработки при двух-волновом зондировании с реализацией 3-5 градаций УГВ в интервале от О до 3.5 метров. Однако предложенное описание зависимости коэффициента излучения в дециметровом диапазоне от УГВ в основе своей содержит влажностные зависимости КДП в виде рефракционной модели без учета связанной воды.

На диэлектрические свойства влажных почвогрунтов влияет присутствие в них растворимых солей. На частотах ниже 10 ГГц ионная проводимость раствора может существенно изменять мнимую часть КДП и коэффициент излучения. При этом поведение диэлектрических и излу-чательных характеристик в зависимости от засоленности изучено весьма слабо. Можно отметить работы [76-79], в которых эта проблема изучается в основном по отношению к коэффициенту излучения и обсуждается

возможность дистанционного зондирования засоленности в дециметровом диапазоне. Отмечается, что наблюдаются регистрируемые вариации коэффициента излучения при реальных уровнях засоления почвы, однако существует трудность определения засоленности, поскольку влияние влажности при этом играет роль мешающего фактора. Результаты измерения КДП засоленных почвогрунтов отсутствуют, совместное влияние связанной воды и засоленности на КДП не изучено.

Весьма актуальна проблема дистанционного зондирования почвенного покрова в условиях отрицательных температур. В средних географических широтах в зимнее время на значительной территории формируется сезонно мерзлый почвенный слой, в котором существенно меняется состояние влаги и характер её взаимодействия с радиоизлучением. Нами показано, что реально рассматриваемыми прикладными задачами в этом случае является дистанционное зондирование глубины промерзания, гранулометрического состава, засоленности почв. Как указано выше, проблема дистанционного определения засоленности почв находится в стадии разработки, поскольку при положительных температурах значительно влияние влажности. В связи с этим представляет интерес исследование содержания соли в почвогрунте на диэлектрические и радиоизлучательные характеристики почвы при отрицательных температурах, когда количество незамерзшего почвенного раствора может зависеть от концентрации растворенных в нем солей. Кроме того, различному гранулометрическому составу грунтов отвечает разное содержание связанной воды. Предполагая, что при понижении температуры в области ее отрицательных значений превращение связанной воды в лед происходит более медленно, чем свободной, можно надеяться на возможность диагностики гранулометрического состава.

В работе [71] приведен ряд результатов измерений КДП влажных почв при отрицательных температурах, делается вывод о существовании незамерзшей воды в смеси по крайней мере, до —24°С. Однако анализ применимости модельного описания для этого случая не проводится.

Некоторые результаты представлены в [80-83]. В [80,81] рассмотрен

фазовый переход в состоянии почвенной влаги для некоторого типа почвы; в [82,83], авторы в качестве исследуемого образца почвы ограничивались только песком. Кроме того, измерения велись в коротковолновой части сантиметровой области диапазона СВЧ (Л = 1.5 см). Развитие теоретических модельных представлений описания КДП мерзлых грунтов изложено в [84]. Приводится сравнение с данными экспериментов [71] при фиксированной отрицательной температуре.

Изложенные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что для различных типов почвогрунтов характер поведения диэлектрических характеристик при отрицательных температурах значительно отличается от их поведения в области положительных температур. С точки зрения расширения баз знаний проблемы дистанционного зондирования представляет интерес дальнейшее исследование КДП почвогрунтов различного состава при отрицательных температурах и переходе через О°С с целью выяснения влияния связанной воды и засоленности в дециметровом и сантиметровом диапазонах, а также применимости эмпирических моделей к таким дисперсным средам.

Изучение КДП влажных почвогрунтов представляет также самостоятельный интерес при анализе структурных связей вода-почвогрунт. Поскольку диэлектрические свойства почвенной влаги существенным образом влияют на диэлектрические свойства дисперсной смеси в целом, то изучение влажностных и температурных зависимостей почвогрунтов могут дать информацию о диэлектрической проницаемости связанной воды. Кроме того, актуально рассмотрение неизученного до сих пор совместного влияния связанной воды и растворов солей на комплексную диэлектрическую проницаемость почвогрунтов при фазовых температурных переходах почвенного раствора и при температурах ниже нуля градусов. Полученные данные могут служить основой для совершенствования модельного описания диэлектрической проницаемости почвогрунтов различного состава.

Результаты исследований могут позволить ввести в рассмотрение некоторые параметры для характеристики почвогрунтов, связанные с ди-

электрической проницаемостью. Эти параметры могут составить основу базы данных, которая являлась бы удобной в практике дистанционного зондирования. Предположительно наземные базы данных должны быть построены таким образом, чтобы они удовлетворяли следующим требованиям:

-содержали минимальное число физических параметров, обеспечивающих точность тематической интерпретации;

-приводили к реализации достаточно простых алгоритмов обработки;

-параметры должны быть сравнительно просто и оперативно измеряемыми в лабораторных условиях.

Экспериментальные исследования по дистанционному определению гидрологических характеристик почв радиометрическими и радиолокационными методами требуют обеспечения синхронными наземными измерениями, поскольку влага является наиболее мобильной природной компонентой. Так, в течение ряда лет ведутся исследования по радарному дистанционному зондированию влажности почв [85-91] и весьма важной частью работ являются синхронные измерения влажности в полевых условиях. Для целей неразрушающего контроля и волновой диагностики природных сред и искусственных материалов в диапазоне сверхвысоких частот используются аппликаторные зонды волноводного или резо-наторного типов [92-95]. Они могут обеспечить оперативное измерение влажности в опорных точках поверхности без нарушения естественного сложения почвы и фиксировать усредненное влагосодержание в пределах той же эффективной глубины, что и дистанционный сенсор. Представляет интерес развитие теории контактных зондирующих устройств с целью оптимального их расчета, а также повышения точности интерпретации измерений на основе использования влажностной модельной зависимости комплексной диэлектрической проницаемости почвогрунтов различного состава. Точное аналитическое решение в замкнутой форме задачи об излучении из волноводов с фланцем не существует, задача сводится к интегральным уравнениям, решение которых может строиться различными методами. Наиболее часто при решении подобных задач

дифракции используются метод моментов (Галеркина) и вариационный подход. Метод моментов подразумевает разложение искомых полей на раскрывах по полной системе базисных ортогональных функций с последующим сведением задачи к бесконечной системе алгебраических уравнений относительно коэффициентов разложения. Достоинство метода состоит в возможности построения алгоритма численного решения, получения физических характеристик с заданной точностью и проведение анализа их сходимости к точным значениям при различных параметрах излучателя. Недостатком метода является громоздкость получаемых выражений решения и значительный объем вычислений. Кроме того, данный метод применим только для простейших геометрий волновода, таких как плоский и круглый. Для прямоугольного волновода, напри-, мер, его применение уже затруднено. Вместе с тем для практических приложений представляет интерес развитие аналитического метода расчета подобных устройств на основе волноводов различного типа с достаточно компактными расчетными формулами для характеристик согласования и взаимного влияния волноводных излучателей.

При создании информационной базы дистанционного зондирования земных покровов радиолокационными средствами представляет интерес анализ закономерностей рассеяния электромагнитных волн СВЧ диапазона шероховатой неоднородной землей и малыми локальными неод-нородностям вблизи земной поверхности из решения соответствующих модельных электродинамических задач.

В связи с развитием дистанционных методов зондирования гидрологических характеристик почв радиолокационными средствами бокового обзора осуществляется анализ задач рассеяния на шероховатых поверхностях влажной земли [96]. При теоретическом анализе зада^ч такого типа авторы обычно ограничиваются рассмотрением и анализом моделей однородного диэлектрического полупространства, либо двухслойных структур [97-99].

Построение решения задачи рассеяния на полупространстве с шероховатой границей и произвольным плоскослоистым законом поведе-

ния комплексной диэлектрической проницаемости позволяет расширить класс практического применения решения. Так, результаты могут быть использованы при определении гидрологических характеристик почв, таких как влажность приповерхностных слоев, уровень грунтовых вод с учетом влияния капиллярной каймы, фильтрация, подтопление, заболачивание с применением радиолокаторов с синтезированной апертурой.

Разрешение на местности современных средств радиолокационного дистанционного зондирования с применением техники синтезирования апертуры становится порядка нескольких метров в дециметровом диапазоне длин волн и средний уровень сигнала, соответствующий одному элементу пространственного разрешения, существенно зависит от рассеяния на отдельных малых приземных неоднородностях внутри пиксела. Существует проблема изучения вклада малых рассеивателей в уровень принимаемого сигнала, а также разрешение малоразмерных неоднород-ностей радиолокационными средствами. В связи с этим представляет интерес развитие методов решения модельных граничных задач, в том числе в строгой постановке, анализирующих дифракционные явления на неидеальных рассеивателях вблизи поверхности земли. Теоретическое исследование характеристик рассеяния электромагнитных волн на ленточных структурах может служить в качестве моделей при изучении возможностей обнаружения малых приземных локальных неоднородно-стей радиоволновыми методами [100], либо при учете коллективных эффектов рассеянии на большом числе подобных образований. При этом дифракционные явления могут проявляться как в задачах активной локации объектов, так и при радиометрическом зондировании [101,102]. В большинстве теоретических работ рассеивающие ленточные структуры обычно полагают идеально проводящими [103-106]. Вместе с тем представляет интерес рассмотрение более общих задач, когда на рассеивающей поверхности выполняются импедансные граничные условия.

Современные орбитальные радиолокаторы с синтезированной апертурой представляют собой многоканальные системы и способны формировать изображения земной поверхности на нескольких частотах и по-

ляризациях, что, в принципе, обеспечивает увеличение объема получаемой информации. Кроме того, работа с изображениями по нескольким каналам имеет.еще одно важное преимущество, поскольку абсолютная калибровка принимаемых рассеянных сигналов обычно отсутствует, и приходится использовать их относительную калибровку. В этом круге проблем важной практической задачей является изучение состояния почвенно-растительных покровов с помощью радиолокационных муль-тиизображений данного типа на основе выявления характерных признаков изображений, относящихся к различным видам ландшафта [107— 112]. В частности, для радиолокационной поляриметрии представляет интерес развитие методов распознавания и автоматической классификации почвенно-растительных покровов с помощью мультиизображений с применением сравнения с наземными данными по тестовым участкам региона.

Основной целью данной работы является развитие методов экспериментального и теоретического исследования взаимодействия электромагнитных волн с элементами почвенных покровов с учетом их физических и геометрических свойств, получение новых знаний по диэлектрическим, радиоизлучательным и рассеивающим свойствам почвенных покровов, разработка на этой основе практических методов дистанционного зондирования, испытание применимости и точности предлагаемых подходов в полигонных условиях.

Задачи диссертации.

1. Изучить закономерности влияния связанной воды и засоленности на влажностные и температурные зависимости диэлектрических свойств влажных почвогрунтов в дециметровом и сантиметровом диапазонах. Выделить характерные параметры модельного описания диэлектрической проницаемости и развить метод их лабораторного измерения. С учетом этого обосновать параметризованную модель, адекватно описывающую реальное поведение влажностной зависимости диэлектрической проницаемости.

2. Показать справедливость и пределы применимости полученных

закономерностей для естественных почв. Обосновать принцип создания баз данных по диэлектрическим параметрам почв для целей интерпретации сигналов при дистанционном зондировании гидрологических характеристик. Разработать алгоритмы эффективной обработки данных СВЧ-радиометрии по определению влажности почв и уровня грунтовых вод с применением базовых параметров.

3. Предложить методы радиофизического определения почвенных гидрологических констант, таких как содержание связанной воды и влажность устойчивого завядания растений.

4.' Исследовать зависимости коэффициентов излучения почв от гранулометрического состава и содержания растворимых солей при отрицательных температурах. На этой основе предложить методы определения гранулометрического состава и засоленности мерзлых почв.

5. Развить метод и получить решение граничной задачи об излучении из открытого конца полубесконечных волноводов различного поперечного сечения с импедансным фланцем в произвольно плоскослоистую среду. На основе этого решения и модельного описания диэлектрической проницаемости почвогрунтов исследовать характеристики контактных волноводных измерителей влажности почв.

6. Получить решение задачи рассеяния плоской волны на шероховатой границе произвольно плоскослоистого полупространства. На основе решения проанализировать зависимость поляризационного отношения для рассеянных почвенным покровом сигналов от уровня грунтовых вод.

7. Развить метод и получить строгое решение задачи дифракции на импедансной ленте, расположенной вблизи границы раздела почва-воздух. Исследовать влияние параметров ленты на рассеянное поле. Провести количественные оценки эффективной поверхности рассеяния ленты при значениях ширины порядка длины волны.

8. Исследовать области применимости и оценить точность предложенных в работе подходов дистанционного зондирования почв в условиях комплексного натурного эксперимента на примерах определения влажности почв и уровня грунтовых вод.

9. Исследовать возможности применения изображений с поляризационной селекцией, полученных с помощью радиолокаторов с синтезированной апертурой, для классификации растительности.

Научная новизна.

Установлены новые закономерности поведения показателя преломления и поглощения для почвогрунтов различного гранулометрического состава и засоленности в области положительных и отрицательных температур.

На основе результатов этих исследований обоснована модифицированная рефракционная модель диэлектрической проницаемости почвогрунтов с учетом связанной воды при положительных и отрицательных температурах, введены характеризующие эту модель параметры, предложена методика их измерений.

Обоснованная модифицированная модель использована при создании баз данных по диэлектрическим свойствам почв, развитии новых методик и алгоритмов определения влажности, уровня грунтовых вод для неоднородных почвенных покровов с пространственно меняющимися агрофизическими характеристиками.

Впервые экспериментально установлено количественное соотношение между физическим параметром — содержание связанной воды в почво-грунте и биологическим параметром — влажность устойчивого завяда-ния растений и предложен новый радиофизический метод определения влажности устойчивого завядания.

Выявлены закономерности влияния содержания связанной воды и растворимых солей на поведение коэффициентов преломления и поглощения влажных грунтов при переходе от положительных температур отрицательным.

Получены новые экспериментальные зависимости радиояркостной температуры и коэффициента излучения почвогрунтов от термодинамической темпёратуры и засоленности.

На этой основе предложены оригинальные методы дистанционного радиометрического определения засоленности почв и их гранулометри-

ческого состава при отрицательных температурах.

Получено решение задачи о рассеянии плоской волны на шероховатой границе почвогрунта, комплексная диэлектрическая проницаемость которого меняется с глубиной по произвольному закону. Изучено поведение отношения сечений рассеяния сигналов на двух ортогональных поляризациях в зависимости от уровня грунтовых вод в дециметровом диапазоне.

Развиты методы решения граничных задач дифракции электромагнитных волн на структурах типа ленты и волноводные апертуры с фланцем в случае импедансных граничных условий. С помощью данных методов решена задача об излучении из открытого конца волновода с им-педансным фланцем в почвогрунт с произвольным законом изменения диэлектрической проницаемости по нормали к границе. Предложены оригинальные способы определения влажности почвогрунтов путем измерения коэффициентов отражения или взаимной связи для контактных волноводных зондов. Проведена экспериментальная проверка метода. Исследовано поведение эффективной поверхности рассеяния погруженной в почву импедансной ленты в зависимости от таких параметров, как импеданс, ширина ленты, глубина ее погружения и влажность почвы.

Положения, выносимые на защиту.

1. Влажностные зависимости показателей преломления и поглощения в дециметровом и сантиметровом диапазонах для почвогрунтов без засоления при положительных и отрицательных температурах имеют кусочно-линейный характер. Наклон отдельных участков этих зависимостей определяется диэлектрическими свойствами воды в свободном и связанном состоянии, а положение точки их пересечения определяет количество связанной воды в почвогрунте данного типа. л Количество связанной воды линейно зависит от процентного содержания глины в почвогрунтах. Зависимости показателей преломления и поглощения почвогрунтов от объемной влажности в присутствии растворимой соли отклоняются от прямых линий.

2. На основе предложенного способа измерения количества и диэлек-

трической проницаемости связанной воды могут быть построены базы данных по диэлектрическим характеристикам почв, включающие следующие параметры: есо — диэлектрическая проницаемость сухого грунта, Wt — предельное содержание связанной воды и появления свободной воды, ei — диэлектрическая проницаемость почвогрунта при влажности, равной И^.

3. Объемное содержание глинистых минералов в почвогрунте можно определить из измерений радиояркостной и термодинамической температур, используя зависимости коэффициента излучения влажного почвогрунта при отрицательных температурах от содержания связанной воды.

4. В области отрицательных температур засоленность почвогрунтов может быть определена из измерений его радиояркостной и термодинамической температуры, используя зависимости коэффициента радиоизлучения почвенного солевого раствора от температуры.

5. Разработан оригинальный способ контактного определения влажности почвогрунтов, основанный на установленной зависимости коэффициентов отражения и взаимной связи волноводных апертур с импе-дансным фланцем, расположенных на плоскости раздела почва-воздух.

6. Уровень близко расположенных к поверхности грунтовых вод может быть определен из радиолокационных измерений поляризационного отношения сечений рассеяния шероховатой поверхности почвогрунтов при условии, что размер шероховатости меньше длины волны зондирующего излучения.

7. Полученные данные в задаче рассеяния на импедансной ленте вблизи границы раздела почва-воздух открывают возможность создания метода определения ЭПР неидеально проводящих рассеивателей с размерами порядка длины волны.

8. Создана новая информационная технология определения влажности почв и уровня грунтовых вод, основанная на совместном использовании орбитальных изображений земной поверхности в оптическом диапазоне, данных самолетных радиометрических трассовых измерений в

микроволновом диапазоне и базы данных по диэлектрическим параметрам почвогрунтов.

9. Показана возможность надежной идентификации и пространственного выделения участков леса с хвойными и лиственными породами на основе тематической обработки мультиизображений, полученных с помощью радиолокатора с синтезированной апертурой БШ-С в пространстве текстурных признаков контраст - среднее значение с предварительной фильтрацией изображений.

Научное и практическое значение. Полученные в диссертационной работе результаты формируют новые представления о закономерностях влияния структуры воды и почвенного раствора на диэлектрические свойства почвогрунтов в микроволновом диапазоне. Развитые теоретические методы решения граничных задач дифракции в материальных средах с поглощением типа неоднородных почвогрунтов позволяют получить результаты для наземных баз знаний, а также служить основой для дальнейшего развития задач данного класса.

Практическую ценность представляет разработанный подход создания базы данных по диэлектрическим свойствам почв и доказательство его эффективности на примере дистанционного зондирования неоднородных по агрофизическим и агрохимическим свойствам равнинных почвенных участков Алтайского края, методы дистанционного зондирования почвенного покрова в зимний период, радиофизический метод определения влажности устойчивого завядания растений. Отработана практика проведения совместных многоуровневых работ: радиофизические лабораторные измерения, наземные полигонные измерения, радиометрические измерения малой авиацией, орбитальный уровень (сканерные и радарные изображения). Результаты комплексных исследований на тестовых территориях позволили дать оценку гидрологических характеристик и экологической ситуации, связанной с антропогенной деятельностью. В частности, построены двумерные картосхемы распределения влажности на пахотных землях, УГВ, динамики процессов подтопления земель в окрестностях искусственных оросительных каналов и отстой-

ников горнообогатительного производства.

Результаты проведенных исследований могут быть использованы при составлении учебных программ, написании учебников и учебных пособий, подготовке новых лекционных курсов по соответствующим разделам современных методов радиоволнового зондирования природных сред.

Достоверность выдвигаемых научных положений и основных результатов работы определяется:

- тщательным анализом реальных инструментальных погрешностей и выполнением серии тестовых лабораторных измерений;

- большим объемом ансамбля экспериментальных данных, согласием в частных случаях результатов эксперимента с данными, полученными другими авторами;

- согласием между теоретическими и экспериментальными результатами, соответствием частных случаев теоретических результатов известным ранее из литературных данных;

- согласием между данными наземных и дистанционных измерений.

Научная апробация результатов. Результаты исследований по

теме диссертации докладывались и обсуждались на 25 симпозиумах, конференциях, совещаниях и семинарах международного, всесоюзного, всероссийского значения, а именно:

VII Всесоюзный симпозиум по дифракции и распространению волн (Ростов-на-Дону, 1977), Всесоюзная конференция молодых ученых "Электродинамические процессы в земле и космосе" (Звенигород, 1989), Всесоюзная конференция "Дистанционное зондирование агропочвенных и водных ресурсов" (Барнаул, 1990), Всесоюзная конференция "Применение дистанционных радиофизических методов в исследованиях природной среды" (Ереван, 1990), XVI Всесоюзная конференция по распространению радиоволн (Харьков, 1990), V Всесоюзная научно-практическая конференция "Дистанционный мониторинг экосистем" (Барнаул, 1990), II научная конференция "Применение дистанционных радиофизических методов в исследованиях природной среды" (Муром, 1990), Всесоюзная

школа "Дистанционные радиофизические методы исследования природной среды" (Барнаул, 1991), International Symposium on Radio Propagation (Beijing, China, 1993), XVII Конференция по распространению радиоволн (Ульяновск, 1993), IGARSS'93 (Tokio, Japan, 1993), Международный научный семинар по аэрокосмическому мониторингу земных покровов и атмосферы (Киев, 1993), Международная конференция "Фундаментальные и прикладные проблемы охраны окружающей среды" (Томск, 1995), Выездное заседание Объединенного Ученого Совета по физико-техническим наукам СО РАН "Научный потенциал вузов и НИИ Алтайского края" (Новосибирск-Барнаул-Бийск, 1995), US Russian Workshop on Earth Sciences from Mir-Priroda, Meteor, and other Satellites (God-dard Flight Center, NASA, Greenbelt, MD USA, 1995), Республиканская научно-техническая конференция "Региональные проблемы информатизации" (Барнаул, 1995), IGARSS'95 (Italy, 1995), 26th International Symposium on Remote Sensing of Environment and the 18th Canadian Symposium on Remote Sensing (Vancouver ВС, Canada 1996), "Technological Civilization Impact on the Environment. Situation in the Post-Soviet Area." International Symposium (Karlsruhe, Deutschland, 1996), International Symposium on Antennas and Propagation (Chiba, Japan, 1996), Научная конференция "Проблемы современной физики" (Саратов, 1996), XVIII Всероссийская конференция по распространению радиоволн (Санкт-Петербург, 1996), Международная научно-практическая конференция "Историческая и современная картография в развитии Алтайского региона" (Барнаул, 1997), IV Симпозиум "Оптика атмосферы и океана" (Томск, 1997), IGARSS'98 (Seattle, USA, 1998), а также на региональных научных конференциях.

Связь с плановыми работами. Тема работы относится к научному направлению "Технологии мониторинга природно-техногенной среды", входящему в утвержденный перечень 17 приоритетных направлений Министерства науки и технологий Российской федерации. В диссертации обобщены исследования, выполненные в Алтайском государственном университете и научно-исследовательском институте экологическо-

го мониторинга при АГУ в рамках плановых научно-исследовательских работ по государственным программам "Университеты России", "Экология России", по госбюджетным темам "Дистанционное зондирование природных ресурсов в условиях антропогенного воздействия", "Разработка научных основ системы регионального экологического мониторинга" , Международному целевому комплексному проекту "Мир-Природа", Международному контракту " Наука-ЫАБА", Комплексной программе оценки последствий ядерных испытаний на Семипалатинском полигоне на население Алтайского края. Ряд разработанных методов используется в учебном процессе по специальности "Радиофизика и электроника" на физическом факультете Алтайского университета.

Значительная часть работ выполнялась по совместным проектам и договорам с Институтом радиотехники и электроники РАН. Становление тематики и полученные результаты в большой степени стали возможны благодаря поддержке и заинтересованности Н.А.Арманда, А.М.Шутко.

Личное участие автора при выполнении работы заключалось в постановке задач, творческом непосредственном участии во всех экспериментальных и теоретических исследованиях, результаты которых изложены в настоящей диссертационной работе, в организации исследований, научном руководстве по ряду разделов. Большая часть работ теоретического характера выполнена автором единолично.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 85 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, б глав, заключения, 2 приложений и списка литературы. Она содержит 86 рисунков, 18 таблиц, список литературы включает 275 наименований. Общий объем диссертации составляет 324 страницы.

В главе I "Диэлектрические свойства грунтов в диапазоне СВЧ при положительных и отрицательных температурах. Влияние связанной воды и засоленности" рассмотрены новые эффекты влажностного и температурного поведения диэлектрических характеристик грунтов, определяемые содержанием связанной воды и растворимых солей. Представлены результаты анализа лабораторных экспериментов по измерению

диэлектрических свойств модельных грунтов различного состава при положительных и отрицательных температурах в дециметровом и сантиметровом диапазонах. На основе анализа предложено проведение обработки экспериментальных данных по диэлектрическим характеристикам в терминах коэффициентов преломления и поглощения, что создает возможность непосредственного экспериментального определения физических параметров связанной воды. Делается вывод об эффективности применения модифицированной четырехкомпонентной рефракционной модели для описания комплексной диэлектрической проницаемости (КДП) грунтов различного состава, содержащих связанную и свободную воду. Рассмотрено также влияние связанной воды и засоленности на диэлектрические свойства грунтов при отрицательных температурах и при переходе через 0°С. Показана применимость модифицированной рефракционной модели для описания влажностной зависимости диэлектрической проницаемости почвогрунтов в области отрицательных температур.

В главе II "Принцип создания баз данных по диэлектрическим характеристикам почв и возможности их применения" предложен принцип создания баз данных по диэлектрическим параметрам реальных почв на основе представлений, развитых в первой главе. В качестве базовых параметров предложены: — влажность перехода от связанной воды к свободной, €со — диэлектрическая проницаемость сухого грунта, — диэлектрическая проницаемость при влажности, равной И^. С использованием данного подхода развиты алгоритмы интерпретации объемного содержания полной и продуктивной почвенной влажности и уровня грунтовых вод из радиометрических дистанционных измерений. Получено, что использование традиционной трехкомпонентной^рефракционной модели, неучет связанной воды и ее реальных характеристик при интерпретации радиометрических измерений приводит к методической ошибке в значениях продуктивной влаги. Показана также возможность определения механического состава почв радиофизическим методом. Установлена непосредственная взаимосвязь между значением

Wt и почвенно-гидрологическим параметром — влажность устойчивого завядания растений, а также предложен метод его радиофизического определения. Для ряда районов равнинной территории Алтайского края осуществлены измерения значений введенных базовых параметров почв. Представлены их конкретные значения для реальных почв, определенные лабораторным способом. Предложена классификация почв в зависимости от содержания в них связанной воды.

В главе III "Радиоизлучательные характеристики почвогрунтов при отрицательных температурах" представлены результаты экспериментальных исследований взаимосвязи радиоизлучательных характеристик почв в зимний период в зависимости от глубины промерзания, гранулометрического состава и засоленности. Проведенные работы заключались в синхронных измерениях радиояркостных температур почв с борта самолета и наземных полевых измерений при отрицательных температурах на территории равнинной части Алтайского края, относящейся к подспутниковому полигону МЦКП "Мир-Природа". Для анализа влияния связанной воды и степени засоленности был также реализован цикл наземных измерений радиоизлучательных характеристик мерзлых почвогрунтов с контролируемыми свойствами в радиопрозрачных кюветах в сантиметровом диапазоне. Проведено сравнение с соответствующими результатами по излучагельной способности, полученными на основе лабораторных измерений диэлектрических параметров. Показано соответствие между коэффициентами излучения, измеренными непосредственно и найденными из измерений КДП. Анализируются вариации радиояр-костного контраста в зависимости от глубины промерзания, мехсостава, содержания соли в почве при отрицательных температурах. Установлено существование различия в характере поведения коэффициента излучения почвогрунтов с изменением суммарной влажности и засоленности при отрицательных температурах, когда влажность W больше либо меньше предельного количества связанной воды Wt- На основе изученных закономерностей предложены методы дистанционного определения гранулометрического состава и засоленности почв.

В главе IV "Исследование характеристик согласования волноводных излучателей с фланцем. Применение для измерений влажности почво-грунтов" развит метод решения класса граничных электродинамических задач о нахождении собственных и взаимных характеристик согласования для невыступающих апертурных излучателей диапазона СВЧ в виде полубесконечных волноводов произвольного сечения с импеданс-ным фланцем. Излучение происходит в произвольно (непрерывно или дискретно) стратифицированное диэлектрическое полупространство. В методическом плане проведено обобщение задач об излучении из апертур полубесконечных волноводов на случай ненулевого стороннего импеданса фланца. На основе вариационного подхода получены расчетные выражения в замкнутой форме для характеристик согласования двух связанных волноводов, таких как входной адмитанс, коэффициент отражения от раскрыва, коэффициент взаимной связи. С использованием полученного решения, а также развитой модели описания диэлектрической проницаемости почвогрунтов, проведены расчеты коэффициентов отражения и взаимной связи открытых концов волноводов. Предложен и реализован алгоритм для обратной задачи определения влажности грунта из измерений волноводным аппликаторным зондом на основе одного и двух волноводов. Проведены лабораторные измерения влажности песчаного грунта зондом в виде одиночного прямоугольного волновода и сравнение результатов с данными теории.

В главе V "Радиолокационные характеристики рассеяния радиоволн в пространственно неоднородных средах" построены решения граничных задач'дифракции плоской электромагнитной волны на произвольно плоскослоистом диэлектрическом полупространстве с шероховатой границей, а также на малоразмерной неоднородности в виде импедансной ленты вблизи поверхности земли. В задаче с шероховатой границей решение получено в первом приближении метода малых возмущений, где характеристики плоскослоистого полупространства введены в общем виде через коэффициенты отражения волн вертикальной и горизонтальной поляризаций от подстилающей поверхности. Если рассмотреть частные

случаи однородного или двухслойного диэлектрика, то полученные формулы совпадут с известными из литературы соответствующими решениями.

Полученные выражения для энергетических характеристик рассеянного поля в дальней зоне представляют собой сечения рассеяния шероховатого покрова на вертикальной и горизонтальной поляризациях.

В качестве примера использования решения были проведены численные расчеты поляризационного отношения для поля, рассеянного на шероховатом земном покрове в дециметровом диапазоне длин волн в зависимости от уровня близко подходящих к поверхности грунтовых вод.

В задаче рассеяния плоской волны на импедансной ленте в рамках строгого подхода получены расчетные выражения и численные результаты для эффективной поверхности рассеяния в зависимости от параметров структуры. Метод пригоден для анализа процессов рассеяния, когда ширина ленты сравнима с длиной волны сигнала. Полученные теоретические выводы могут также служить основой для постановки и решения более сложных задач подобного класса, например, при погружении ленты в произвольно плоскослоистую среду, при обобщении на квазитрехмерные и трехмерные постановки, а также для анализа дифракционных явлений в полях собственного радиотеплового излучения локализованных объектов.

В главе VI "Использование наземных баз данных в практических задачах дистанционного зондирования" изложены результаты эксперимента по дистанционному зондированию состояния почвенных участков, проведенных в региональном масштабе на территории Алтайского края и прилегающих территорий. Работы основаны на комплексном использовании орбитальных, самолетных, наземных полевых и лабораторных данных с применением развитых подходов. Рассмотрены задачи картирования влажности полей, уровня грунтовых вод, процессов фильтрации и подтопления в окрестности магистрального оросительного канала и технологических отстойников горнообогатительного производства. Исследована информативность применения мультиизображений, получен-

ных орбитальным радиолокатором БШ-С в диапазонах Ь и С на различных поляризациях (НН, УУ, НУ, полная энергия) для дешифрирования состояния почвенно-растительного покрова. Рассмотрены возможности подхода, основанные на применении классификаторов в пространстве признаков, построенных на основе исходных изображений с применением матриц смежности. В качестве таких признаков выбраны контраст и

ф' _

средняя интенсивность. При анализе произведено сравнение с наземными экспедиционными данными, а также с изображениями данной территории, полученными фотоспутниками и сканерными аппаратами в оптическом и ближнем ИК-диапазонах.

Заключение диссертации по теме «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов», Комаров, Сергей Александрович

Основные результаты и выводы работы можно кратко сформулировать следующим образом.

1. Получены новые физические знания по влажностному и температурному поведению диэлектрических характеристик почвогрунтов различного состава и засоленности в диапазоне СВЧ.

1.1. Обнаружена точка перехода от связанной воды к свободной на зависимостях коэффициентов преломления пс и поглощения к,с от объемной влажности почвогрунтов при положительных и отрицательных температурах и предложен лабораторный метод измерения количества связанной воды и величины ее КДП в почвогрунтах.

1.2. Обнаружено превышение значения диэлектрической проницаемости связанной воды в почвогрунтах над соответствующими значениями для свободной воды (льда) при отрицательных температурах.

1.3. Предложена модифицированная рефракционная модель для диэлектрической проницаемости незасоленных почвогрунтов с учетом влияния связанной воды как в области положительных, так и отрицательных температур.

1.4. Экспериментально изучено влияние засоленности на величину КДП почвогрунтов с учетом содержания связанной влаги при положительных и отрицательных температурах.

1.5. Установлено, что диэлектрическая проницаемость связанной воды медленно изменяется с температурой, в отличие от свободной воды, при переходе в область отрицательных температур и плавно убывает с понижением температуры.

2. Предложен принцип создания наземных баз данных по диэлектрическим свойствам почвогрунтов и алгоритмы для радиометрического зондирования продуктивной почвенной влаги и УГВ.

2.1. Определены параметры для классификации почвогрунтов по их диэлектрическим свойствам. Классификация основана на физических закономерностях поведения комплексной диэлектрической проницаемости почвы в диапазоне СВЧ в зависимости от содержания влаги и структурного состава почв.

2.2. На основе базовых параметров по диэлектрическим свойствам естественных почвогрунтов предложены алгоритмы определения содержания продуктивной почвенной влаги и уровня грунтовых вод для открытых участков почвенных покровов.

2.3. Установлена зависимость между предельным содержанием связанной воды в почвогрунте и влажностью устойчивого завядания растений. На этой основе развит радиофизический лабораторный метод определения ВУЗ.

2.4. Создана база данных по диэлектрическим свойствам естественных почв для пахотных сельскохозяйственных территорий Алтайского края.

3. Исследованы закономерности поведения радиоизлучательных характеристик почвогрунтов при отрицательных температурах, позволяющие развить методы дистанционного зондирования почв в зимний период.

3.1. Показано, что коэффициент излучения мерзлых не^асо-ленных почв, имеющих влажность выше, чем влажность предельного содержания связанной воды в почвогрунте с заданным гранулометрическим составом, слабо зависит от полной влажности, но его уровень заметно варьирует при изменении гранулометрического состава почв. На этой основе предложен метод определения гранулометрического состава из радиометрических измерений при отрицательных температурах.

3.2. Показано, что в сантиметровом диапазоне длин волн ра-диояркостная температура засоленных почвогрунтов при значениях объемной влажности, превышающих предельное содержание связанной воды, существенно зависит от содержания соли в почве. Количественно определены вариации радиояркост-ного контраста при изменениях содержания соли в почвогрун-те. На этой основе предложен метод дистанционного определения засоленности почв.

3.3. Показана возможность измерений глубины промерзания почвы из радиометрических измерений.

4. Развит метод решения граничных электродинамических задач излучения в произвольно плоскослоистую поглощающую среду из апертур-ных волноводных излучателей с импедансным фланцем. На этой основе исследованы характеристики контактных волноводных зондов для измерения диэлектрической проницаемости и влажности почв.

4.1. С использованием вариационного подхода получены и численно проанализированы интегральные выражения для характеристик согласования и взаимной связи двух волноводов произвольных поперечных сечений (плоский, круглый, коаксиальный, прямоугольный), которые излучают в произвольное плоскослоистое диэлектрическое полупространство с потерями.

4.2. Показано соответствие теоретических расчетов с экспериментальными данными для частотной зависимости коэффициента отражения от раскрыва прямоугольного волновода с идеальным и импедансным фланцем, возбуждаемым в одно-модовом режиме. Найдено, что влияние введения импеданса наиболее заметно сказывается на уровень коэффициента отражения вблизи критической частоты сигнала. Получено согласие между экспериментом и расчетами теории для влажност-ной зависимости коэффициента отражения от раскрыва прямоугольного волновода с фланцем, нагруженным на влажный песок.

4.3. На основе численного анализа показано, что использование коэффициента передачи может быть предпочтительнее по сравнению с коэффициентом отражения вследствие его большего динамического диапазона и большей чувствительности при высоких значениях влажности почв.

4.4. Рассмотрена возможность определения влажности почвогрунтов на основе измерений модуля коэффициента отражения или передачи с учетом базы данных по диэлектрическим параметрам анализируемого почвогрунта. Это позволяет не регистрировать фазовые характеристики полей, что упрощает процедуру измерений и снижает погрешность.

5. Решены граничные задачи дифракции на произвольно стратифицированной земле с шероховатой границей и на малоразмерной неоднородности в виде импедансной ленты вблизи поверхности земли с целью создания базы знаний для задач радиолокации.

5.1. Получены формулы для сечений рассеяния и поляризационного отношения в задаче о рассеянии плоской волны на стратифицированном полупространстве с шероховатой границей в первом приближении метода малых возмущений.

5.2. Проведен анализ поведения поляризационного отношения для дециметрового диапазона при обратном рассеянии на земном покрове в зависимости, от уровня грунтовых вод* Типичные области изменений поляризационного отношения составили при этом около 7.5 — 10 дБ, а чувствительность к вариациям уровня грунтовых вод примерно 0.25 — 0.3 дБ на 10 см.

5.3. В строгой постановке решена задача дифракции плоской электромагнитной волны на импедансной ленте вблизи границы раздела воздух-диэлектрик с поглощением. Проведены численные расчеты для характеристик рассеянного поля на ленте, погруженной в почвогрунт, в зависимости от параметров ленты и диэлектрических свойств почвогрунта.

6. Предложенные в работе методы волнового зондирования почвенных покровов испытаны в условиях полевого эксперимента, проведенного на тестовых территориях степной зоны Алтайского края. Испытания проведены в условиях комплексного использования орбитальных, самолетных, наземных и лабораторных данных.

6.1. Проведено дистанционное зондирование влажности поч-вогрунтов на различающихся по агрофизическим характеристикам почвах. Дистанционными методами обнаружены зоны подтопления и проведено измерение уровней близко подходящих к поверхности почвы грунтовых вод в зонах, прилегающих к руслу оросительного канала и к искусственным промышленным отстойникам. При проведении испытаний использована наземная база данных по свойствам почв. Результаты измерений представлены в виде тематических картосхем.

6.2. Исследована применимость алгоритмов автоматической классификации в пространстве признаков контраст-среднее значение интенсивности при обработке радиолокационных муль-тиизображений, полученных с помощью радиолокатора с синтезированной апертурой БШ-С. Показана возможность надежной идентификации на изображениях лесных покровов, а также участков с различным видовым составом деревьев.

Заключение

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Комаров, Сергей Александрович, 1998 год

Литература

1. Вашаринов А.Е., Гурвич A.C., Егоров С.Т. Радиоизлучение Земли как планеты. М.: Наука, 1974. 207 с.

2. Шутко A.M. СВЧ-радиометрия водной поверхности и почвогрун-тов. М.: Наука, 1986. 190 с.

3. Ulaby F. Т., Moore R.K., Fung A.K. Microwave Remote Sensing: Active and Passive. Washington Artex Hause, v. I-III, 1986. 2120 p.

4.Арманд H.A., Крапивин В.Ф., Мкртчян Ф.А. Методы обработки данных радиофизического исследования окружающей среды. М.: Наука, 1987. 270 с.

5. Шанда Э. Физические основы дистанционного зондирования. Пер. с англ. М.: Недра, 1990. 208 с.

6. Кондратьев К.Я. Ключевые проблемы глобальной экологии // Итоги науки и техники. Теоретические и общие вопросы географии.

Т. 9. ВИНИТИ, 1990. 454 с.

7. Аэрокосмические методы в почвоведении и их использование в сельском хозяйстве. М.: Наука, 1990. 247 с.

8. Радиолокация поверхности Земли из космоса. Составители: д-р геогр. наук М. Назиров, к.ф.-м.н. А.П. Пичугин, к.ф.-м.н. Ю.Г. Спиридонов. Под редакцией к.ф.-м.н. JI.M. Митника, к.ф.-м.н. С.В.Викторова. JI: Гидрометеоиздат, 1990. 200 с.

9. Космическое землеведение. Под ред. акад. РАН В.А. СадОвничего. М.: Изд-во МГУ. 4.1, 1992. - 269 с. 4.2, 1998. - 571 с.

10. Антипов В.Н., Горяинов В. Т., Кулин А.Н. и др. Радиолокационные станции с цифровым синтезированием апертуры. М.: Радио и связь, 1988. 304 с.

11. Le Vine D.M., Wilheit Т.Т., Murphy R.E., Swift C.T. A Multifre-quency Microwave Radiometer of the Future // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. - 1989. - GE-27, N 2. - pp. 193-199.

12. Le Vine D.M., Griffis A.J., Swift C.T., Jackson T.J. ESTAR: A Synthetic Aperture Microwave Radiometer for Remote Sensing Applications // Proceedings of the IEEE. - 1994. - v. 82, N 12. - pp. 1787-1801.

13. Le Vine D.M., Jackson T.J., Swift C.T., Isham J., Haken M., and Hsu

A. Passive Microwave Remote Sensing with the Synthetic Aperture Radiometer, ESTAR, During the Southern Great Plains Experiment // Proceedings of Intrnational Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS'98). Seattle, USA. - 1998.

14. Рытое C.M. Теория электрических флуктуаций и теплового излучения. М.: Изд-во АН СССР, 1953. 232 с.

lb.Левин М.Л, Рытое С.М. Теория равновесных тепловых флуктуаций в электродинамике. М.: Наука, 1967.

16. Рытое С.М., Кравцов Ю.А., Татарский В.И. Введение в статистическую радиофизику. М.: Наука, ч. 2, 1978. 464 с.

17. Башаринов А.Е., Тучков Л. Т., Поляков В.М., Ананов Н.И. Измерение радиотепловых и плазменных излучений. М.: Советское радио, 1968. 390 с.

18. Башаринов А.Е., Шутко A.M. Определение влажности земных покровов методами СВЧ-радиометрии (обзор) // РЭ. - 1978. - т. 23, N 9. - С. 1778-1791.

19. Shmugge Т. J., Gloersen P.W., Wilheit Т., Geiger F. Remote Sensing of Soil Moisture with Microwave Radiometry // J. Geophys. Res. - 1974. -v. 79, N2. - pp. 317-323.

20. Кондратьев К.Я., Рабинович Ю.М., Шульгина Е.М., Мелентьев

B. В. Дистанционное определение запасов продуктивной влаги в почве // Метеорология и гидрология. - 1977. - N6. - С. 78-89.

21. Арманд Н.А., Башаринов А.Е., Шутко A.M. Исследования природной среды радиофизическими методами // Изв. вузов "Радиофизика". - 1977. Т. 20, N9. - С. 809-841.

22. Ньоку Э.Дж. Пассивное зондирование Земли из космоса в СВЧ-диапазоне (обзор) // ТИИЭР.- 1982.- Т. 70, N7. - С. 49-75.

23. Митник JI.M. Состояние и перспективы исследований глобального водообмена с применением спутниковой информации (обзор). - Обнинск: Информ. центр, 1982. - Вып. 2. - С. 1-84.

24. А.с. 1020791 СССР МКИ G 01 S 71/6 Способ определения влажности почв / Зотова Е.Н., Геллер А.Г. - N 2989880/18-09; Опубл. 30.12.82; Бюлл. N48. - 4 с.

25. А.с. 985741 СССР МКИ G 01 S 22/04 Способ дистанционного определения профиля влажности и интегрального влагосодержания почвы /

Реутов Е.А., Шутко A.M. - N 3987638/31-08; Опубл. 07.87; Бюлл. N28. " 4 с-

26. Shmugge T.J. Microwave Remote Sensing of Soil Moisture // Proceedings of SPIE. - 1984. - v. 481. - pp. 249-257.

27. Jackson T.J. Soil Water Modeling and Remote Sensing / / IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. - 1986. - v. GE-24, N 1. - pp. 37-46.

28. Жуков B.C. Физические основы дистанционного зондирования // Итоги науки и техники. T.I. М.: ВИНИТИ. - 1987. - С. 6-78.

29. Jackson Т.J., Shmugge T.J. Passive Microwave Remote Sensing System for Soil Moisture // 'IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. - 1989. - v. GE-27, N 2. - pp. 225-235.

30. Jackson T.J. and Schmugge T.J. Algorithm for Passive Microwave Remote Sensing of Soil Moisture // Remote Sensing Appl.- 1989. - pp. 3-17.

31. Jackson T.J. and Schmugge T.J. Passive Microwave Remote Sensing System for Soil Moisture: Some Supporting Research // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. - 1989. - v. GE-27, N 2. - pp. 225-235.

32. Реутов E.A., Шутко A.M. Определение влагосодержадия поч-вогрунтов СВЧ-радиометрическим методом с привлечением априорной информации // Исследование Земли из космоса. - 1986. N1. - С. 71-77.

33. Mkrtchjan F.A., Reutov Е.А., Shutko A.M. et al. Experiment in Bulgaria for Determination of Soil Moisture in the Top Onemeter Layer Using Microwave Radiometry and Apriory Information // Proceedings of Intr-

national Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS'93). Paris, France. - 1988. - pp. 665-666.

34. Narasimha Rao P. V., Suresh Raju C., Rao K.S. Microwave Remote Sensing of Soil Moisture: Elimination of Textyren Effect // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. - 1990. - v. GE-28, N1. - pp. 148-151.

35. Будз М.Д., Комиссарчук А.Л., Шабельникова З.А. Изучениегидро-геолого-мелиоративного режима осушаемых земель западного региона УССР СВЧ-радиометрией/ Препринт N 18-88, АН УССР, Институт прикладных проблем механики и математики, Львов, 1989. 70 с.

36. Jackson T.J. Measuring Surface Soil Moisture Using Passive Microwave Remote Sensing // Hydrological Processes. - 1993. - v.7. - pp. 139-152.

37. Jackson T.J., Le Vine D.M., Griffis A. J., Goodrich D.C., Schrnugge T.J., Swift C.T., O'Neill P.E. Soil Moisture and Rainfall Estimation Over a Semiarid Environment with the ESTAR Microwave Radiometer // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. - 1993. - GE-31, N4. - pp. 836-841.

38. Hydrology Data Report WASHITA'92 //Edited by Jackson T.J., and Schiebe F.R. National Agricultural Water Quality Laboratory, USDA-Agricultural Research Service. - 1993.

39. Шульгина E.M. Радиотепловое зондирование земных покровов // Зарубежная радиоэлектроника. - 1993. - N4. - С. 59-67.

40. Jackson Т. J., O'Neil Р.Е., Swift С. Т. Passive Microwave Observation of Diurnal Surface Soil Moisture// IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. -1997. - v. GE-35, N 5. - pp. 1210-1222.

41. Самолетные испытания разработанных методов использования аэрокосмической информации // Отчет о НИР, ГГО им. А.И. Воейкова, Л.: 1985, N гос. регистрации 01840050522.

42. Богородский В.В., Козлов А.И., Тучков JI.T. Радиотепловое излучение земных покровов. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. 248 с.

43. Богородский В.В., Канарейкин Д.Б., Козлов А.И. Поляризация рассеянного и собственного радиоизлучения земных покровов. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 280 с.

44. Андроников В.А. Аэрокосмические методы изучения почв. М.: Колос, 1979. 277 с.

45. Оделевский В. И. Расчет обобщенной проводимости гетерогенных систем // ЖТФ. - 1951. - т. 21. - С. 667.

46. Ландау Л. Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. М.: Гостехиздат, 1957. 532 с.

47. Bruggeman D.A.G. Berehnung verschiedener physikalischer konstanten von heterogenen substanzen // Ann. Phys. - 1935. - Bd. 24, 636.

48. Botcher C.J.P. Theory of Electric Polarisation. Amster. 1952.

49. Khardly M.M.Z., Jackson W. Properties of Artifical Dielectrics Comprising Arrays of Conducting Elements // Proc. Inst. Elec. Eng. - 1953. -p. 100.

50. Лещанский Ю.И., Лебедева Г.Н., Шумилин В.Д. Электрические параметры песчаного и глинистого грунтов в диапазоне сантиметровых, дециметровых и метровых волн // Изв. вузов. Радиофизика. - 1971. -т. 14, N4. - с. 563-569.

51. Birchak J.R., Gardner G.G., Hipp J.E, Victor J.M. High Dielectric Constant Microwave Probes for Sensing Soil Moisture // Proc. IEEE. - 1974.

- v. 62. - pp. 93-98.

52. Hipp J.E. Soil Electromagnetic Parameters as a Function of Frequency Soil Density and Soil Moisture // Proc. IEEE. - 1974. - v. 62, N 1. - pp. 98-103.

53. Hoekstra P., Delaney A. Dielectric Properties of Soils at UHF and Microwave Frequencies //J. Geophis. Res. - 1974. - v. 79. - pp. 1699-1708.

54. Wobschall D. A Theory of the Complex Dielectric Permittivity of Soil Containing Water, the Semidisperse Model // IEEE Trans. Geosci. Electron.

- 1977. - GE-15. - pp. 29-58.

55. Wang J.R. The Dielectric Properties of Soil-Water Mixtures at Microwave Frequencies // Radio Sci. - 1980. - v. 15, N5. - pp. 977-985.

56. Wang J.R., and Shmugge T.J. An Empirical Model for the Complex Dielectric Permittivity of Soils as a Function of Water Content // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. - 1980. - GE-18. - pp. 288-295.

57. Shutko A.M., Reutov E.M. Mixture Formulas Applied in Estimation of Dielectric and Radiative Charactetistics of Soils and Grounds at Microwave Frequencies // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. - 1982. - v. GE-20, N 1. - pp. 29-32.

58. Кондрат,ьев К.Я., Шульгина E.M. Возможности дистанционного зондирования грунтов (численный эксперимент) // Труды Главной геофизической обсерватории. - 1975. - Вып. 331. - С. 50-63.

59. Подковко Н.Ф. Модель комплексной диэлектрической проницаемости почвогрунтов в диапзоне СВЧ // Вопросы радиоэлектроники, серия ОВР. - 1990. - N 1. - С. 73-80.

60. Черняк Г.Я., Мясковский О.М. Радиоволновые методы исследований в гидрологии. М.: Недра, 1973. 175 с.

61. Черняк Г.Я. Электромагнитные методы в гидрогеологии и инженерной геологии. М.: Недра, 1987. 212 с.

62. Еензарь В.К. Техника СВЧ-влагометрии. Минск: Высшая школа, 1974.

63. Jackson Т. J., O'Neil Р.Е. Microwave Dielectric Model for Aggregated Soils // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. - 1986. - v. GE-24, N 6. -pp. 920-929.

64. Sabburg J., Ball J.A.R., Hancock N.H. Dielectric Behavior of Moist Swelling Clay Soils atv Microwave Frequencies // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. - 1997. - v. GE-35, N 3. - pp. 784-787.

65. Бобров П.П., Масленников Н.М., Сологубова Т.А., Эткин B.C. Исследование диэлектрических характеристик почв в области перехода влаги из свободной в связанную на сверхвысоких частотах // Докл. АН СССР. - 1989. - 304, N5. - С. 1116-1119.

66. de Loor G.P. Dielectric Properties of Geterogeneous Mixtures Con-taning Water //J. Microwave Power. - v. 3 N 2. - pp. 67-73.

67. Загоскин В.В, Нестеров В.М., Замотринская Е.А., Михайлова Г. Г. Зависимость диэлектрической проницаемости влажных дисперсных материалов от температуры // Изв. вузов. Физика. - 1982. - N 1. - С. 65-68.

68. Сологубова Т.А., Эткин B.C. К вопросу об учете свойств связанной влаги при дистанционном определении влажности почв // Исслед. Земли из космоса. - 1985. - N4. - С. 112-115.

69. Бобров П.П., Крылов В.В., Кульмаметьев Р.Ф., Павленко В.И., Сологубова Т.А., Эткин B.C. Определение влажности почвы по измеренной яркостной температуре с учетом связанной влаги // Исследование Земли из космоса. - 1986. - N6. - С. 89-91.

70. Сологубова Т:А. Собственное радиоизлучение и диэлектрические свойства малоувлажненных почв на СВЧ. Дисс. на соиск. ученой степени канд. физ.-мат. наук. М.: 1987. 187 с.

71. Hallikainen М., Ulaby F.T., Dobson М.С., El-Rayes М.А., Lin-Кип Wu Microwave Dielectric Behavior of Wet Soil. Part I: Empirical Models and Experimental Observations // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. - 1985. - v. GE-23, N 1. - pp. 25-34.

72. Dobson M.C., Ulaby F.T., Hallikainen M., El-Rayes M.A. Microwave Dielectric Behavior of Wet Soil. Part II: Dielectric Mixing Models // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. - 1985. - v. GE-23, N 1. - pp. 35-45.

73. Боярский Д.А., Тихонов В.В. Учет диэлектрических свойств связанной воды при моделировании эффективной диэлектрической проницаемости влажных почв в СВЧ-диапазоне // Радиотехника и электроника. - 1998. - N4. - С. 446-454.

74. Реутов Е.А., Шутко A.M. Оценка уровня грунтовых вод по данным дистанционных СВЧ-радиометрических измерений // Исследование Земли из космоса. - 1991. - N2. - С. 99-106.

75. БудзМ.Д., Комиссарчук А.А., Шабельникова 3. А. Изучение гидро-геолого-мелиоративного режима орошаемых земель западного региона УССР СВЧ-радиометрией // Препринт N 18-88. Львов. 1989. .89 с.

76. Jackson Т. J. and О'Neil Р.Е. Salinity Effect on the Microwave Emission of Soils // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. - 1987. - v. GE-25, N2. - pp. 214-220.

77. Armand N.A., Reutov E.A., Shutko A.M. Microwave Radiometry of Saline Soils // Remote Sensing Appl. - 1989. - pp. 19-28.

78. Реутов Е.А., Шутко A.M. Теоретические исследования СВЧ-излучения однородно увлажненных засоленных почв. Исследование Земли из космоса. - 1990. - N3. - С. 73-81.

79. Реутов Е.А., Шутко A.M. Экспериментальные исследования СВЧ-излучения засоленных почв // Исследование Земли из космоса. - 1990.

- N4. - С. 78-84.

80. Ильин В.А, Слободчикова С.В. Лабораторные исследования из-лучательных характеристик мерзлых песчаных почв // Радиотехника и электроника. - 1994. - N 5. - С. 800-806.

81. Ильин В.А., Слободчикова С.В., Эткин B.C. Лабораторные исследования электрофизических характеристик мерзлых песчаных почв. Препринт. Изд. ИКИ РАН, 1994. 61 с.

82. Сосновский Ю.А. Влияние степени засоленности на электрофизические свойства песка в СВЧ-диапазоне волн. Автореферат дисс. на соискание ученой степени канд. физ.-мат. наук. Москва: МПГУ, 1995. 16 с.

83. Ильин В.А., Сосновский Ю.М. Лабораторные исследования влияния степени засоленности на диэлектрические свойства песка в СВЧ-диапазоне волн // Радиотехника и электроника. - 1995. - N 1. - С. 48-54.

84. Боярский Д.А., Тихонов В.В. Модель эффективной диэлектрической проницаемости влажных и мерзлых почв в сверхвысокочастотном диапазоне // Радиотехника и электроника. - 1995. - N 6. - С. 914-917.

85. Dobson, М.С.у and Ulaby F.T. Active Microwave Soil Moisture Research // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. - 1986. - v. GE-24, N1. - pp. 23-26.

86. Rombach M., Demircan A., Mauser W. Correlation betweenji>oil Moisture and the Backscatering Coefficient of ERS-1 Data // Proceedings Second ERS-1 Symposium - Space at the Service of our Environment, Hamburg, Germany, 11-14 Oct. 1993. pp. 861-864.

87. Mauser W., Rombach M., Bach H., Stolz R., Demircan A., К ell-ndorfer J. The Use of ERS-1 Data for Spartial-Moisture Determination //

Proceedings of the First ERS-1 Pilot Project Workshop, Toledo, Spain, 22-24 June 1994. pp. 61-73.

88. Dubois, P.C., van Zyl J., and Engman T. Measuring Soil Moisture with Imaging Radars // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. - 1995. - v. GE-33, N4. - pp. 915-926.

89. Engman E. MACHYDRO-90 - The Microwave Aircraft Experiment for Hydrology // Proceedings of Intrnational Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS'91). Espoo, Finland. - 1991. - pp. 749-751.

90. Engman E. Hydrologic Applications of SAR Derived Soil Moisture // Proceedings of Intrnational Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS'92). Houston, USA. - 1992. - pp. 1741-1743.

91. De Roo, R., Ulaby F.T., Dobson M.C. Using Multifrequency Radar for Soil Moisture and Biomass Measurements of Soybean Canopies // Proceedings of Intrnational Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS'98). Seattle, USA. - 1998.

92. Topp G.C., Davis J.L. Measurements of Soil Water Content Using Time-Domain Reflectometry (TDR): A Field Equation // Soil Sci. Soc. Arner. J. - 1985. - v. 49. - pp. 19-24.

93. Бензарь В.К. ТехникаСВЧ-влагометрии. Минск: Вышейшая школа. 1974. 325 с.

94. Кричевский Е.С., Бензарь В.К, Венедиктов М.В. и др. Теория и практика экспрессного контроля влажности твердых и жидких материалов / Под общ. ред. Е.С. Кричевского. М.: Энергия. 1980. 240 с.

95. Sarabandi К., Li E.S. Microstrip Ring Resonator for Soil Moisture Measurements // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. - 1997. - v. GE-35, N5. - pp. 1223-1231.

96. Зердев Н.Г., Кулемин Г.П. Определение влажности почв многоканальными радиолокационными методами // Исследование Земли из космоса. - 1993, N 1. - С. 90-98.

97. Пименов С.Ф., Руденко М.А. Рассеяние радиоволн двухслойной средой с шероховатыми границами // Изв.вузов. Радиофизика. - 1992.

- т. 35, N 3-4. - С. 275-284.

98. Жук Н.П., Третьяков О.А., Яровой А.Г. Рассеяние и собственное излучение радиоволн слоистыми покровами с неровной поверхностью // XVI Всесоюзная конференция по КРРВ. Харьков: 1990. Тезисы докладов, Ч. 2. С. 249.

99. Тимченко А.И., Щербинин И. В. Рассеяние радиоволн от подповерхностных образований с переходным слоем // XVI Всесоюзная конференция по КРРВ. Харьков: 1990. Тезисы докладов, Ч. 2. С. 261.

100. Калинкин С.И., Кудрявцев В.Е., Е.В.Хоменко Е.В. Выбор параметров многоканальной радиометрической системы обнаружения малоразмерных неоднородностей // Радиотехника. - 1992, N 10-11. - С. 3-6.

101. Чухланцев А.А., Шутко A.M., Язерян Ж.Г. О влиянии краевых эффектов на СВЧ излучение природных неоднородных сред // XIV Всесоюзная конференция по КРРВ. Ленинград: 1984. Тезисы докладов, Ч. 2. С. 195.

102. Кравченко В.Ф., Пазынин JI.A. Тепловое излучение проводника, расположенного над диэлектрическим полупространством // Радиотехника и электроника. - 1993. - Т.38, N2. - С. 246-254.

103. Nomura Y., Katsura S. Diffraction of Electromagnetic Waves by Ribbon and Slit //J. Phys. Soc. Japan. - 1957. - v.12, N 2. - pp. 190-201.

104. Otsuki T. Reexamination of Diffraction Problem of a Slit by a Method of Fourier-Orthogonal Functions Transformation //J. Phys. Soc. Japan. -1976. - v. 41, N 6. - pp. 2046-2051.

105. Кравченко В.Ф., Сологуб В.Г. Об одном асимптотическом методе решения задач рассеяния волн одиночными экранами ленточного типа // Доклады АН СССР. - 1989. - T.3Q4, N3. - С.577.

106. Велиев Э.И. Дифракция волн на плоской ленте конечной величины // Докл. АН СССР. - 1988. - Т.301, N 3. - С. 598.

107. Wu S. Т., Sader S.A. Multipolarization SAR Data for Surface Feature Delineation and Forest Vegetation Characterization // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. - 1987. - v. GE-25, N 1. - pp. 67-76.

108. Durden S.L., van Zyl J. J., Zebker H.A. Modeling and Observation of the Radar Polarization Signature of Forest Areas // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. - 1989. - v. GE-27, N 3. - pp. 290-301.

109. Kasischke E.S.. Вourgeau-Chavez L.L., French N.H.F., Harrell P., Christensen N.L. Initial Observations on Using SAR to Monitor Wildfire Scars in Boreal Forests // Int. J. Remote Sensing. - 1992. - v. 13, N 18. -pp. 3495-3501.

110. Evans, D.L., Farr T.J., Ford J.P., Thompson T.W., Werner C.L. Multipolarization Radar Images for Geologic Mapping and Vegetation Dis-crimipation//IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. - 1986. - v. GE-24, N2. - pp. 246-257.

111. Ray T. W., Farr T.J., and van Zyl J.J. Detection of land degradation with polarimetric SAR // Geophys. Res. Letters. - 1992. - v. 19, N15. - pp. 1587-1590.

112. Kwok R., Rignot E., Way J.В., Freeman A., and Holt J. Polarization. signatures of frozen and thawed forests of varying environmental state // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. - 1994. - v. GE-32, N2. - pp. 371-381.

ИЗ. Брандт А.А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах. М.: Госиздат Физико-матем. лит. 1963.

114. Тишер Ф. Техника измерений на сверхвысоких частотах (Справочное руководство) М.: Физматгиз, 1963. 386 с.

115. G.Mage, J.L.Bonnefoy. Microwave Measurement of Dielectric Constant Using Sort-Circuited Waveguide Method // Microwave Journal. - 1990.

- October, pp. 77-88.

116. Загоскин В.В., Замотринская Е.А., Нестеров В.М., Михайлова Т. Г. Измерение комплексной диэлектрической проницаемоствдисперс-ных материалов в СВЧ диапазоне // Изв. вузов. Физика. - 1981. - N1.

- С. 30-36.

117. Ulaby F.T., Jedlichka R.T. Microwave Dielectric Properties of Plant Materials // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. - 1984. - v. GE-22, N4.

- pp. 406-415.

118. Hallikairien M., Ulaby F. T., Abdelrazik M. Dielectric Properties of Snow in the 3 to 37 GHz Range // IEEE Trans. Antennas and Propag. -1986. - v. AP-34, N11. - pp. 1329-1340.

119. Комаров С.А., Корниенко M.Г., Пятков Г.А., Рычкова Н.В. Методика измерения КДП природных сред на основе мостовых схем // Тезисы докладов. Всесоюзная конференция "Дистанционное зондирование агропочвенных и водных ресурсов". Барнаул: 1990. С. 47-48.

120. Мак-Кракен Д., Дорн У. Численные методы и программирование на ФОРТРАНе. М.: Мир. 1977. 584 с.

121. Бородулина А.Л. Повышение точности фазовых измерений на СВЧ при рассогласовании фазовращателя. Измерительная техника. -1967. - N3. - С. 30-33.

122. Завьялов А.С, Бабина М.Н., Дунаевский Г.Е. Измерение параметров СВЧ трактов. Томск: Изд. Томского госуниверситета, 1983.

123. ГСССД 23-81, Таблицы стандартных справочных данных. М.: Издательство стандартов, 1982.

124. Stogryn A. Equation for Calculation the Dielectric Constant of Saline Water // IEEE Trans. Microwave Theory Techn. - 1971. - v. MTT-19, N3. - pp. 733-736.

125. Переслегин C.B. О соотношении между тепловыми и радиояр-костными контрастами морской поверхности. Физика атмосферы и океана. - 1967. - х.Ш, N1. - С. 47-57.

126. Комаров С.А., Корниенко М.Г., Пятков Г.А. Анализ свойств почвогрунтов в диапазоне СВЧ и повышение точности дистанционного определения влажности // Тезисы докладов научно-практической конференции "Применение наземных, аэрокосмических автоматизированных систем и вычислительной техники для наращивания потенциала агроресурсов". Барнаул, 1989. - С. 16-18.

127. Комаров С.А., Корниенко М.Г., Миронов В.Л., Пятков Г.А. Исследование содержания и диэлектрической проницаемости связанной воды в грунтах // Тезисы докладов. Всесоюзная конференция "Применение дистанционных радиофизических методов в исследованиях природ-

ной среды". Ереван, 1990. - С. 87-88.

128. Миронов В.Л, Комаров С.А., Рычкова Н.В., Клещенко В.Н. Изучение диэлектрических свойств влажных почвогрунтов в СВЧ-диапазоне // Исследование Земли из космоса. - 1994. - N4. - С. 18-24.

129. Миронов В.Л., Комаров С.А., Белозерских В.В., Евтюшкин A.B., Клещенко В.Н., Романов А.Н., Рычкова Н.В., Скороглядов В.В., Тре-филов Е. Э. Комплексное исследование радиофизических характеристик элементов земных покровов // Сб. "Физика", 2 направление "Университеты как центры фундаментальных исследований" Изд-во МГУ. - 1994. - С. 224-233.

130. Овчаренко Ф.Д. Гидрофильность глин и глинистых минералов. Киев.: 1961. 290 с.

131. Гольдберг В.М., Скворцов Н.П. Проницаемость и фильтрация в глинах. М.: Недра. 1986. 160 с.

132. Грим P.E. Минералогия глин. M.-JL: 1959.

133. Растворова О.Г. Физика почв. Практическое руководство. JL: Изд-во Ленинградского университета, 1983. 196 с.

134. Masszi G. The Dielectric Characteristics of Bound Water // Acta Biochim. et Biophis. Acad. Sei. Hung. - 1970. - v. 5, N 3. - pp. 321-331.

135. Качинский H.A. Почва, ее состав и жизнь. М.: Наука. 1975.

136. Комаров С.А., Корниенко М.Р., Пятков Г.А., Рычкова Н.В. СВЧ-измерения связанной влаги в почвах различных типов // Тезисы докладов. Всесоюзная конференция "Дистанционное зондирование агропоч-венных и водных ресурсов". Барнаул.: 1990. С. 142-143.

137. Комаров С.А., Миронов В.Л., Клещенко В.Н. Влияние связанной воды на диэлектрические свойства увлажненных мерзлых грунтов // Исследование Земли из космоса. - 1996. - N3. - С. 3-10.

138. Комаров С.А., Миронов В.Л., Пятков Г.А., Рычкова Н.В. Диэлектрические свойства засоленного влажного грунта в СВЧ диапазоне // Тезисы докладов. Всесоюзная конференция "Применение дистанционных радиофизических методов в исследованиях природной среды". Ереван.: 1990. С. 89-90.

139. Комаров С.А., Миронов В.Л., Рычкова Н.В. Влияние связанной влаги и минерализации на диэлектрические свойства почвогрунтов // Тезисы докладов. Всесоюзная конференция "Дистанционное зондирование агропочвенных и водных ресурсов". Барнаул: 1990. С. 26-27.

140. Комаров С. А., Миронов В.Л., Клещенко В.Н. Влияние связанной воды и засоленности на диэлектрические свойства увлажненных мерзлых грунтов // Научная конференция "Проблемы современной физики", Саратов.: 1996. Тезисы докладов. С. 79.

141. Комаров С.А., Клещенко В.Н., Миронов В.Л. Влияние засоленности на диэлектрические свойства влажных грунтов при положительных и отрицательных температурах // Исследование Земли из космоса. - 1997. - N 2. - С. 37-44.

142. Kleschenko V.N., Komarov S.A., Mironov V.L. and Romanov A.N. Dielectric Properties of Salted Grounds in Microwave Band // Proceedings of Intrnational Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS'98). Seattle, USA. - 6-10 July 1998.

143. Качинский H.A. Физика почв. M.: Высшая школа. 4.1. 1965. 323 е.; 4.2. 1970. 358 с.

144. Комаров С.А., Клещенко В.Н., Рычкова Н.В. О влиянии содержания органических соединений на диэлектрические свойства почвогрунтов в диапазоне СВЧ // Тезисы докладов Всесоюзной школы "Дистанционные радиофизические методы исследования природной среды". Барнаул.: 1991. С. 85-86.

145. Кофман Л.М. Экспериментальное определение электрических характеристик сред с большим водосодержанием по результатам радиолокационного зондирования торфяных месторождений // Сб. научных трудов "Теория и техника радиолокации, радионавигации и радиосвязи в гражданской авиации". Рига.: 1984. С. 42-45.

146. Корниенко М.Г., Комаров С.А., Кузьмин Э.В. Способ дистанционного определения параметров почвогрунтов // Патент РФ N 1756808 от 19.08.93 г. Приоритет изобретения от 21.03.90 г.

147. Комаров С.А., Миронов В.Л., Романов А.Н., Рычкова Н.В. Ди-

станционный радиофизический способ определения влажности // Патент РФ N 2010219 от 30.03.94 г. Приоритет изобретения от 8.01.91 г.

148. Голованов А.И., Паласиос О. Об определении зависимости запасов почвенной влаги от глубины промерзания грунтовых вод // Почвоведение. - 1968. - N 1. - с. 101-105.

149. Вериго С.А., Разумова Л.А. Почвенная влага (применительно к запросам сельского хозяйства). Л.: Гидрометеоиздат, 1973. 328 с.'

150. Комаров С.А., Миронов В. Л., Романов А.Н., Евтюшкин А.В Измерения и алгоритм обработки данных в задаче дистанционного зондирования уровня грунтовых вод // Исследование Земли из космоса. -1998. - N4. - С. 98-106.

151. Плакк Т.П. О связи между доступностью влаги растениям и диэлектрической проницаемостью почвы // Почвоведение. - 1989. - N8. - С. 40-46.

152. Кауричев И.С. и др. Почвоведение. 4-е изд., Агропромиздат. 1989. 719 с.

153. Вальков В.Ф. Почвенная экология сельскохозяйственных растений. М.: Агропромиздат, 1986. 208 с.

154. Воронин А.Д. Основы физики почв. М.: Изд. МГУ, 1986. 243 с.

155. Комаров С.А., Миронов В.Л., Рычкова Н.В. Способ определения влажности устойчивого завядания // Патент РФ N 2092819 от 10.10.97 г. Приоритет изобретения от 15.02.93 г.

156. Руководство по определению агрогидрологических свойств почв на гидрометеостанциях. М.: Гидрометеоиздат, 1964.

157. Панфилов В. П. Физические свойства и водный режим почв Ку-лундинской степи. Новосибирск: "Наука", 1973. 260 с.

158. Винокуров Ю.И. и др. Природно-мелиоративная оценка земель в Алтайском крае. Иркутск: 1988. 136 с.

159. Атлас Алтайского края. 1978.

160. Агроклиматические ресурсы Алтайского края. Справочник. Л.: Гидрометеоиздат, 1971. 156 с.

161. Бурлакова Л.М., Татаринцев Л.М., Рассыпное В.А. Почвы Ал-

тайского края. Барнаул: 1988. 72 с.

162. Котельников В.И., Струга,лева Е.В., Пикалов М.А. Почвы Алтайского края. Новосибирск: С-х. ин-т, 1974. 73 с.

163. Бурлакова Л.М. Плодородие Алтайских черноземов. Новосибирск: Наука. 1984.

164. Бурлакова Л.М. Плодородие почв Алтайского края: Учебное пособие / Алтайский СХИ. Барнаул: 1990. 81 с.

165. Бричка С.В., Комаров С.А., Миронов В.Л., Пятков Г.А.,Романов А.Н., Рычкова Н.В. Обеспечение высокоточных дистанционных измерений влажности на основе региональной базы данных // Тезисы докладов XVI Всесоюзной конференции по распр. радиоволн. Харьков: 1990. С. 243.

166. Комаров С.А., Рычкова Н.В. Классификация и картирование почв региона по диэлектрическим свойствам // Тезисы докладов международной научно-практической конференции "Историческая и современная картография в развитии Алтайского региона." Барнаул: изд-во АГУ, 1997. С. 64-66.

167. Hall D.K., Martinec J. Remote Sensing of Ice and Snow. London, New-York, Cambridge. 1985. 189 p.

168. Wegmuller U. The Effect of Freezing Thawin on the Microwave Signatures of Bar Soil // Remote Sensing of Environment. - 1991. - v. 33, N 26. - pp. 123-137.

169. Бобров П.П., Гидлевский A.B., Сосновский Ю.М., Щеткин И.М. Диэлектрические и радиояркостные характеристики частично промерзших почв // XVII Всесоюзная конф. по распр. радиоволн. Ульяновск: 1993. Тезисы докладов. Секции 3,4,5. С. 90.

170. Комаров С.А., Миронов В.Л., Романов А.Н. Радиоизлучение мерзлых почв в СВЧ диапазоне // Тезисы докладов II научной конференции "Применение дистанционных радиофизических методов в исследованиях природной среды". Муром: 1990. С. 69.

171. Ильин В.А., Слободчикова С.В., Эткин B.C. Лабораторные исследования диэлектрической проницаемости мерзлых песчаных почв //

Радиотехника и электроника. - 1993. - т. 38, N 6. - С. 1036-1041.

172. Ильин В.А., Слободчикова C.B., Эткин B.C. Радиофизические исследования мерзлых песчаных почв в сантиметровом диапазоне волн // XVII Всесоюзная конф. по распр. радиоволн. Ульяновск: 1993. Тезисы докладов. Секции 3,4,5. С. 83.

173. Слободчикова C.B. Диэлектрические и радиоизлучательные свойства мерзлых песчаных почв в СВЧ-диапазоне волн. Автореф. дисс. на соиск. ученой степени канд. физ.-мат. наук. М.: 1993. 16 с.

174. Комаров СЛ., Миронов B.JI., Романов А.Н., Русаков И.Е. Дистанционное обнаружение засоленных земель методами СВЧ-радиометрии // Тезисы докладов XVII Конференции по распростр. радиоволн, Ульяновск: 1993, секции 3,4,5. С. 87.

175. Комаров С.А., Миронов В. Д., Романов А.Н. Дистанционное зондирование почвенного покрова методами СВЧ-радиометрии // Препринт АГУ, 93/1. Барнаул: 1993. 29 с.

176. Цытович H.A., Кроник Я.А., Маркин К.Ф., Аксенов В.И., Саму-эльсон М.В. Физические и механические свойства засоленных грунтов //II Междунар. конф. по мерзлотоведению, Якутск, 1973. Вып. 4, С. 40-52.

177. Цейтлин Н.М. Антенная техника и радиоастрономия. М.: Сов. радио, 1976. 350 с.

178. Троицкий B.C., Цейтлин Н.М. Радиоастрономические методы абсолютных измерений интенсивности сигналов, калибровки антенн и радиотелескопов на сантиметровых волнах (обзор) // Изв. вузов. Радиофизика. - 1961. - т. 4, N 3. - С. 393-414.

179. Романов А.Н., Комаров С. А. Использование природных объектов для калибровки самолетных СВЧ-влагомеров. Сб. научн. Tg. ВНИЦ "АИУС-агроресурсы". М.: 1991. С. 141-146.

180. Митник Д.М. Излучательные характеристики водной поверхности (обзор). - Обнинск: Информ. центр, 1978. 65 с.

181. Влагомер нейтронный переносной ВНП-1 "Электроника". Эксплуатационные документы. - 1987. 25 с.

182. Сурнаков И.В., Романов А.Н., Иванченко В.А. Применение нейтронного влагомера ВНП-1 для определения плотности снега // Труды Зап.-Сиб. регионального научно-исследовательского гидрометеорологического ин-та. - 1991. - N 5. - С. 131-139.

183. Клепиков И.Н., Шарков Е.А. Тепловое излучение слоисто-неоднородных неизотермических сред. Препринт ИКИ АН СССР. 1983, Пр-801.

184. Fung А.К., Chen M.F. Emission from an Inhomogeneous Layer with Irregular Interfaces // Radio Science. - 1981. - v. 16, N 3. - pp. 289-298.

185. Bardati F., Solimini D. On the Emissivity of Layered Materials// IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. - 1984. - v. GE-22, N 4. - pp. 374-376.

186. Миронов В. JI., Комаров С.А., Клещенко В.Н. База данных по диэлектрическим свойствам мерзлых почвогрунтов. Тезисы докладов Межд. конф."Фундаментальные и прикладные проблемы охраны окружающей среды". Томск: 1995, т. 1. С. 64-65.

187. Mironov V.L., Komarov S.A., Romanov А.N. The Influence of Depth of Freezing on Emissivity of Soil Cover// Proceedings of 26th International Symposium on Remote Sensing of Environment and the 18th Canadian Symposium on Remote Sensing. Vancouver ВС, Canada, 1996. pp. 488-489.

188. Komarov S.A., Mironov V.L., Romanov A.N. Remote Sensing of Frozen Soils in VHF Range// Proceedings of International Geosciense and Remote Sensing Symposium (IGARSS'93). Tokio: 1993. pp. 1988-1990.

189. Mironov V.L., Komarov S.A., Romanov A.N., Kleshchenko V.N. Combined Influence of Moisture and Texture on Emissivity of Frozen Soil// Proceedings of 26th International Symposium on Remote Sensing of Environment and the 18th Canadian Symposium on Remote Sensing. Vancouver ВС, Canada, 1996. pp. 398-400.

190. Фазовый состав влаги в мерзлых породах / Под ред. Э.Д. Ершова. М.: Изд-во МГУ. 1979. 119 с.

191. Чеверев В.Г. Классификация влаги в мерзлых грунтах // Мерзлые породы и криогенные процессы. М.: Наука. 1991. 118 с.

192. Ушакова Л.А., Квливидзе В.И., Склянкин А.А. О возможности

существования квазижидкой пленки на поверхности ледяных кристаллов при отрицательных температурах // Связанная вода в дисперсных системах. Вып.1. М.: Изд-во МГУ, 1970. С. 155-166.

193. Комаров С.А., Миронов B.JI. Романов А.Н. Дистанционный способ определения гранулометрического состава почвы // Патент РФ N 2088906 от 10.06.97 г. Приоритет изобретения от 21.06.91 г.

194. Ершов Э.Д., Акимов Ю.П., Чеверев В.Г. Содержание незамерз-шей воды в зависимости от структуры порового пространства и засоленности грунтов. //В кн. "Мерзлотные исследования". Вып. 17, М.: Изд-во МГУ, 1978. С. 207-215.

195. Миронов В.Л., Комаров С.А., Романов А.Н., Клещенко В.Н. Влияние влажности и засоленности на радиоизлучение мерзлых почв в СВЧ-диапазоне. Исследование Земли из космоса. - 1995. - N2. - С. 22-30.

196. Комаров С.А., Миронов В.Л., Романов А.Н. Дистанционный радиофизический способ определения засоленности почв// Патент РФ N 2081407 от 10.06.97 г. Приоритет изобретения от 28.05.92 г.

197. Комаров С.А., Корниенко М.Г., Пятков Г.А., Романов А.Н. Использование длинноволновой части СВЧ диапазона для дистанционного радиометрического определения влажности и температуры почв// Тезисы докладов научно-практической конференции "Применение наземных, аэрокосмических, автоматизированных систем и вычислительной техники для наращивания потенциала агроресурсов". Барнаул: 1989. С. 14-16.

198. Комаров С.А., Миронов В,Л., Романов А.Н. Радиометрия земных покровов в длинноволновой части СВЧ-диапазона// Тезисы докладов Всесоюзной школы "Дистанционные радиофизические методы исследования природной среды". Барнаул: 1991. С. 26-27.

199. Романов А.Н., Бричка C.B., Комаров С.А., Смирнов И.С. Перспективы использования длинноволновой части СВЧ-диапазона для радиофизического мониторинга земной поверхности // Сб. научн. тр. ВНИЦ " АИУС-агроресурсы". М.: 1991. С. 147-150.

200. Levine H., Papas С.Я. Theory of the Circular Diffraction Antenna 11 J. Appl. Phys. - 1951. - v. 22, N 1. - pp. 29-43.

201. Swift С. T. Input Admittance of a Coaxial Transmission Line Opening onto a First Dielectric-Covered Plane // NASA TNS-4158, 1967.

202. Croswell W.E., Rudduck R.C., Hatcher D.M. The Admittance of a rectangular Waveguide Radiating into a Dialectric Slab // IEEE Trans. Antennas and Propagation. - 1967. - v. AP-15, N 5. - pp. 627-633.

203. Мишустин Б.А. Излучение из раскрыва круглого волновода с бесконечным фланцем // Изв. вузов. Радиофизика. - 1965. - т.8, N6. -С. 1178-1186.

204. Bailey М.С., Swift С.Т. Input Admittance of a Circular Waveguide Aperture Covered by a Dielectric Slab // IEEE Trans. Antennas and Propagation. - 1968. - v. AP-16, N4. - pp. 386-391.

205. Damlam.ayan D. Analysis of Aperture Antennas in Inhomogeneous Media // Calif. Inst, of Technology, Antenna Lab., Tech. Rept. N52, 1969.

206. Бобровников M.С., Комаров С.А., Фисанов В.В. Адмитанс круговых апертурных антенн, покрытых неоднородным слоем плазмы // Доклады юбилейной научно-технической конференции радиофизического факультета. Изд. ТГУ, часть II, Томск: 1973. С. 3-7.

207. Бобровников М.С., Комаров С.А., Фисанов В.В. Излучение из волновода в полупространство с неоднородным плоским слоем плазмы //VI Всесоюзный симпозиум по дифракции и распространению волн. Тезисы докладов, часть II, Ереван: 1973. С. 85-89.

208. Боровиков В.А. Диффракция на открытом конце волновода с фланцем // ДАН СССР. - 1974. - т. 217, N 4. - С. 788-791.

209. Нопдо К. Diffraction by a Flanged Parallel-Plate Waveguide // Radio Sci. - 1972. - v.7, N10. - pp. 955-963v

210. Комаров С.А. Излучение из плоского волновода с фланцем, имеющим плазменное покрытие // Материалы первой конференции молодых ученых, вып.З, Томск: 1975. С. 221-224.

211. Бобровников М.С., Комаров С.А., Тимошенко В.И., Фисанов В.В. Обнаружение электроакустических резонансов по изменению взаимной

проводимости волноводных апертур // Изв. вузов. Физика. - 1975. -N10. - С. 130-131.

212. Комаров С. А., Корниенко М.Г., Пятков Г.А. Измерение влажности почв с помощью коаксиального зонда // Тезисы докладов научно-практической конференции "Применение наземных, аэрокосмических автоматизированных систем и вычислительной техники для наращивания потенциала агроресурсов". Барнаул: 1989. С. 45-46.

213. Ulaby F. Т., Bengal Т.Н., Dobson М.С., East J.R., Garvin J.В., and Evans D.L. Microwave Dielectric Properties of Dry Rocks // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. - 1990. - v. 28. - pp. 325-336.

214. By Ченъ-пан Вариационные и итерационные методы решения задач о волноводах и решетках. В кн.: Вычислительные методы в электродинамике, М.: Мир. 1977. С. 310-358.

215. Численные методы теории дифракции: Сб. статей. Пер. с англ./ М.: Мир. 1982. 200 с.

216. Скорохватова И.В. Метод расчета возбуждения конечной волно-водной решетки. - В кн.: Численные методы электродинамики. Вып.2. М.: Изд-во МГУ, 1977.

217. Дмитриева И.В. Излучение из открытого конца плоского волновода с фланцем. В кн.: Математические модели прикладной электродинамики, Изд-во МГУ, 1984. С. 182-188.

218. Комаров С.А. Излучение симметричных волн из круглого волновода с импедансным фланцем// Материалы научно-практической конференции "Молодые ученые и специалисты Томской области в девятой пятилетке". Секция радиофизики и оптики. Томск: 1975. С. 60-63.

219. Комаров С.А. Излучение из полубесконечного волновода с импедансным фланцем// Изв. вузов. Радиоэлектроника. - 1976. - т\19, N2. -С. 94-99.

220. Комаров С.А. Излучение из круглого волновода с фланцем через диэлектрический слой// Сборник "Исследования по электродинамике и распространению радиоволн". Изд. ТГУ, Томск: 1977. С. 3-7.

221. Бобровников М.С., Комаров С.А., Фисанов В.В. Метод интеграла

Вебера-Шафхейтлина в задачах излучения из волновода с фланцем // VII Всесоюзный симпозиум по дифракции и распр.волн. г. Ростов-на-Дону. Тезисы докл. т.1, 1977. С. 85-88.

222. Комаров С. А. Излучение несимметричных волн из круглого волновода с импедансным фланцем// Изв. вузов. Радиоэлектроника. -1977. - т.20, N 8. - С. 22-30.

223. Комаров С.А. Вариационный принцип в задаче излучения из плоского волновода с импедансным фланцем// Сборник "Электродинамика и распространение волн", Томск, вып. 1, 1980, С. 50-53.

224. Комаров С.А. Вариационный принцип в задачах излучения из полубесконечного волновода с импедансным фланцем // Изв. вузов. Радиоэлектроника. - 1985. - т.28, N3. - С. 30-35.

225. Комаров С. А., Щербинин В.В. Входной адмитанс волновода с импедансным фланцем при излучении в плоскослоистую среду // Известия Алтайского государственного университета. - 1997. - N 1. - С. 47-50.

226. Миттра Р., Ли С. Аналитические методы теории волноводов. М.: Мир. 1974.

227. Марков Г. Т., Чаплин А.А. Возбуждение электромагнитных волн. М.: Энергия. 1967.

228. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Под ред. д-ра техн. наук проф. В.В.Клюева. Справочник. Кн.1. М.: Машиностроение. 1986. 487 с.

229. Комаров С.А., Якушев А.И. Сечение рассеяния радиоволн на плоскослоистом полупространстве с шероховатой границей // Научная конференция "Проблемы современной физики". Саратов: 1996, Тезисы докладов. С.73.

230. Комаров С.А., Якушев А.И. Рассеяние радиоволн на плоскослоистом полупространстве с шероховатой границей // Радиотехника и электроника. - 1998. - Т.43. N6. - С. 650-656.

231. Зацепин П.М., Комаров С.А. Подповерхностное зондирование локальных объектов в модели плоскослоистой земли // Тезисы докла-

дов. Всесоюзная конференция молодых ученых "Электродинамические процессы в земле и космосе", Звенигород: 1989, С. 57-58.

232. Komarov S.A., Zatsepin P.M., Baranchugov E.A. Diffraction of a Plane Wave by an Impedance Strip// International Sympos. on Antennas and Propagation, ISAP-1996, Japan, pp. 449-452.

233. Komarov S.A., Zatsepin P.M., Baranchugov E.A., Mashutin A.I. Diffraction of a Plane Wave by Slit in Impedance Screen// International Symposium on Antennas and Propagation, ISAP-1996, Japan, pp. 453-455.

234. Зацепин П.М., Комаров С.А. Дифракция плоской волны на им-педансной ленте // Радиотехника и электроника. - 1996. - т.41, N 8. - С. 906-910.

235. Комаров С.А. Излучение электромагнитных волн из волновода с фланцем через неоднородное плазменное покрытие. Дисс. на соиск. ученой степени канд. физ.-мат. наук. Томск: ТГУ, 1976. 237 с.

236. Баранчугов Е.А., Зацепин П.М., Комаров С.А. Квазитрехмерная задача дифракции плоской электромагнитной волны на импеданс-ной ленте // Радиотехника и электроника. - 1998. - Т.43, N10.

237. Komarov S.A., Mashutin A.I., Zatcepin P.M. Diffraction Effects in the Problem of Impedance Slit Structure Emissivity // Proceedings of International Conference on Mathematical Methods in Electromagnetic Theory (MMET'98) Kharkov, June 2-5, 1998, pp. 736-738.

238. Komarov S.A., Zatcepin P.M. Variational Principle in Three-Dimen-tional Problem of Diffraction by Impedance Screen // Proceedings of International Conference on Mathematical Methods in Electromagnetic Theory (MMET'98) Kharkov, June 2-5, 1998, pp. 597-599.

239. Букатый В.И., Комаров С.А., Миронов В.Л. Дистанционное зондирование агроресурсов Алтайского края: реальность и возможности // Тезисы конференции "Роль Алтайского края в решении продовольственной программы". Барнаул: 1987, С. 9-10.

240. Миронов В.Я., Комаров С.А., Евтюшкин А.В., Рычкова Н.В. Комплексное изучение влажности почв по тестовым территориям // Тезисы докладов II научной конференции "Применение дистанционных

радиофизических методов в исследованиях природной среды". Муром: 1990. С. 70-71.

241. Бричка C.B., Комаров С.А., Миронов В.Л., Пятков Г.А., Романов А.Н. Дистанционная оценка состояния водоемов // Тезисы докладов. Всесоюзная конференция "Применение дистанционных радиофизических методов исследования природной среды ". Ереван: 1990. С. 91-92.

242. Миронов В.Л., Комаров С.А., Романов А.Н., Рычкова Н.В. Разработка дистанционных методов мониторинга орошаемых земель в Алтайском крае // Проблемы региональной экологии. 1994, вып.З, С. 7275.

243. Komarov S.A., Mironov V.L., Romanov A.N. and Yevtushkin A.V. Research on the Earth Cover Remote Sensing Problem Carried Out at the Altai Region // Proceedings of Intrnational Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS'98). Seattle, USA. - 6-10 July 1998.

244. Бивалъкевич В.И., Грибов С.И., Евтюшкин A.B., Комаров С.А., Миронов В.Л., Оскорбин Н.М., Поляков Ю.А., Юшаков В.Н. Опыт применения дистанционного зондирования и управления земельными ресурсами на основе геоинформационных технологий // Препринт АГУ - N3. Барнаул, 1996. 21 с.

245. Комаров С.А., Миронов В.Л., Романов А.Н. Аэрокосмическое зондирование гидрологического состояния почв радиофизическими методами. Барнаул: Изд-во АГУ, 1997, 104 с.

246. Комаров С.А., Миронов В.Л., Романов А.Н., Рычкова Н.В. Дистанционное определение влажности почв на территории Алтайского края // Почвоведение. - 1992. - N И. - С. 136-139.

247. Комаров С.А., Миронов В.Л., Евтюшкин A.B., Романов А.Н., Рычкова Н.В. Использование дистанционных и наземных данных для измерений влажностных характеристик почв // Тезисы докладов Региональной конференции Региональное природопользование и экологический мониторинг. Барнаул: 1996, С. 116-117.

248. Миронов В.Л., Комаров С.А., Евтюшкин A.B., Рычкова Н.В.

Комплексный эксперимент по измерению влажности почв на территории Алтайского полигона // Исследование Земли из космоса. - 1998. - N2. -С. 81-89.

249. Комаров СЛ., Миронов В.Я., Романов А.Н. Дистанционное зондирование почвенного покрова методами СВЧ-радиометрии // Препринт АГУ - 93/1. Барнаул, 1993. 29 с.

250. Бричка C.B., Комаров СЛ., Миронов B.JI., Романов А.Н. Дистанционное определение зон фильтрации Кулундинского канала // Тезисы докладов. V Всесоюзная научно-практическая конференция "Дистанционный мониторинг экосистем". Барнаул: 1990. С. 5-7.

251. Комаров СЛ., Миронов B.JI., Романов А.Н. Методические рекомендации по дистанционному определению зон фильтрации оросительных каналов // Тезисы докладов II научной конференции "Применение дистанционных радиофизических методов в исследованиях природной среды". Муром: 1990. С. 67-68.

252. Моргунов В.В., Языков A.M. Фильтрационные потери по трассе канала //В книге "Комплексное мелиоративное освоение земель в зоне Кулундинского канала". Барнаул: 1982. С. 58-61.

253. Комаров СЛ., Миронов B.JI., Романов А.Н., Евтюшкин A.B. Влияние системы отстойников Алтайского горнообогатительного комбината на экологическую обстановку окружающей среды //В кн. "Ядерные испытания, окружающая среда и здоровье населения Алтайского края: Материалы научных исследований." Барнаул: Изд. АГУ, 1993. т.2, кн.2. С. 150-158.

254. Евтюшкин A.B., Комаров СЛ., Миронов B.JI., Романов А.Н. Возможности аэрокосмического картирования процессов фильтрации и подтопления в радио и оптическом диапазонах // Тезисы докладов XVII Конференции по распростр. радиоволн. Ульяновск: 1993, секции 3,4,5. С. 86.

255. Байкалова Т.В., Дубина И.Н., Зеленцов К.В., Евтюшкин A.B., Комаров СЛ., Миронов B.JI., Романов А.Н. Аэрокосмический мониторинг процессов фильтрации и подтопления от промышленных отстойни-

ков // Сборник докладов Междунар. научн. семинара по аэрокосмическому мониторингу земных покровов и атмосферы . Киев: 1993. С. 134-139.

256. Комаров С. А., Миронов В.Л., Романов А.Н. Дистанционное определение уровней грунтовых вод с использованием региональных баз данных // Исследование Земли из космоса. - 1993. - N 4. - С. 79-82.

257. Mironov V.L., Komarov S.A., Romanov A.N., Yevtyushkin A.V. Remote Sensing of Filtration and Inundation Processes Using Microwave Ra-diometry // Proceedings of 1993 Intrernational Symposium on Radio Propagation (ISRP'93), 18-21 August 1993, Beijing, China, pp. 618-621.

258. Комаров С.А., Миронов В.Л., Романов А.Н., Евтюшкин A.B. Определение площадей подтопленных земель дистанционными методами // Метеорология и гидрология. - 1994. - N 1. - С. 87-91.

259. Байкалова Т.В., Дубина И.Н., Евтюшкин A.B., Комаров С.А., Миронов В.Л. Мониторинг процессов фильтрации и подтопления земель от промышленных отстойников с использованием аэрокосмической информации // Экологически безопасное использование сточных вод и животноводческих стоков в сельском хозяйстве: Сб. научн. трудов. АПХ НПО "Прогресс", Барнаул: 1995. С. 409-412.

260. Евтюшкин A.B., Комаров С.А., Миронов В.Л., Юшаков В.Н. Определение характеристик почвенно-растительного покрова по космическим изображениям в оптическом и ИК-диапазоне // "Проблема предотвращения деградации земель Западной Сибири и осуществление Государственного контроля за их использованием и охраной." Сборник статей. Барнаул: 1997. С. 146-151.

261. Миронов В.Л., Комаров С.А., Евтюшкин A.B., Романов А.Н. Дистанционное картирование уровней грунтовых вод на территории юга Западной Сибири // XVIII Всероссийская конференция по распространению радиоволн. Санкт-Петербург: 1996. Тезисы докладов, т.1, С. 243-244.

262. Миронов В.Л., Комаров С.А., Романов А.Н., Евтюшкин A.B. Оценка процессов фильтрации и переноса токсикантов в окрестности

промышленных отстойников // Экологически безопасное использование сточных вод и животноводческих стоков в сельском хозяйстве: Сб. научи. трудов. АПХ НПО "Прогресс", Барнаул: 1995. С. 413-424.

263. Лузгин Б.Н., Комаров С. А. Антропогенное металлическое загрязнение Рубцовского горнорудного района на Алтае // География и природопользование Сибири. Сборник статей. Выпуск второй. Барнаул: Изд-во Аккем. 1997. С. 192-201.

264. Mironov V.L., Komarov S.A., Yevtushkin A.V., Romanov A.N. Remote Sensing in the Problems of Regional Ecological Monitoring of Land Covers // Technological Civilization Impact on the Environment. Situation in the post-Soviet area. International Symposium. Karlsruhe, Deutschland, 22-26 April 1996. Abstracts, p. 90.

265. Миронов В.Л., Евтюшкин А.В., Комаров С.А., Оскорбин Н.М., Романов А.Н. Методы дистанционного зондирования техногенных загрязнений в оптическом и радиодиапазонах // Оптика атмосферы и океана. - 1993. - т.6, N 11. - С. 1471-1477.

266. Родионова Н.В. Статистический анализ радиолокационных изображений, полученных с ИСЗ "Алмаз" // Исследование Земли из космоса. - 1994. - N2. - С. 59-64.

267. Белокуров А.А. Методы сглаживания спекл-шума на радиолокационных изображениях земной поверхности // Зарубежная радиоэлектроника. - 1990. - N6. - С. 26-36.

268. Kasischke E.S., Вourgeau- Chavez L.L., French N.H.F., Harrell P. and Christensen N.L. Initial Observations on using SAR to Monitor Wildfire Scars in Boreal Forests // Int. Journal of Remote Sensing. - 1992. - v.13, N18, pp. 3495-3501.

269. Haralick R.M. Statistical and structural approaches to texture // Proceedings IEEE. - 1979. - v. 67, N5. - pp. 786-804.

270. Айвазян С.A. , Бухштабер B.M. Прикладная статистика. Классификация и снижение размерности. М.: Финансы и статистика, 1989. 607 с.

271. Евтюшкин А.В., Комаров С.А., Лукъяненко Д.Н., Миронов В.Л.

Классификация земных покровов по радиолокационным и оптическим изображениям //IV Симпозиум "Оптика атмосферы и океана". 10-13 июня 1997. Томск: Тезисы докладов. С. 84-85.

272. Евтюшкин A.B., Комаров С.А., Лукъяненко Д.Н., Миронов В.Л. Классификация земных покровов по радиолокационным изображениям // Оптика атмосферы и океана. - 1997.- N 12. - С. 1508-1512.

273. Евтюшкин A.B., Комаров С. А., Лукъяненко Д.Н. Использование радиолокационных изображений для задач тематического картографирования // Тезисы докладов международной научно-практической конференции "Историческая и современная картография в развитии Алтайского региона". Изд-во АГУ. Барнаул: 1997. С. 82-83.

274. Baikalova T.V., Kazantsev K.V., Komarov S.A., Lukyanenko D.N., Mirohov V.L., Yevtushkin A.V. and Yushakov V.N Analysis of Forest Regions by SAR and Optical Images // Proceedings of Intrnational Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS'98). Seattle, USA. - 6-10 July 1998.

275. Евтюшкин A.B., Комаров С.А., Лукъяненко Д.Н. Автоматический анализ земных покровов по радиолокационным изображениям для задач тематического картографирования // ГИС для оптимизации природопользования в целях устойчивого развития территорий: Материалы Международной конференции (Барнаул, 1998г.) Изд-во Алтайского госуниверситета, 1998. 660 с. С. 223-226.