Беспилотный летательный аппарат для радиометрического дистанционного зондирования агроландшафтов

Рассмотрены различные аспекты применения беспилотных летательных аппаратов в качестве носителя пассивного радиолокатора микроволнового диапазона на основе СВЧ-радиометра, предназначенного для сбора, предварительной обработки и регистрации на карту памяти информации о подстилающей поверхности почвы одновременно в двух диапазонах частот и на двух поляризациях. Накопленная в ходе полетов над сельскохозяйственными угодьями информация и навигационные данные позволяют в ходе дальнейшей обработки информации строить геопривязанные карты портретов влажности почвогрунтов и карты температуры поверхностного и подповерхностного слоев почвы. Учитывая востребованность дистанционного мониторинга влажности и температуры почвы для ускоренного внедрения технологий точного землепользования в практику растениеводства, становится актуальным дальнейшее развитие предложенного метода. Применение беспилотного летательного аппарата в качестве носителя СВЧ-радиометра выдвигает ряд специфических требований к техническим характеристикам носителя. Эти требования рассмотрены на основе экспериментальных результатов и многолетнего опыта использования различных летательных аппаратов и наземных носителей СВЧ-радиометров. Благодаря этому опыту удалось сформулировать необходимые требования к носителям и СВЧ-радиометру. В результате проведенного анализа оптимизирован выбор квадрокоптера, на котором размещен СВЧ-радиометр, и успешно проведены их совместные летные и полевые испытания в различных регионах России.
EDN: GQSHOW, https://elibrary/gqshow

Литература

[1] Cheng M., Zhong L., Ma Y. et al. A study on the assessment of multi-source satellite soil moisture products and reanalysis data for the Tibetan Plateau. Remote Sens., 2019, vol. 11, no. 10, art. 1196, doi: https://doi.org/10.3390/rs11101196

[2] Dorigo W., Wagner W., Albergel C. et al. ESA CCI Soil Moisture for improved Earth system understanding. State-of-the art and future directions. Remote Sens. Environ., 2017, vol. 203, pp. 185–215, doi: https://doi.org/10.1016/j.rse.2017.07.001

[3] Babaeian E., Sadeghi M., Jones S.B. et al. Ground, proximal, and satellite remote sensing of soil moisture. Rev. Geophys., 2019, vol. 57, pp. 530–616, doi: https://doi.org/10.1029/2018RG000618

[4] Dorigo W., Himmelbauer I., Aberer D. et al. The International Soil Moisture Network: Serving Earth system science for over a decade. Hydrol. Earth Syst. Sci., 2021, vol. 25, no. 11, pp. 1–83, doi: https://doi.org/10.5194/hess-25-5749-2021

[5] Сидоров И.А., Гудков Г.А., Новичихин Е.П. и др. Радиометрический метод измерения температуры и влажности почвы. Нанотехнологии: разработка, применение — XXI век, 2024, т. 16, № 1, с. 50–60, doi: https://doi.org/10.18127/j22250980-202401-04

[6] Tsouros D.C., Bibi S., Sarigiannidis P.G. A review on UAV-based applications for precision agriculture. Information, 2019, vol. 10, no. 11, art. 349, doi: https://doi.org/10.3390/info10110349

[7] Maes W.H., Steppe K. Perspectives for remote sensing with unmanned aerial vehicles in precision agriculture. Trends Plant Sci., 2019, vol. 24, no. 2, pp. 152–164, doi: https://doi.org/10.1016/j.tplants.2018.11.007

[8] Shafi U., Mumtaz R., Garcia-Nieto J. et al. Precision agriculture techniques and practices: from considerations to applications. Sensors, 2019, vol. 19, no. 17, art. 3796, doi: https://doi.org/10.3390/s19173796

[9] Inoue Y. Satellite- and drone-based remote sensing of crops and soils for smart farming — a review. Soil Sci. Plant Nutr., 2020, vol. 66, no. 6, pp. 798–810, doi: https://doi.org/10.1080/00380768.2020.1738899

[10] Сидоров И.А., Гудков А.Г., Обливанцов В.В. и др. Радиометрическое дистанционное определение портретов влажности почвы на винограднике в Крыму. Электромагнитные волны и электронные системы, 2022, т. 27, № 5, с. 65?70.

[11] Sidorov I.A., Gudkov A.G., Agasieva S.V. et al. A portable microwave radiometer for proximal measurement of soil permittivity. Comput. Electron Agric., 2022, vol. 198, art. 107076, doi: https://doi.org/10.1016/j.compag.2022.107076

[12] Верба В.С., Гуляев Ю.В., Шутко А.М. и др. СВЧ-радиометрия земной и водной поверхностей: от теории к практике. София, Академ. изд-во им. проф. Марина Дринова, 2013. 296 с.

[13] Верба В.С., ред. Информационно-измерительные и управляющие радиоэлектронные системы и комплексы. Москва, Радиотехника, 2020. 489 с.

[14] Сидоров И.А., Гудков А.Г., Новичихин Е.П. и др. Результаты натурных экспериментов по дистанционному определению портретов влажности почвы (часть 1). Нанотехнологии: разработка, применение — XXI век, 2022, т. 14, № 4, с. 45–60, doi: https://doi.org/10.18127/j22250980-202204-05

[15] Сидоров И.А., Гудков А.Г., Новичихин Е.П. и др. Результаты натурных экспериментов по дистанционному определению портретов влажности почвы (часть 2). Нанотехнологии: разработка, применение — XXI век, 2023, т. 15, № 1, с. 41–53.

[16] Хохлов Н.Ф., Болотов А.Г., Сидоров И.А., и др. Эвристический и прикладной потенциал совмещения микроволнового влажностно-температурного зондирования почвы и фотосъемки в фациально-дифференцированных агрогеосистемах. Журнал радиоэлектроники, 2022, № 11, doi: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.11.18

[17] Gudkov A.G., Sister V.G., Ivannikova E.M. et al. On the possibility of detecting oil films on a water surface by methods of microwave radiometry. Chem. Petrol Eng., 2019, vol. 55, no. 1–2, pp. 57–62, doi: https://doi.org/10.1007/s10556-019-00580-2