Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 6. С. 99-108
Разработка радиолокационного комплекса дистанционного обнаружения плёночных загрязнений на поверхности воды
А.В. Ермошкин
1, 2 , И.А. Капустин
1, 2 , Н.А. Богатов
1, 3 , А.А. Мольков
1, 3 , Е.И. Поплавский
1, 3 , Н.С. Русаков
1, 3 , А.Р. Юнисов
3 1 Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород, Россия
2 Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского , Нижний Новгород, Россия
3 ООО «Радионавигационная компания», Нижний Новгород, Россия
Одобрена к печати: 28.10.2021
DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-6-99-108
В работе представлены первые результаты разработки автоматизированного дистанционного радиолокационного комплекса высокого разрешения для мониторинга акваторий «Экорадар» с целью автоматического обнаружения плёночных загрязнений на взволнованной водной поверхности. В основе комплекса лежит цифровая когерентная радиолокационная станция кругового обзора производства АО «НПФ «Микран», работающая в X-диапазоне на горизонтальной поляризации. Разработан алгоритм автоматического обнаружения плёночных загрязнений на радиолокационных изображениях взволнованной водной поверхности. В основе алгоритма лежат нейроноподобные сети, а большая часть алгоритма реализована с использованием технологии Nvidia CUDA, что позволяет минимизировать время работы. Для апробации алгоритма использовались данные ранее проведённых натурных экспериментов по исследованию кинематики плёночных загрязнений по данным радиолокационных наблюдений в акватории Горьковского вдхр. и прибрежной зоне Чёрного моря. В работе приводятся ограничения и рекомендации применения комплекса «Экорадар» для обнаружения плёночных загрязнений на взволнованной водной поверхности. Дальность обнаружения плёночного загрязнения при высоте установки радиолокатора в 12 м над уровнем воды и благоприятных ветро-волновых условиях достигает 1000 м. Минимальная площадь уверенно обнаруживаемого загрязнения оценивается в 500 м2.
Ключевые слова: радиолокация, плёночные загрязнения, автоматизированный комплекс, экологический мониторинг
Полный текстСписок литературы:
- Ермаков С. А., Панченко А. Р., Талипова Т. Г. Подавление высокочастотных ветровых волн искусственно созданными поверхностными плёнками // Изв. АН СССР. Сер. Физика атмосферы и океана. 1985. Т. 21. С. 76–82.
- Ермошкин А. В., Капустин И. А., Мольков А. А., Даниличева О. А., Поплавский Е. И., Русаков Н. С. Исследование морфологических особенностей пленочных загрязнений на водной поверхности по данным радиолокационных наблюдений // Науч. проблемы водного транспорта. 2020. Т. 64. С. 49–58. DOI: 10.37890/jwt.vi64.96.
- Иванова Н. А. Радиолокационное зондирование поверхностных загрязнений моря из космоса: модельные исследования и некоторые приложения: дис. … канд. физ.-мат. наук. СПб., 2008. 161 с.
- Капустин И. А., Ермошкин А. В., Богатов Н. А., Мольков А. А. Об оценке вклада приводного ветра в кинематику сликов на морской поверхности в условиях ограниченных разгонов волнения // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 2. С. 163–172. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-2-163-172.
- Капустин И. А., Ермошкин А. В., Мольков А. А. База данных радиолокационных наблюдений кинематики сликов на морской поверхности: свидетельство о гос. регистрации базы данных № 2020620562. Рег. 25.03.2020.
- Кориненко А. Е., Малиновский В. В., Кудрявцев В. Н. Радиолокационные контрасты искусственных сликов при скользящих углах зондирования // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 2. С. 185–194. DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-2-185-194.
- Левич В. Г. Гашение волн поверхностно-активными веществами. I, II // Журн. экспериментальной и теоретической физики. 1940. Т. 10. № 11. С. 1296–1304; 1941. Т. 11. № 2/3. С. 340–345.
- Мольков А. А., Капустин И. А., Ермошкин А. В., Ермаков С. А. Дистанционные методы определения толщины плёнок нефти и нефтепродуктов на морской поверхности // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 3. С. 9–27. DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-3-9-27.
- Сколник М. И. Справочник по радиолокации: пер. с англ. / под общей ред. К. Н. Трофимова. В 4-х т. Т. 1. М.: Сов. радио, 1976. 456 с.
- Трофимов М. С. Использование импульсных береговых и судовых РЛС миллиметрового диапазона волн для обнаружения разливов нефти: дис. … канд. техн. наук. СПб., 2012. 110 с.
- Cini R., Lombardini P. P. Damping effect of monolayers on surface wave motion in liquid // J. Colloid and Interface Science. 1978. V. 65(12). P. 387–389. DOI: 10.1016/0021-9797(78)90170-4.
- Dorrestein R. General linearized theory of the effect of surface films on water ripples // Proc. Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen. 1951. V. 54(4). P. 260–272.
- Ermakov S. A., Sergievskaya I. A., Gushchin L. A. Damping of gravity-capillary waves in the presence of oil slicks according to data from laboratory and numerical experiments // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2012. V. 48. P. 565–572. DOI: 10.1134/S000143381204007X.
- Valenzuela G. R. Theories for the interaction of electromagnetic and oceanic waves — a review // Boundary-Layer Meteorology. 1978. V. 13. P. 61–85. DOI: 10.1007/BF00913863.