Задание на дипломное проектирование

Студенту Захарову Евгению Михайловичу

1. Тема дипломного проектирования:

Разработка программно-математического обеспечения обработки изображений, получаемых с радиолокаторов с синтезированной апертурой, с целью восстановления приповерхностного поля скорости ветра акватории Финского залива.

2. Исходные данные:

Архив радиолокационных изображений 1-го уровня со спутника ENVISAT, предоставленных «Нансен-центром»

3. Перечень подлежащих разработке разделов по теме:

1. Анализ поставленной задачи, обоснование актуальности выбранной темы. Перспективы применения радиолокационного зондирования в области ветровой энергетики.

2. Теоретическое обоснование выбранного метода решения задачи построения приповерхностного поля скорости ветра. Брэгговское рассеяние.

3. Алгоритм работы программы.

4. Программная реализация алгоритма в Matlab.

5. Тест программы, инструкция пользователя.

6. Технико-экономические показатели программного обеспечения.

Задание утверждено на заседании кафедры МИТ «__» _________2012г.,

Дата выдачи задания «__» ___________2011г.

Зав. Кафедрой МИТ ________________________(____________________)

Руководитель______________________________(____________________)

Консультант от кафедры ____________________(____________________)

Студент __________________________________(____________________)

ВВЕДЕНИЕ

Проблемы исследования морей и океанов, рационального использования их ресурсов имеют в настоящее время большое значение. С этой точки зрения особую важность приобретают дистанционные методы исследования Земли, основанные на анализе структуры сигналов, которые формируются в результате излучения или отражения электромагнитных волн природными и искусственными образованиями. Для эффективного решения поставленной задачи необходим комплексный подход, основанный на применении активных и пассивных методов дистанционного зондирования (ДЗ), с использованием электромагнитных колебаний. Хотя к настоящему времени опубликован целый ряд работ, посвященных различным аспектам названной проблемы, но решение далеко от своего завершения.

1 Математическое описание данных, получаемых от различных средств измерения параметров морской поверхности

1.1 Техногенные аномалии и их влияние на характеристики излучения и рассеивания зондирующих колебаний

Актуальнейшим вопросом гидроэкологии является борьба с загрязнением Мирового океана методами дистанционного обнаружения и оконтуривания пятен нефти и нефтепродуктов на поверхности акваторий. В настоящее время разработаны радиофизические методы для решения указанной задачи, основанные на принципе различия контрастности оптических, тепловых и радиоактивных свойств гидроповерхности "чистой" воды и загрязненной нефтью и нефтепродуктами. Созданные методы, помимо высокой оперативности, позволяют выявлять и оконтуривать загрязнения вскоре после разлива нефти, когда еще при малых затратах реально осуществить очистку акватории.

1.2

2 Принципы и алгоритмы отображения данных на электронной карте с использованием ГИС-технологий

2.1 Назначение электронных карт

Решение проблем экологической безопасности и рационального использования природных ресурсов при постоянно возрастающем антропогенном воздействии, вызванным активной хозяйственной деятельностью человека, не возможно без знаний об их текущем состоянии, без получения достоверной и исчерпывающей информации о степени загрязнения как в количественной, так и в качественной характеристике, и получении на этой основе оценок состояния природных объектов. Оценка позволяет судить о состоянии природного объекта, его благополучии или негативных воздействиях на него, определить действия, направленные на нормализацию его состояния. Лучшие параметры представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1-Лучшие параметры для обеспечения надежности процесса классификации

Номер ссылки на источник	Параметр
11	Радиолокационный контраст фона
12	Отношение интенсивности пикселей объект/фон
13	Отношение ИПТО/СОИП
14	Энтропия контраста
15	Корреляция контраста
16	Радиолокационный контраст темного объекта

3 Математическое обоснование критериев классификации и идентификации неоднородностей на морской поверхности

3.1 Статистические характеристики сигналов, отраженных от чистой и загрязненной морской поверхности

Поверхность моря представляется «регулярной» (неразрывной) с вкраплениями некоторого количества разрывных зон. Разрывные волны обеспечивают сильный пикообразный отраженный сигнал радара. Хотя часть поверхности моря, покрытая разрывными зонами обычно мала, она, тем не менее, может внести значительный вклад в нормализованную ЭПР (НЭПР). Рассеяние радара от регулярной поверхности и зон разрывных волн статистически независимы. Таким образом, НЭПР поверхности моря можно представить суммой [4]:

, (3.1)

где и - НЭПР регулярной поверхности и зоны разрывных волн соответственно;

q -часть поверхности моря, покрытой зоной разрывных волн.

Рассеяние радара от регулярной поверхности описывается в рамках сложной модели, сочетающей зеркальное отражение и резонансное (брэгговское) отражение:

, (3.2)

где - угол визирования;

R² – коэффициент эффективного отражения Френеля;

, (3.3)

Относительный вклад разрывных волн , зеркальных отражений и их суммы (так называемого небрэгговского рассеяния) в общую НЭПР для полос С и L показан на рисунке 3.2.

а) б)

в) г)

Рисунок 3.2-Относительные вклады механизмов отражений в НЭПР

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе показано, что внедрение радиоэлектронных средств широкого диапазона волн, лазерных, инфракрасных приборов приводит к созданию информационных комплексов для совместного их использования Применение различных физических принципов выделения аномалий делает возможным применение надежных средств для решения целого круга экологических и природных задач.

В работе представлено математическое обоснование методов объединения данных, получаемых при дистанционном зондировании морской поверхности, для классификации природных и техногенных аномалий.

Отчет состоит их четырех глав.

В первой главе рассмотрены техногенные аномалии и их влияние на характеристики излучения и рассеивания зондирующих колебаний. Средства обнаружения нефтяных загрязнений акваторий. Виды сигналов и параметров радиолокационных средств, предназначенных для измерения параметров морской поверхности

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Чернецова Е.А. Дистанционный мониторинг нефтяных загрязнений в водной среде. Монография.-СПб.- изд.РГГМУ.-2008.-179 с.

2 Иванов А.Ю. Нефтяные загрязнения моря на радиолокационных изображениях КА “Космос-1870” и “Алмаз-1” // Исследование Земли из космоса, 1997, № 6, С.70-80.

3 Иванов А.Ю. Наблюдение нефтяных загрязнений моря радиолокаторами с синтезированной апертурой КА "Алмаз-1" и ERS-1. / А.Ю. Иванов, К.Ц.Литовченко, С.А.Ермаков// Электромагнитные волны и электронные системы.- 2001, т. 6, № 5, С.49-57.

4 Радиолокация поверхности Земли из Космоса/ под ред. Л.М. Митника и С.В. Викторова// Л., Гидрометеоиздат.- 1990.- 200 с.

5 Кондратьев К.Я. Глобальная экология: дистанционное зондирование/ К.Я.Кондратьев, А.А.Бузников, О.М.Покровский // Итоги науки и техники. Сер. Атмосфера, океан, космос- программа «Разрезы».-М.: ВИНИТИ.-1991.т.14.- с 1-312.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Листинг программы,,,,,,,,.

13