Распознавание и прогнозирование лесных пожаров на базе ГИС-технологий
Дипломная работа - Экология
Другие дипломы по предмету Экология
, сек, таким образом
, рад3.4.8.
Зеркало должно вращаться со скоростью:
, рад/с3.4.9.
Полоса пропускания системы: детектор - усилитель - записывающее устройство:
, Гц3.4.10
где а - константа, обычно её значение между и ,
тогда
, Гц3.4.11
Мощность, эквивалентная шуму детектора будет равна:
, Вт 3.4.12
где - способность обнаружения;
А - площадь детектора.
Мощность входного сигнала с учетом ситической эффективности :
, Вт 3.4.13
Разделив на МЭШ получим отношение сигнал/шум:
3.4.14
для управления примем а=3: g=2П; q=6; =0,34
3.4.15
Заметим, что отношение сигнал/шум увеличением светосилы оптической системы [Д/d]. Отклонение сигнал/шум также улучшается при увеличении чувствительности квантового детектора и при увеличении имеющегося сигнала [ ].
Это отношение зависит от квадрата мгновенного поля зрения сканера и пропорционально ширине спектральной полосы. Заметим, что отношение сигнал/шум, обратно пропорционально корню квадратному из отношения V/H. Это подчеркивает, насколько мы должны поступиться качеством сигнала, чтобы получить более высокое пространственное или спектральное разрешение. Однако заметим, что увеличение отношения V/H не сказывает большого влияния на отношение сигнал-шум.
Геометрические характеристики сканирования.
Рассмотрим запись j-го элемента разрешения произвольной строки сканирования i. Предположим, что спутник лежит строго прямолинейно на постоянной орбите (высоте) относительно спарной плоскости, движется с постоянной скоростью относительно Земли. Координаты спутника Х ,У ,Z .
рис. 3.4.6. Геометрические параметры сканирования.
Не изменяются элементы внешнего ориентирования. Кроме того, предполагается, что каждая строка сканирования мгновенно записывается.
рис. 3.4.7. Идеальная геометрия много спектрального сканера:
а - вдоль направления полета;
б - направления полета.
На рисунках 3.4.6. и 3.4.7.:
В - угловое разрешение сканера по оси Х, т.е. физическое разрешение сканера; - действительное угловое разрешение вдоль линии сканирования, или по оси У, которое в конечном счете ограничено физическим разрешениям сканера, а также на него влияет шаг квантовых в процессе преобразования аналог - код (цифра), которому подвергаются данные. Углы и В определяют мгновенное поле зрения (МПЗ). Полный угол сканирования - общее поле зрения (ОПЗ) - равно 2 . Действительное фокусное расстояние сканирующей системы - d. Скорость сканирования выбирается такой, чтобы не было пропусков между сканами при скорости спутника V. Тогда среднее продвижение для каждой строчки сканирования будет dх - ширина скана на уровенной поверхности: dх=Нс х В, где Нс - высота спутника над уровнной поверхностью при записи сканером i-й строки сканирования. Размер элемента изображения по направлению вниз по полосе: dх= d x B, где d- фокусное расстояние оптики сканирующей системы; V x dt=dx. Объединяя эти результаты, получим выражение для
3.4.16
где хо - координата по х первой строки сканирования. Используя рис. 3.4.7.б, можно вычислить наземную координату полета:
3.4.17
где- наземная координата точки j;
- координата сканера по оси У в момент записи J-й строки сканирования;
- превышение точки местности ( принятый уровень);
- угол сканирования в момент записи: ;
- положение изображения на круглой цилиндрической поверхности
изображения, сосной с линией полета.
Таким образом, рассмотрев основные параметры и принципы работы приемников ИК-излучений, детекторов излучения и много спектрального построчно-прямолинейного сканера, а также исходя из основных требований к космической системе охраны лесов от пожаров, можно перейти к выбору самой системы.
3.5. Обоснование выбора космического летательного аппарата и регистрирующей
аппаратуры, устанавливаемой на его борту.
Научно-исследовательские работы в области оперативного обнаружения возгораний в лесных массивах ведутся как в нашей стране, так иза рубежом. В настоящее время созданы и активно развиваются спутниковые системы и целые сети спутников различного назначения. Так, в нашей стране разработана и введена в эксплуатацию космическая природоресурсная система тАЬРесурс-01тАЭ ( №3 и№4). Уже давно функционирует сеть метеорологических спутников, в которую входят геостационарные (тАЬMeteosat,тАЭ GOES, GMS) и низкоорбитальные спутники, выведенные на полярные орбиты (NOAA, тАЬMeteorтАЭ). Существуют и коммерческие спутниковые программы SPOT и тАЭLondsatтАЭ. Так же, используются космические аппараты типа тАЬМояниятАЭ, достоинством которых является возможность контроля больших участков поверхности суши и оперативность получения информации о возникновении и развитии пожаров. Но есть и недостатки, основным из которых является необходимость оснащения КА высокочувствительной аппаратурой, способной обнаружить пожар на расстоянии ~ 40000 км.
Поэтому среди действующих в настоящее время космических систем, наиболее адекватными представляются системы низкоорбитальных метеорологических спутников NOAA. В настоящее время в оперативной работе используются 3 спутни