SENSOR FOR CONDITION MONITORING OF UNDERLYING SURFACE
Authors: Калачев А.В. , Печкин А.С. , Матющенко Ю.Я. , Пашнев В.В. 
Published: July 2023

Разработан сенсор наземного мониторинга, представляющий собой программно-аппаратный комплекс для измерения оптических характеристик подстилающей поверхности с целью повышения точности спутниковых данных. Актуальность создания подобных приборов обусловлена возрастающей потребностью в качественной информации о состоянии сельскохозяйственных угодий, лесных массивов и т.п. объектов природной среды. Сенсор позволяет проводить измерения коэффициентов отражения в видимой, ближней и средней инфракрасных областях спектра одновременно для падающего и отраженного потоков солнечного излучения. Параллельно производится фиксация географических координат точки наблюдений, погодных условий, особенностей рельефа и растительного покрова местности. Прибор спроектирован в виде набора отдельных измерительных и вычислительных модулей. Разработано программное обеспечение и проведено тестирование системы управления с записью лога данных на внешний накопитель. Представлены изображения поверхностей с травяным покровом в видимом и тепловом спектре и результаты комбинированной съемки, по которым вычислены спектральные коэффициенты отражения поверхности. Приведены примеры регистрации спектров отражения для некоторых естественных, в частности, субарктических, ландшафтов. Результаты измерений, полученные сенсором, найдут практическое применение при анализе влияния различных факторов, в первую очередь, антропогенных, на состояние растительного покрова, а также оценке возможностей его восстановления после чрезвычайных ситуаций, вызванных как природными явлениями, так и деятельностью человека.

A ground monitoring sensor has been developed, which is a software and hardware complex for measuring the optical characteristics of the underlying surface in order to increase the reliability of satellite data. The relevance of creating such devices is due to the growing need for high-quality information about the state of agricultural land, forests, etc. objects of the natural environment. The sensor makes it possible to measure the reflection coefficients in the visible, near and middle infrared regions of the spectrum simultaneously for the incident and reflected fluxes of solar radiation. At the same time, the geographical coordinates of the observation point, weather conditions, topographic features and vegetation cover are recorded. The device is designed as a set of individual measuring and computing modules. Software was developed and testing of the control system was carried out with the recording of the data log to an external drive. The images of surfaces with grass cover in the visible and thermal spectrum and the results of the combined survey are presented, from which the spectral reflection coefficients of the surface are calculated. Examples of registration of reflection spectra for some natural, in particular, subarctic, landscapes are given. The measurement results obtained by the sensor will find practical application in the analysis of the influence of various factors, primarily anthropogenic, on the state of the vegetation cover, as well as in assessing the possibilities of its restoration after emergency situations caused by both natural phenomena and human activities.