Эффективная площадь рассеяния и биометрические параметры растительного покрова тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ІНСТИТУТ РАДІОФІЗИКИ ТА ЕЛЕКТРОНІКИ іи. 0. Я. Усикова

Рсснко Олександр Миколайович .,

. ,г"

УДл 337.874.4

ЕФЕКТИВНА ПЛОЩА РОЗСІЯННЯ ТА БІОМЕТРИЧНІ ПАРАМЕТРИ РОСЛІШОГО ПОКРИВУ

Спеціальність 01.04.03. - радіофізика

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-матзматичних наук

Харків - 1997

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті радіофізики та електроніки іи.О. Я. Усикова НАН України

Науковий керівник - доктор технічних наук, професор Разсказовський Вадим Борисович,

ІРЕ НАН Украіни, завідуючий відділом

Офіційні опоненти:

доктор фізико-математичких наук, провідний науковий співробітник Безродний Володимир Григорович, РІ НАН Украіни; кандидат технічних наук. Курвкін Олександр Сергійович, завідуючий лабораторієо ЦРЗЗ-та- НКАУ.

Провідна установа: Харківський державний університет, кафедра прикладної електродинаміки.

Захист відбудеться 4 листопада 1997р. о •*** годині на засіданні спеціалізовано! вченої ради Д 64.157.01 в Інституті радіофізики та електроніки іи. 0. Я. Усикова НАН України /310083, Харків, вул. Ак.,Проскури, 12/.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту радіофізики та електроніки іи. 0. Я. Усикова НАН України за адресою: м. Харків, вул. Ак. Проскури, 12.

Автореферат розісланий 4 жовтня 1997р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Д 64 ют пі доктор фіз. -кат. наук

і

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Одним з перспективних застосувань методів дистанційного зондування є оцінка біометричних параметрів рослинних покривів та характеристик грунту, що дуже важливо для проведення заходів по захисту навколишнього середовища, поліпшення екологічної обстановки і використання природних ресурсів. Особливо треба відзначити важливість та необхідність таких даних для сільского господарства тому, що можливість прогнозу кінцевого врожаю на ранніх стадіях розвитку сільськогосподарських культур має велике значення для економіки. У теперешній час для рішення цих задач використовуються сантиметровий та міліметровий діапазони хвиль, В сантиметровому. діапазоні хвиль основний вплив на розсіяння електромагнітної енергії рослинністю чинить

волаговміст останньої. Але у міліметровий діапазоні СММД) діелектрична проникність води знижується, в наслідок чого вплив вмісту води у рослинному організмі на розсіяння міліметрових радіохвиль потребує спеціального вивчення. Тому дослідження впливу вологовмісту рослинного покриву на розсіяння міліметрових і-хвиль на протязі всього періоду вегетації, визначення факторів, що пояснюють змінність інтенсивності' розсіяння від рослинного покриву є актуальною задачею.

Основна частина дисертаційних досліджень виконана в ІРЕ НАН України відповідно до плану науково-дослідних робіт у рамках НДР "Дослідження взаємодіяння електромагнітних хвиль міліметрового діапазону з рослинними покривами".

Метою роботи є встановлення зв'язку питомої ефективної площі розсіяння СПЕПРЭ у міліметровому діапазоні радіохвиль з біометричними характеристиками рослинного покриву шляхом експериментального вивчення розсіяння у лабораторно-полігонних умовах. Складовими частинами роботи є:

1) розробка методики та апаратури для вимірювання питомої ефективної площі розсіяння за допомогою наземного скаттерометру; •

£) статистична обробка та аналіз експериментальних даних;

3) розробка та уточнення розрахункових моделей, пов’язуючих ПЕПР з біометричними характеристиками рослинного покриву.

Наукова новизна дисертаційної роботи полягає у наступному

1) Вперше у точно контродЕємих лабораторно-полігонних умова) експериментально досліджено вплив відносного вмісту ВІЛЬНОЇ Тс зв’язаної води у рослинах; об’ємного вологовмісту рослинноп покриву на інтенсивність зворотнього розсіяння у МВД. Розроблена оригінальна методика проведення вимірів ПЕПР г< калібровки апаратури, що дозволяє значно спростити наземн] експериментальну установку.

2) Встановлено, що протягом періоду нарощування біомасі основний вплив на зміну. ПЕПР чинить загальна кількість води яка вміщується в одиниці об'єму рослинного покриву; по мір: росту рослинності вплив зміни об’ємного вологовмісту поісриву Ні інтенсивність розсіяння знижується і домінуючий ВПЛИВ № розсіяний сигнал у період достигання і в'янення чинит: відносний вміст вільноі води у перших верхніх листах рослин.

3) Оцінено відносний вклад в ПЕПР підстильного шару грунту Відзначено, що при малій щільності рослинного покриву навіть ; вимірах при куті падіння 6=40 не виключено вплив грунту н інтенсивність зворотнього розсіяння. Показано, що хоч вагами фактором при розсіянні хвиль ЩД як рослинністю, так і грунто є їх вологовміст, слід також враховувати геометричну структур покриву і поверхні грунту.

4) На підставі нових експериментальних даних розвинуто модел

покривної хмари. У рамках моделі виведено зручне дл

використання співвідношення для оцінки питомої ЕПР трав’яног покриву у термінах вологовмісту покриву та грунту.

5) Розширено банк даних про кутові та сезонні залежності ПЕЇ1 поверхне» з рослинним покривом. Наведено співвідношення дл оцінки значень ПЕПР в широкому діапазоні кутів падіння.

Практична значимість роботи полягає у наступному.

1) Внаслідок здійснених досліджень запропоновано т

експериментально відпрацьовано методику вимірювань лабораторно-полігенних умовах, яка дозволяє з достатньо точністю отримувати дані про ПЕПР рослинних покривів.

23 У раїжах моделі покривно!, хмари отримано зручне дл

практичних розрахунків співвідношення для питомої ЕГ трав’яного покрибу у термінах вологовмісту покриву та грунту.

3) На підставі здійснених досліджень кутової залежності ПЕГ

отримано співвідношення для оцінки значень ПЕПР поверхні рослинним покривом у широкому діапазоні кутів падіння.

з

Особистий вклад. Всі результати, що війшли до дисертації, ітримано або особисто, або при безпосередньої участі автора. У габотах С 1,2] дисертант приймав участь у постановці задачі, газробці методики і апаратури, проведенні експериментів та іналізі отриманих результатів. У роботах [3,4] Роєнком ). М. виконана обробка даних, аналіз та порівняння теоретичних і ікспериментальних результатів та їх інтерпретація.

Апробація результатів. Основні результати роботи »давались на І Євроазіатському Симпозіумі по Космічним Наукам Технологіям СТуреччина, 1933р.З, на Симпозіумах 1GARSS’95 Італія), IGARSS'96 (США), IGARSS’S7 (Сінгапур), на семінарах PE НАН України і опубліковані у Turkish Journal of Physics No. 8, 10 1995), збірнику IPE HAH України “Применение радиоволн м- и субмм-диапазонов", а також збірниках тез та доповідей ■казаних конференцій. '

Публікації. По темі дисертації! опубліковано 4 роботи, в 'ому числі 3 статті, 1 препринт.

Обсяг роботи. Дисертаційна робота містить 12S сторінок, в ому числі 24 малюнки, 23 таблиці і складається з вступу, :отирьох розділів, висновків та списку літератури з 87 назв.

ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі приведено загальну характеристику дисертаційної оботи, обгрунтовано актуальність .досліджень, сформульовано :ету роботи, наукову новизну, практичну цінність одержаних езультатів. Схематично розкрито зміст роботи, апробацію держаних результатів.

У першому розділі стисло розглянуто стан проблеми до оменту початку досліджень. Встановлено, що даних про розсіяння іліметрових хвиль земное поверхнею недостатньо для вирішення агатьох задач дистанційного зондування. Незважаючи на ідсутність різької межі у закономірностях зворотнього озсіяння між міліметровий і більш довгохвилевими діапазонами адіохвиль, відбуваються кількісні зміни в них, які при їх акопиченні з’являються якісно відрізняючимися від існуючих на ільиі довгих хвилях. Придатність до ММД теоретичних моделей, озроблених для з'ясування особливостей зворотнього розсіяння адіохвиль, проблематична. по-перше, внаслідок того, ао в

ми-діапазоні всі поверхні є, як правило, дуже шорсткуватими, по-друге, з-за зиіки в цьому діапазоні діелектричної проникності води. Тому можна чекати, що для практичних розрахунків будуть використовуватися емпірічні моделі, засновані на експериментальних даних.

У другому розділі сформульовано завдання досліджень, виконано оцінку методів вимірювання ПЕПР розподілених об’єктів, похибок, засобів збільшення кількості незалежних відліків та усереднення експериментальних даних, усунення тренду; описано методику вимірювання ПЕПР за допомогою наземного скаттерометру, методіку визначення відносного вмісту вільної та зв’язаної води у рослинах.

Основну увагу у роботі приділено дослідженню залежності інтенсивності розсіяного сигналу від параметрів підстильного покриву, кута падіння, сезону року. Як рослинний покрив, що досліджується, обрано трав'яний покрив. Як контролюємі параметри покриву обрано відносний вміст вільної і зв’язаної води у рослинах, вміст води в одиниці об’єму покриву, кількість приросту сухої* речовини.

З метою мінімізації сторонніх впливаючих факторів вимірювання проводились по одному контрольному майданчику. Одним з ключових методичних питань при проведенні вимірювань ПЕПР є вибір способу усереднення первинних даних для отримання оцінки ПЕПР з прийнятною точністю. Зокрема, при отриманні кутових залежностей ПЕПР кожна реалізація виявляється дуже флуктуаційною. "Порізанність" сигналу, що обумовлена інтерференційним механізмом його утворення, досягає 15-ти і більш децібел. Із врахуванням геометрії досліду було зроблено оцінку кількості пелюстків інтерференційних флуктуацій. Розрахункове значення є близьким до отриманого у експериментах і в діапазоні кутів у 10° склало 12-15. При вимірюваннях за допомогою наземного скаттерометру наявність цих флуктуацій слід обов’язково враховувати. У дослідах, у випадку дослідження вкритої рослинністю поверхні, коли у відбитий сигнал дає істотний вклад трава, яка коливається під впливом вітру, інтерференційна картина руйнується внаслідок часових флуктуацій, і кореляція між сигналами на кутах, які збігаються, падає в ряді випадків аж до повного зникнення.

У зв’язку з тим, цо більша частина систем дистанційного зондування на аерокосмічних носіях працює у режимі бокового огляду, було обрано три інтервали кутів - 0°-10°, 15і -25*, 35M5“, усереден і котрих і проводилось усереднення по 70-80 відлікам. Кількість незалежних відліків при обраній методиці вимірювань у кожному інтервалі кутів дорівнює 50-55.

Як характеристика зсуву розподу використовувалась медіана замість більш широко розповсюдженого середнього, а як міра розкиду - інтерквартіль С2 серединні квантілі порядку р=1/43, замість середньоквадратичного відхилення.

При визначенні відносного вологовмісту рослин використовується така термінологія. Враховується, по вода у рослинних об'єктах перебуває у 3-х формах: у вигляді вільної, слабо ав’язанної і міцно зв’язанно! води. Визначення вільної води проводилось рефрактометричним методом. Кількість зв’язанно! води визначалась як разність між повною і вільною. Зразки рослин для визначення відносного вмісту вільно! і зв’язанноі води брались безпосередньо після радіофізичних вимірювань; у якості зразка зрізалось перше верхнє листя приблизно з 80 рослин. При дослідженні впливу питомої кількості біомаси і води в ній на інтенсивність розсіяння зістригались всі рослини з п'яти майданчиків площею у Ідй , потім визначалась вага збору з кожного до висушування і після нього; результати усереднювались. Така методіка визначення параметрів біомаси є стандартною в фізіології рослин і вважається, ао при цьому погрішність визначення водовмісту рослин не перевияує 5%.

Експериментальні дослідження' питомо! ЕПР поверхні, вкрито! рослинністю проводились з використанням наземного скаттерометру восьмим і л і метрового діапазону. Основні технічні характеристики скаттерометру подані у таблиці 1.

Таблиця 1

Параметр Величина

Робоча частота, ГГц Вихідна потужність передавача, мВт Ширина діаграми спрямованості, град. Поляризація випромінювання і прийома 35.0 50.0 8.0 вертікальна

Приємопередаюча частина скаттерометру розміщена на металевій фермі висотою 4м, яка дозволяє за рахунок зміни нахилу “освітлювати" один і той же майданчик досліджуємо!

б

поверхні під кутами падіння від 0 до 43 . В роботі не ставилося завдання абсолютної прив’язки значень питомої ЕПР, тому проводилася відносна калібровка, тобто забеспечувалася постійність характеристик радіотракту по еталонному відбивачу. За нього застосовувався металевий циліндр діаметром 0.025м і "нескінченої" довжини (довжина набагато більша розміру "освітленої" плями). Калібровка проводилася напочатку і прикінці кожного сеансу вимірювань. У випадку розбігу калібррвок до і після вимірювань більш ніж на І.ОдБ, за неї визнавалося усереднене градуювання. У гіршому випадку, помилка за рахунок нестабільності параметрів вимірювальної апаратури складала і ІдБ.

У третьому розділі подано результати експериментальних досліджень впливу відносного вмісту вільної, зв'язаної води у рослинах, загальної кількості води в одиниці об'єму покриву на інтенсивність розсіяного сигналу. Подано також результати вивчення кутових і сезонних залежностей для поверні з рослинним покривом..

Аналіз результатів багаторічних досліджень показав, що з точки зору розсіяння хвиль ММД весь.цикл вегетації рослин можна розбити на два періоди:

- період росту середньої кількості біомаси;

- період достигання і в’янення.

У перший період зростання інтенсивності розсіяння від трав'яного покриву пов’язано з нарощуванням кількості води, яку має біомаса. Для прикладу на рис.1 наведено результати вимірювань 1993р. По горизонтальній осі відкладено номер дня від початку року, по вертикальній - рівень сигналу.у децибелах БСсіВ), суха вага питомої кількості біомаси Рс і вага води в ній Р» .у грамах; штриховою лінією наведено середній хід росту сухої ваги біомаси, апроксимований відрізком синусоїди Спунктирна лінія). Коефіцієнт кореляції між змінами ваги води і сигналу для першого інтервалу з 202 по 243 день становив +0.58.

В міру росту і розвитку рослин зміна питомого вологовмісту рослинного покриву перестає істотно впливати на зміну інтенсивності розсіяного сигналу. Тому для виявлення інших доповнюючих факторів, впливаючих на зміну інтенсивності розсіяння у цей період було застосовано стандартний при обробці випадкових процесів захід - виключення тренду. Після цього

Pc (O Pv(r)

?

S*o(clB)

Augusl________|_____September

PUC.1

.стало можливим визначити, що флуктуаційна складаюча радіолокаційного сигналу, розсіяного ділянкою вкритої травою земної поверхні, в період достигання та в’янення останньої корелює з флуктуаційною складаючою відносного вмісту вільної води у перших верхніх листах, принаймні, для ранкових синхронних вимірювань. Коефіцієнт кореляції у цьому випадку може наближуватися до 0.5. Для денних вимірів кореляція падає і може зникати зовсім, що може дути пов’язано з швидкою змінністю складових вологовмісту рослин у денні часи.

Експериментальні дослідження кутової залежності ПЕПР проводились при кутах падіння від 0° до 40°. Графіки тижневих усереднених кутових залежностей подано на рис.2, 3 (біля відповідних кривих вказано номери тижнів від початку року). Видно, що кутові залежності питомої ЕПР відрізняються у зимово-весняні і літні місяці. У зимово-весняний період, коли поверхню вкрито або суцільним сніговим покривом, або сніговим покривом з виступаючою минулорічною травою, кутові залежності питомої ЕПР можуть бути апроксимовані виразом rfïCo ¿9 Срис.2). Виключенням є 9-й тиждень, відповідаючий середині періоду кінцевого танення снігового покриву. Для цього періоду середньотижнева залежність приблизно подається співвідношенням

О Ю ГО 30

Рис.2

40 СО 0

б ю го эо <0 со ■ в

Рис.З

Отриманий результат цілком поясненні, тобто водяна плівка дуже зглад:?;.е нерівності поверхні, що приводить де істотно: змгки кутової залежності. У літні місяці кутова залежність питомої ЕПР практично, може бути подана співвідношенаяи сг°і Со2в Срис. 33.

Аналіз сезонних залежностей питомо! ЕПР на кутах ?, 2(У і 40° показав, аіо у ряді випадків, особливо у зимовий період, зміна значень питомої ЕПР чітко корелее з погодними умовами. 2 весняно-літнгй період наявність рослинного покриву ускладни інтерпретацію отриманих даних, хоч чітко видно, по середнії рівень <ґло на 3-5дБ зростаз порівняно з зимовим] експериментами. Отримані результати дозволили зродити висновок, що зміна погодних умов впливає на величину питомої ЕП1 рослинності опосереднено через біомасу і вологовміст рослин.

у четвертому розділі наведено аналіз отримали: результатів. .

Відповідно до моделі покривної хмари запропоновані

співвідношення для а'

аопр

у такому вигляді:

сг'

СЄ) = а®

рос*

Сб) + от“

грунту

С0)/іЛЄ)

це Р*[ Г/Д1І ) - вологовміст рослинного покриву над одиницею

площі, то<Зто різниця міх "вологос" та "сухою" вагою трави;

Р«[%] - процентна вологість грунту; с, сі, к, т - постійні коефіцієнти для наданого типу рослинності і грунту. Усі розрахунки зроблено для змін величин вологовмісту трави Р» і вологості грунту Р» у межах відповідно 1-4г/ді? і 3-20*/..

Наведене вище рівняння містить два фізичних параметри Р» і

Р», .та п’ять коефіциєнтів с, й,- к, т І (3. їх значення для

іезонів 1993р. і 1994р. було визначено методом наименьших квадратів за результатами вимірів; як критерій було взято «інімум розбігу середніх і максімум кореляції міх виміряним та розрахованим значенням с£окр • У 1993р. вимірів вологості грунту не проводилась, тому о£окр оцінено згідно поданому вище виразу, але тільки.без другого доданку. Результати розрахунків юдано в таблиці 2.

Таблиця 2

с <1 к т (і г

1993 1994 1/3 0. 0.3 0.012 ^ 0.1 5/1(7 1/3 1/3 0.67 0.76 і . .... „і

Порівняння результатів розрахунків з експериментальними

наними дозволило зробити такі висновки. При щільному рослинному

іокриві (сезон 1993р.) зміни о£окр визначаються коливаннями

вологовмісту рослин. При недостатньо рясному трав'яному покриві

.сезон 1994р.) на зміну величини питомої ЕПР покриву значно

впливає зміна компоненти сигналу, розсіяної грунтом. Питома ЕПР

рослинності у процесі вегетації зростає до певного рівня, який

залежить від щільності, висоти і вологовмісту рослин. Цей зріст

відбувається по мірі зростання біомаси, далі по мірі припинення

росту останньої величина 3 рослинності стабілізується і

зсновний вплив на коливання величини чинить грунт. Але,

зохр

ге показує аналіз, вологовміст рослинного покриву і вологість

грунту не в повній мірі пояснюють зміну ПЕПР, тобто існують

невраховані у моделі фактори, такі як, наприклад, геометрія

¡шкриву, зміна мікрорельєфу грунту в прикорневій зоні. Це можна

помітити, якщо розглянути зміну не абсолютних величин ПЕПР, а

їх зміни від досліда к досліду. Так, наприклад, коефіцієнт

кореляції між змінами сґЛ.,п ї о* „ для сезону

г покр ікси вохр роя 4

1993р. складає 0.84.

Далі подано, порівняння отриманих результатів вимірювання сг° з даними інших авторів для трави та інших видів покривів. Методом рєгресійного аналізу знайдено емпіричне співвідношення для кутової залежності питомої ЕПР, що є придатної) у діапазоні кутів падіння від 0° до 90°.

ВИСНОВКИ

1) Для трав’яного покриву з щільністю біля С4-53ХІ01 рослин/»/ у відбитому сигналі внесок розсіяння від рослинності переважає відбиток від підстильного грунту при кутах падіння 4СР 1 більше; при менших кутах падіння в усі сезони року істотним є відбиття від грунту.

2) Найбільший вплив на Інтенсивність розсіяння, мірою якої є питома ЕПР, під час росту біомаси рослин чинить питомий об’єм біомаси і повний вміст води в ній; під час достигання і в’янення основний вплив на зміну ПЕПР трав’яного покриву справляє зміна відносного вмісту вільної води у верхньому листі, рослин, принаймні у ранкові години, в денний час чітка залежність відсутня, що може бути пояснено швидкою змінністю вологовмісту трави у цей час.

3) Для сезонів, які відрізнялись кількістю опадів (дощове літо і нормальне), по експериментальних даних визначено параметри розрахункової моделі покривної хмари і проведено порівняння експериментальної і розрахункової сезонних залежностей питомої ЕПР; показано, що при високій в цілому кореляції результатів існує ряд відзнак, не пояснюємих у межах моделі; вірно передбачаючи тенденцію зміни ПЕПР, модель в ряді випадків дає відміну від експерименту до З-ЗдБ.

4) Розроблено оригінальну методіку експериментального вивчення зворотнього розсіяння від рослинного покриву; запропоновано виконувати статистичне усереднення результатів вимірювань по діапазону зміни кутів падіння, що дозволило спростити експеріментальну установку без зниження вірогідності отриманих результатів вимірювань; обгрунтовано вибір діапазону кутів падіння, по якому треба виконувати усереднення.

5) Обгрунтовано доцільність і здійснено перехід в розрахунковій моделі від однієї сукупності коефіцієнтів до другої, при якій послаблюється їх чутливість до інструментальних помилок 1

If

похибок виміргвань.

6) Відзначено маскуючу дію сезонного тренду ПЕПР, обрано модель тренду і здійснено його виключення; завдяки цьому стало можливим довести, що дія трав’яного покриву найбільш істотний вплив на ПЕПР в період достигання і в’янення робить відносний вміст вільної води у вергліX листах рослин.

7) Показано, ідо проведення вимірювань у широкому діапазоні кутів падіння Свід 0 до ЗО ) і г різні сезони року дозволяє чітко розмежувати і оцінити вклади розсіяння радіохвиль грунтом і рослинним покривом.

8) Проведено порівняная кутових залежностей ПЕПР, отриманих в дисертації, з аналогічними результатами інших робіт; показано їх задовільне узгодження для рослинного покриву.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1) Васильєв Ю. Ф., Замараев Б. Д., Костина В. Л., Роенко A. H.,

Тимошенко В.Ф. О связи интенсивности радиолокационного сигнала от травостоя с ходом роста и развития растений // Применение радиоволн миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов. -сборник ИРЭ НАН Украины. - 1992. -С.29-38.

Zj Kiwa F. V., Roenko A.N., Vasilyev Yu.F. . Zamaraev B. D. Correlation between backscattering coefficient and vegetation water cont3nt. // Turkish Journal of Physics. - 1995. -v. 19, N10. - p. p.,1339-1345.

3) Kiwa F. V., Roenko A.N., Vasilyev Yu.F., ¿amaraev B. D. Angular and seasonal dependences of the badcscattering coefficients from vegetation at 35GHz. // Turkish Journal of Physics. - 1595. - v. 19, N8. - p. p. 970-975.

4) Васильев Ю. Ф., Замараев Б.Д., Кулемин Г.П... Роенко А.Н. Шаповал Б. И. Угловые и сезонные зависимости обратного рассеяния ргдиовслн КЗЧ растительн .¡чи покровами. - X.: 1991. - 27с. СПрепр./НАН Украины. Инсг.ггут радиофизики и электроники; 91-3.)

\г

Роєнко 0. М. Ефективна площа розсіяння і біометричні параметри рослинного покриву. - Рукопис. ‘

Дисертація на здобуття вченого ступеню кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.03 -

радіофізика. - Інститут радіофізики і електроніки НАН України, Харків, 1997.

У дисертації наведено результати експериментальних дослідженії впливу параметрів рослинного покриву на його розсіювачі властивості у міліметровому діапазоні радіохвиль. Розроблено методику та апаратуру для вимірювання питомої ЕПР за допомогою наземного скаттерометру. Оцінено вплив відносного вмісту вільної та зв’язаної води у рослинах на інтенсивність розсіяного сигналу у різні періоди вегетації рослин. Показано, здо хоч вагомим фактором при розсіянні хвиль ЩД як рослинністю, так і грунтом є їх вологовміст, слід також враховувати геометричну структуру покриву і поверхні грунту. Надано подальший розвиток розрахунковій моделі, що пов'язує питому ЕПР та біометричні параметри рослинного покриву.

Ключові слрва: питома ефективна площа розсіяння, інтенсивність розсіяння, відносний вологовміст, вільна вода, зв’язана вода.

Роенко А. Н. Эффективная площадь рассеяния и биометрические параметры растительного покрова. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.03 -

радиофизика. - Институт радиофизики и электроники НАН Украины, ХарькоЕ, 1997.

В диссертации приведены результаты экспериментальных исследований влияния параметров растительного покрова на его рассеивающие свойства в миллиметровом диапазоне радиоволн. Разработаны методика и аппаратура для измерения удельной ЭПР при помоши наземного скаттерометра. Оценено влияние относительного содержания свободной и связанной воды в растениях на интенсивность рассеянного сигнала в различные периоды вегетации растений. Показано, что хотя определяющим фактором при рассеянии волн МИД как растительностью, так и почвой является их влагосодержаяие, следует также учитывать

'еометрическую структуру покрова и поверхности почвы. Развита асчетная модель, связывасаая удельную ЭПР и биометрические араметры растительного покрова.

лючевые слова: удельная эффективная площадь рассеяния,

нтенсивность рассеяния, относительное влагосодерхание, вободная вода, связанная вода,

oenko А. N. Scattering cross section and biometrical parameters f vegetation cover. - Manuscript.

tesis in partial fulfilment of requirements for the ID.degree in physics, and mathejnatics, speciality 01.04.03. -idiophysics. -Institute of Radiophysics and Electronics, Tarlcov, Ukraine, 1997.

■te thesis presents the results of experimental investigations ’ vegetation cover parameters influence on its scattering -operties in mm-wave range. The techniques and equipment for ;asuring the scattering cross section using a ground-based :atterometer have been developed. An influence of the relative ¡ntent of free and bound water in vegetation on the ickscattering signal intensity in different seasons of the >ar has been estimated. It is shown that although the water intent is the main determining scattering factor both for ¡getation and ground, it is necessary to take into msideration the structure of the cover and ground surface. ie model that relates the scattering cross section to the iver parameters has been refined.

y words: scattering cross section, backscattering intensity, lative wator content, free water, bound water.