Способ идентификации инвазий насаждений. Комаров евгений геннадьевич мгул


Состав участников Межрегионального учебно-методического семинара «Образовательная деятельность в региональных Представительствах ГОУ ВПО «Московский государственный университет леса» (МГУЛ)

Дорошин Юрий ПетровичНачальник управления делами Федерального агентства лесного хозяйства МПР
Санаев Виктор ГеоргиевичРектор МГУЛ
Обливин Александр НиколаевичПрезидент МГУЛ
Тулузаков Дмитрий ВладимировичПроректор по учебной работе МГУЛ
Курносов Геннадий АнатольевичПроректор по учебной работе, зам. председателя Совета УМО
Комаров Евгений ГеннадьевичПроректор по ЭФД МГУЛ, ответственный секретарь ПК МГУЛ
Мельников Владимир ИвановичПредседатель Попечительского Совета МГУЛ
Редькин Анатолий КонстантиновичЗав. каф. технологии и оборудования лесопромышленного производства МГУЛ
Куклев Александр ИвановичДиректор Муромцевского лесхоз-техникума
Макуев Валентин АнатольевичДиректор ИПСОП МГУЛ
Белоусов Николай ДаниловичДиректор Департамента лесного хозяйства Владимирской области
Корешков Михаил Викторович Директор департамента образования администрации Владимирской области
Стародубцев Александр СергеевичГлава Администрации Судогодского района
Казанский Игорь ВладиславовичПредседатель районного Совета Судогодского района
Виноградов Борис НиколаевичДиректор ФГУ «Пригородный лесхоз» Ивановской области
Пальчиков Сергей БорисовичПрезидент НПСА «Здоровый лес»
Савицкий Анатолий СтаниславовичНачальник методического управления МГУЛ
Васильев Сергей БорисовичНачальник учебного управления МГУЛ
Шевляков Александр АлександровичНачальник методического отдела МГУЛ
Бурнакина Елена ВикторовнаНачальник планово-финансового отдела МГУЛ
Липаткин Владимир АлександровичДекан лесного факультета МГУЛ
Кожухов Николай Иванович Декан факультета экономики и внешних связей МГУЛ
Лопатников Михаил ВикторовичЗаместитель директора ИПСОП МГУЛ
Муравьев Андрей ВладимировичЗаместитель директора ИПСОП МГУЛ
Стоноженко Леонид ВалерьевичЗаместитель директора ИПСОП МГУЛ
Новожилов Юрий НиколаевичЗаведующий региональным отделением ИПСОП МГУЛ
Медведев Николай АкимовичЗав. отд. экстерната ИПСОП МГУЛ, зав. каф. менеджмента и маркетинга МГУЛ
Лосев Михаил ВладимировичРуков. ЦДО, зав. каф. экономики и организации на пр-ях д/о и л/х пром-ти МГУЛ
Чувашев Анатолий ПетровичЗав. кафедрой начертательной геометрии и черчения МГУЛ
Бурдин Николай АлексеевичЗав. кафедрой бухгалтерского учета, анализа и аудита МГУЛ
Меньшикова Маргарита АркадьевнаПроф. кафедры бухгалтерского учета, анализа и аудита МГУЛ
Моисеев Николай АлександровичЗав. каф. экономики и организации на предприятиях л/х и лесной пр-ти МГУЛ
Филипчук Андрей НиколаевичЗаведующий кафедрой лесоустройства и охраны леса МГУЛ
Дроздов Игорь ИвановичЗав. кафедрой лесных культур МГУЛ
Быков Владимир ВасильевичЗав. кафедрой технологии машиностроения и ремонта МГУЛ
Никишов Владимир ДмитриевичПроф. каф. технологии и обор-я лесопромышленного произв-ва, директор издательства
Кузнецов Евгений ВасильевичПроф. кафедры почвоведения МГУЛ
Комяков Алексей Николаевич Доцент кафедры транспорта леса МГУЛ, к.т.н.
Рамазанов Сергей ВикторовичГл. редактор средств массовой информации МГУЛ
Стрижеко Владимир ВячеславовичПроф. кафедры геодезии и строительного дела, зам. директора издательства МГУЛ
Иванова Лидия ВасильевнаРуководитель Муромцевского представительства МГУЛ
Зарецкая Наталья АлександровнаМетодист Ветлужского представительства МГУЛ
Казакевич Александр ГригорьевичДиректор Семеновского техникума механической обработки древесины
Баусова Светлана АнатольевнаРуководитель Семеновского представительства МГУЛ
Пелевина Мария КуприяновнаМетодист Вельского представительства МГУЛ
Богачева Надежда ВасильевнаРуководитель Вельского представительства МГУЛ
Котова Ольга СергеевнаРуководитель Сасовского представительства МГУЛ
Волкова Наталья ЮрьевнаМетодист Сасовского представительства МГУЛ
Владимиров Вячеслав МатвеевичДиректор Краснослободского аграрного колледжа
Интякова Александра ПетровнаРуководитель Краснослободского представительства МГУЛ
Швечкова Валентина ВладимировнаМетодист Краснослободского представительства МГУЛ
Князева Людмила РомановнаДиректор Балабановской общеобразовательной школы №1
Князев Константин СеменовичРуководитель Балабановского представительства МГУЛ
Бельдиева Агнесса АлександровнаРуководитель Калашниковского представительства МГУЛ
Овчинников Александр ИвановичДиректор Калязинского машиностроительного техникума
Борисова Мария ВладимировнаРуководитель Калязинского представительства МГУЛ
Голосова Елена ВладимировнаГлавный ландшафтный архитектор ГБС им. Н.В. Цицина РАН
Филипьева Валентина АркадьевнаДиректор Соликамского технологического техникума
Иваницкая Нина Ивановна Методист Соликамского представительства МГУЛ

mf.bmstu.ru

Конференция трудового коллектива МГУЛ по выборам ректора университета 2012. Московский государственный университет леса (МГУЛ)

Новости

Конференция трудового коллектива Московского государственного университета лесапо выборам ректора университета

9 ноября 2012 года состоялась конференция трудового коллектива Московского государственного университета леса по выборам ректора университета. В избирательные бюллетени были включены два кандидата: проректор по финансово-экономической деятельности МГУЛ Е. Г. Комаров и ректор МГУЛ В. Г. Санаев, возглавляющий университет с 2003 года.

Процедура выборов ректора университета началась еще 22 июня, когда был издан приказ об их проведении. За прошедшее время Ученый совет вуза, по представлению авторитетной комиссии под председательством А. В. Сиротова, рассмотрел и утвердил кандидатуры на высокую должность, затем они были согласованы с Советом ректоров и губернатором Московской области.

26 октября согласованный список кандидатов был утвержден аттестационной комиссией Министерства образования и науки РФ.

И вот наступил день выборов. Конференция в составе 200 представителей всех структурных подразделений вуза утвердила составы мандатной и счетной комиссий, после чего делегаты приступили к заслушиванию претендентов на должность ректора и обсуждению кандидатур.

В своем кратком выступлении Е. Г. Комаров обозначил приоритетные направления развития университета на ближайшую перспективу. Как подчеркнул Евгений Геннадьевич, с учетом тех преобразований, которые происходят сегодня в системе высшего образования, особую значимость приобретают вопросы совершенствования учебных процессов на основе применения современных образовательных технологий, а также активное развитие материально-технической базы и научно-исследовательской деятельности вуза.

Целью программы Е. Г. Комарова является полноценная реализация потенциала МГУЛ, как уникального образовательного и научного центра лесного комплекса по подготовке специалистов для лесной, деревообрабатывающей и сопутствующих отраслей.

Достижение же этой цели должно обеспечиваться наличием эффективного механизма управления развитием вуза на основе системного анализа деятельности университета и выделения приоритетов в его работе, а также разработкой программ развития подразделений университета и целевых (интегрированных по горизонтали и вертикали) программ совершенствования деятельности вуза.

Затем об итогах работы университета за последние пять лет и о дальнейших планах развития рассказал ректор МГУЛ В. Г. Санаев. Как отметил Виктор Георгиевич, за истекший период вуз стал участником Федеральной целевой программы развития образования, что позволило получить бюджетные ассигнования по капительному строительству до 2015 года. Привлечение дополнительных бюджетных средств способствовало продолжению выполнения плановых строительных работ по восстановлению главного учебного корпуса.

В 2009 году на территории университета был введен в эксплуатацию современный спортивный комплекс с бассейном и тренажерными залами на 5,5 тыс. мест.

На сегодняшний день подготовлена и активно реализуется программа развития на базе МГУЛ Национального научно-образовательного центра. Данный проект уже получил одобрение на региональном уровне и в отраслевых министерствах и ведомствах. Его осуществление является, по словам В. Г. Санаева, одной из первоочередных задач.

Внимание, уделяемое руководством вуза решению социальных вопросов, во многом способствовало тому, что в непростые времена удалось в полном объеме сохранить и укрепить социальную инфраструктуру университета.

В рамках научно-образовательного комплекса МГУЛ создана и успешно функционирует эффективная модель взаимодействия университета, представителей отраслевого бизнеса и науки, местных и региональных структур исполнительной власти. Среди стратегических партнеров вуза не только отечественные предприятия, но и известные зарубежные компании. В рамках плодотворного сотрудничества с работодателями на базе университета создаются научно-образовательные центры по подготовки высококвалифицированных инженерных кадров.

МГУЛ успешно прошел мониторинг эффективности деятельности российских вузов, только что проведенный Министерством образования и науки и был признан эффективным по всем основным показателям.

Как резюмировал В. Г. Санаев, только совместными усилиями и работой на благо общего дела можно добиться поставленных целей.

При обсуждении кандидатур звучали не только те или иные позиции, но и конкретные предложения.

Так, заведующий кафедрой технологии деревообрабатывающих производств профессор С. Н. Рыкунин высказал предложение о необходимости формирования единого лабораторного центра для подготовки магистров и аспирантов и создания цифровой библиотеки с удаленным доступом для всех учащихся и сотрудников университета.

В поддержку действующего ректора выступили также декан факультета электроники и системотехники А. В. Корольков и заведующий кафедрой технологии и оборудования лесопромышленных производств А. К. Редькин. По словам Анатолия Константиновича, в условиях реформирования отечественной высшей школы любые необдуманные изменения могут иметь негативные последствия.

Важным этапом в жизни университета назвал конференцию президент МГУЛ А. Н. Обливин. Как отметил Александр Николаевич, общая тенденция реформ в сфере высшего образования заключается в постепенном сокращении числа вузов. Чтобы в этих условиях сохранять и активно развивать структуру университета, требуется опытный руководитель, имеющий поддержку в местных и региональных органах исполнительной власти, умеющий плодотворно взаимодействовать с представителями университетского сообщества, науки и бизнеса. Именно таким человеком является В. Г. Санаев.

Для того, чтобы соответствовать статусу современного университета недостаточно заниматься только прикладными проблемами. Как подчеркнул президент МГУЛ, сегодня в университете следует формировать новые фундаментальные направления по ряду перспективных тем, в которых уже есть серьезные научные наработки. По мнению выступающего, в условиях ограниченного бюджетного финансирования для привлечения дополнительных средств необходимо активно развивать грантовую систему поддержки научно-образовательной деятельности. После завершения обсуждения делегаты конференции приступили к процедуре тайного голосования. И вот председатель счетной комиссии В. А. Макуев огласил итог: ректором университета на новый пятилетний срок избран В. Г. Санаев. Тем самым коллектив вновь подтвердил неизменно высокий уровень доверия к руководству вуза.

Кроме того, участники конференции приняли за основу проект коллективного договора, представленный председателем профкома А. В. Сиротовым. Согласительной комиссии было дано поручение в месячный срок представить окончательный вариант данного документа с учетом поступивших замечаний и предложений.

Календарь выборной кампании.

Управление по СМИи связям с общественностью.

mf.bmstu.ru

Способ идентификации инвазий насаждений

Изобретение относится к лесному хозяйству и может быть использовано при оперативном выявлении насаждений, поврежденных насекомыми, и мониторинге экологического состояния лесов космическими средствами. Согласно способу получают изображения лесных массивов и измеряют спектральную характеристику отраженного от древесного полога светового потока. Отслеживают знак производной спектральной характеристики . Рассчитывают средневзвешенное значение длины волны отраженного потока и фрактальной размерности (Ω) анализируемого участка. Количественно определяют фазу (Ф) поражения по регрессионной зависимости:

где λэт - средневзвешенная длина волны отраженного спектра эталонного (здорового) участка; Ωэт - фрактальная размерность изображения эталонного участка; λ, Ω - текущие значения расчетных параметров анализируемого участка. Технический результат - повышение достоверности и точности идентификации. 6 ил.

 

Изобретение относится к лесному хозяйству, в частности к оперативному выявлению насаждений, поврежденными насекомых вредителями и контролю экологического состояния лесов.

В отдельные годы наблюдаются массовые размножения хвои и листогрызущих насекомых: соснового и сибирского шелкопрядов, шелкопряда-монашенки, сосновой и пихтовой пядениц, сосновых и еловых пильщиков. По данным лесопатологического надзора общая площадь поврежденных насекомыми участков, в том числе в кедровых лесах, достигает 30…40 млн га в год.

Во всех случаях лесопатологического мониторинга желательно обнаруживать лесопатологические изменения на ранней стадии, чтобы своевременно проводить лесозащитные мероприятия, пока отслеживаемые процессы не приняли необратимый характер.

Известна описательная шкала оценки категорий экологического состояния деревьев: I - здоровые; II - ослабленные, объедено до 1/3 общего количества листвы; III - сильно ослабленные, объедено до 2/3 общего количества листвы; IV - усыхающие, усохло более 1/3 кроны, повреждено более 2/3 хвои; V - свежий сухостой с желтой или бурой хвоей, усохло 2/3 кроны; VI - старый сухостой, деревья без кроны, листвы, мелкие веточки полностью осыпались. Количественно, степень ослабленности насаждения оценивают средневзвешенной величиной, получаемой через процентное соотношение количества деревьев по категориям состояния. При средневзвешенной величине не более 1,5 - насаждение считается здоровым, до 2,5 - ослабленным, до 3,5 - сильно ослабленным и до 4,5 - усыхающим [см., например, Справочник, Общесоюзные нормативы для таксации лесов, изд-во «Колос», М., 1992 г., стр.180-184, табл.60, 62 - аналог].

Недостатками аналога являются:

- трудность визуального количественного измерения доли упомянутых повреждений, при неизвестности от какого общего объема листвы, хвои эти доли отсчитывать;

- неоперативность, большая трудоемкость методов натурной оценки лесопатологического и санитарного состояния насаждений при недоступности горных и отдаленных районов.

Для оперативного обнаружения лесопатологических процессов используют методы космического мониторинга лесов.

Известен «Способ ранней лесопатологической диагностики».

Патент RU №2189732, 2002 г. - аналог.

В способе-аналоге получают цифровые изображения функции яркости I(x, y) в виде матриц дискретных отсчетов (m·n) элементов в зонах R и G, вычисляют попиксельные отношения матриц R и G; составляют результирующую матрицу из этих отношений, выделяют методами пространственного дифференцирования контуры на результирующем изображении, рассчитывают функции фрактальной размерности изображения внутри контуров и по численному значению фрактальной размерности, положению контуров и их площади судят о причинах, координатах и размерах выявленной патологии.

Недостатками аналога следует считать:

- неадекватность алгоритма формирования и обработки результирующей матрицы измеряемому физическому процессу;

- не все существенные признаки лесопатологи измеряются и используются, что снижает достоверность конечных результатов оценки.

Ближайшим аналогом к заявленному техническому решению является «Способ идентификации типов растительности». Патент RU №2242716, 2004 г.

В способе ближайшего аналога получают изображение подстилающей поверхности в виде зависимости спектральной яркости I(x, y) от пространственных координат, в зеленой полосе видимого спектра по двум взаимно ортогональным по поляризации каналам приема, рассчитывают средний уровень сигнала изображения в каждом канале, вычисляют попиксельные отношения I1(x, y), I2(x, y) изображений с большим средним к меньшему, формируют синтезированную матрицу изображений из этих соотношений, методами пространственного дифференцирования выделяют контуры на синтезированном изображении, рассчитывают числовые характеристики сигнала фрагментов изображений внутри выделенных контуров и по значениям коэффициентов фрактальной размерности и ширине автокорреляционной функции сигнала в сравнении с их значениями для эталонных участков судят о принадлежности фрагмента изображения к данному типу растительности на нем.

К недостаткам ближайшего аналога можно отнести:

- не все существенные признаки лесопатологи измеряются при дистанционном зондировании; в частности не измеряется такая емкая характеристика, как спектр отраженного сигнала;

- технология тематической обработки сигнала не учитывает такого качественного признака, как изменение знака производной спектральной характеристики при дигрессии древесного полога.

Задача, решаемая заявленным способом, состоит в достоверном обнаружении ранних признаков лесопатологи путем отслеживания знака производной дополнительно измеряемой спектральной характеристики с последующей количественной оценкой фазы поражения древесного полога по совокупности расчетных параметров совместной обработки изображения и спектральной характеристики.

Технический результат достигается тем, что в способе идентификации инвазий насаждений, при котором получат изображение лесных массивов в виде зависимости яркости I(x, y) от пространственных координат, разбивают изображение на мозаику участков, рассчитывают функции фрактальной размерности изображений участков и сравнивают их с эталоном, дополнительно получают спектрограммы тех же участков функции яркости I(λ) от длины волны, отслеживают знак производной этой функции в интервале 550…670 нм, изменение знака производной с минуса на плюс отождествляют с процессом дигрессии насаждения участка, рассчитывают средневзвешенное значение длины волны спектрограммы и коэффициент фрактальной размерности изображений обнаруженных участков, а фазу (Ф) поражения, количественно определяют по регрессионной зависимости:

где λэт - средневзвешенная длина волны отраженного спектра эталонного (здорового) участка;

Ωэт - фрактальная размерность изображения эталонного участка;

λ - средневзвешенная длина волны спектра анализируемого участка;

Ω - фрактальная размерность изображения анализируемого участка.

Изобретение поясняется чертежами, где:

фиг.1 - спектральные характеристики древесных пологов, а - здоровой, вегетирующей растительности, б, в - поврежденной;

фиг.2 - производные регистрограмм здоровой (а) и поврежденной (б, в) растительности;

фиг.3 - рельеф древесного полога здорового и поврежденного (сухостойного) насаждения;

фиг.4 - функции фрактальной размерности изображений древесных пологов;

фиг.5 - регрессионная зависимость фазы поражения от расчетных параметров сигнала;

фиг.6 - функциональная схема устройства, реализующего способ.

Техническая сущность изобретения заключается в следующем.

До 90% падающего от Солнца светового потока поглощается лесным пологом непосредственно в процессе фотосинтеза.

Поглощение и рассеяние лучистой энергии определяется наличием и концентрацией пигментов, а также наличием влаги в хвое, листьях. В результате селективного поглощения у зеленых растений формируется спектральная область с двумя минимумами отражения в синей (В) и красной (R) зонах. И лишь небольшой максимум отражения в зоне (G) придает растительности зеленую окраску. Спектр отражения светового потока зеленой вегетирующей растительности иллюстрируется графиком фиг.1, а. При стрессовых ситуациях, накапливании в фотосинтезирующих органах вредных поллютантов происходит разрушение фитопластов, уменьшение хлорофилла. При этом растение приобретает желтоватую окраску, причем растения одинаково реагируют как на недостаток минерального питания, накопление поллютантов или объедание кроны насекомыми вредителями. Визуальными признаками лесопатологии являются: некроз хвои, листьев, изменение окраски, уменьшение их линейных размеров, ажурность крон, усыхание ветвей, уменьшение степени охвоенности побегов, уменьшение общего объема фитомассы. Это приводит к уменьшению поглощения лучистой энергии древесным пологом и к изменению спектральных характеристик отраженного потока, графики фиг.1 (б, в). [См., например, Л.И.Чапурский, «Отражательные свойства природных объектов в диапазоне 400-2500 нм», ч.I, Мин. Обороны СССР, 1986 г., стр.44-46, КСЯ крон деревьев].

Основной метод идентификации - сравнение с эталоном.

Идентификацию инвазий насаждений осуществляют по совокупности признаков, путем сравнения их с эталонными значениями.

Первым селектируемым признаком инвазии является изменение знака производной спектрограммы I(λ) в интервале 550…670 нм. На фиг.2 представлены графики производных регистрограмм фиг.1 соответственно здоровой растительности (а) и поврежденной (б, в). Изменение знака производной отождествляют с началом процесса дигрессии. Выявленные по спектрограмме аномальные лесопатологические участки подвергают последующему анализу.

Вторым селектируемым признаком инвазии является изменение цвета, окраски древесного полога, что проявляется в виде смещения результирующего спектра отражения в длинноволновую (красную) область. Количественным параметром такого смещения служит средневзвешенная длина волны λ отраженного потока, исчисляемая как:

Средневзвешенное значение длины волны делит площадь под фиг.1 пополам. В частности, в качестве эталонной средневзвешенной длины волны принимают ее расчетное значение для здорового, вегетирующего насаждения (график фиг.1, а), λэт=540 нм.

Третьим селектируемым признаком инвазии является изреженность древесного полога, как это иллюстрируется графиками фиг.3 а) здоровый лес, б) сухостойный лес.

Лесопатология изменяет структуру древесного полога и, соответственно, текстуру его изображения на снимке. Количественной характеристикой формы объектов на изображении служит фрактальная размерность.

Для вычисления фрактальной размерности изображения предлагается алгоритм расчета методом вариаций.

Пусть (x1, y1) и (x2, y2) - двумерные координаты точек, а третья координата, яркость, задана в виде функции координат I(x, y).

Тогда ε - осцилляцией значений (I) будет разность наибольшего и наименьшего значения (I) в (ε) окрестности (x, y)

После этого ε - вариацию значения I вычисляют как:

где a, b - пределы, в которых изменяется переменная x;

с, d - пределы, в которых изменяется переменная y.

Фрактальная размерность матрицы вычисляется как размерность Хаусдорфа:

Вычисление фрактальной размерности изображений древесных пологов осуществляют по специализированной математической программе. Текст программы и результаты расчетов фрактальной размерности изображений древесных пологов различной фазы поражения приведены в примере конкретной реализации. За эталонную фрактальную размерность изображения принимают ее расчетное значение для здорового древесного полога, Ωэт=0,85.

Количественную оценку лесопатологи участка получают расчетом функции регрессии:

Расчет показателей степени и калибровка функции регрессии представлены в примере конкретной реализации способа.

Пример реализации способа.

Способ может быть реализован на базе устройства по схеме фиг.6. Функциональная схема устройства содержит космическую платформу наблюдения 1 типа лабораторного модуля 77 КМЛ, стыкуемого с международной космической станцией (МКС). На космической платформе установлена гиперспектральная оптикоэлектронная камера высокого пространственного разрешения 2 (например, гиперспектрометр типа «Астрогон»), осуществляющая синхронную съемку запланированных участков 3 по командам от бортового комплекса управления (БКУ) 4 на основе программ, закладываемых в БКУ из центра управления полетом (ЦУП) 5 по радиолинии командного управления 6. По командам БКУ в зонах радиовидимости МКС с наземных пунктов данные измерений из буферного ЗУ 7 сбрасываются по мобильному каналу связи 8 на пункты приема информации 9. После предварительной обработки кадров по служебным признакам (номер витка, время съемки, координаты участка) на средствах ПНИ 10 информация передается в центр тематической обработки 11, где через устройство ввода 12 поступает в ПЭВМ тематической обработки 13 в стандартном наборе средств: процессор 14, оперативное запоминающее устройств (ОЗУ) 15, винчестер 16, дисплей 17, принтер 18, клавиатура 19. Результаты обработки экологического состояния насаждений выводятся на веб-сервер 20.

В заявленном способе осуществляют измерение спектральной характеристики отраженного солнечного потока с одновременным получением спектрозонального изображения региона. Это достигается использованием нового поколения технических средств, в частности гиперспектрометра «Астрогон» [см., например, «Малый космический аппарат «Вулкан-Астрогон» с гиперспектрометром высокого разрешения», Инженерная записка, РАКА, НИИЭМ, М., 2002 г., с.8-12]. Гиперспектрометр «Астрогон», прибор так называемого «химического зрения», позволяет одновременно получать изображения в нескольких спектральных каналах шириной до 10 нм.

Процедуру идентификации инвазий осуществляют в следующей последовательности. Получают последовательность измерений априорно запланированных контрольных участков насаждений, по трассе полета космического носителя, в виде кадров изображений и соответствующих этим кадрам спектрограмм (фиг.1). Оперативно специализированной программной обработкой цифровых массивов регистрограмм выявляют участки (кадры), где производные регистрограмм не имеют отрицательных значении в интервале 550…670 нм.

Текст программы вычисления производной регистрограмм.

Возможные значения производных иллюстрируются графиками фиг.2. Отбирают кадры изображений, для которых производные регистрограмм положительны во всем диапазоне видимого спектра. Рассчитывают средневзвешенную длину волны отраженного спектра выявленных участков. В частности, для спектрограмм, представленных на графиках фиг.1, эти значения составили: а) здоровое насаждение - λ эталонное = 540 нм; б) ослабленное насаждение - λ=555 нм; в) усыхающее насаждение - λ=580 нм.

Вычисляют программным методом фрактальную размерность изображений отобранных участков (кадров).

Текст программы вычисления фрактальной размерности изображений.

Получены следующие значения фрактальной размерности изображений выделенных кадров:

- здоровое насаждение (фиг.1, а) - Ω эталонное = 0,85

- ослабленное насаждение (фиг.1, б) - Ω=0,65

- усыхающее насаждение (фиг.1, в) - Ω=0,57.

Регрессионная зависимость фазы поражения (Ф) насаждения от расчетных параметров представлялась степенным функционалом вида:

Калибровка функции осуществлялась по ее значениям для границ интервала и примерно для середины интервала. По экспериментальным данным и в соответствии с градациями [см. аналог, Справочник, «Общесоюзные нормативы для таксации лесов», стр.180]

Решение систем уравнений дает значения: x=5, y=3.

По своей сути показатели степени характеризуют степень чувствительности дигрессии насаждения к расчетным параметрам.

Наибольшую чувствительность имеет фактор изменения длины волны отраженного спектра или окраска кроны насаждения.

Меньшую чувствительность представляет фактор изреженности древесного полога, т.к. заданный процесс более инерционен во времени.

Эффективность способа характеризуется оперативностью, достоверностью и точностью идентификации фазы поражения насаждений.

Поскольку в заявленном способе измеряют несколько признаков: знак производной спектральной характеристики, средневзвешенное значение длины волны отраженного спектра и фрактальную размерность изображений анализируемых участков, то достоверность способа выше показателей известных аналогов.

Способ идентификации инвазий насаждений, при котором получат изображение лесных массивов в виде зависимости яркости I(х; y) от пространственных координат, разбивают изображение на мозаику участков, рассчитывают функции фрактальной размерности изображений участков и сравнивают их с эталоном, отличающийся тем, что одновременно получают спектрограммы тех же участков функции яркости I(λ) от длины волны, отслеживают знак производной этой функции в интервале 550…670 нм, изменение знака производной с минуса на плюс отождествляют с процессом дигрессии насаждения участка, рассчитывают средневзвешенное значение длины волны спектрограммы и коэффициент фрактальной размерности изображений обнаруженных участков, а фазу (Ф) поражения количественно определяют по регрессионной зависимости:где λэт - средневзвешенная длина волны отраженного спектра эталонного (здорового) участка;Ωэт - фрактальная размерность изображения эталонного участка;λ - средневзвешенная длина волны спектра анализируемого участка;Ω - фрактальная размерность изображения анализируемого участка.

www.findpatent.ru

Состав Ученого совета Московского государственного университета леса (МГУЛ)

Ученый совет МГУЛ

СОСТАВУченого совета Московского государственного университета леса

Председатель Ученого совета — САНАЕВ Виктор Георгиевич — ректор Московского государственного университета леса, Председатель Учебно-методического объединения высших учебных заведений Российской Федераций по образованию в области лесного дела, заведующий кафедрой древесиноведения, доктор технических наук, профессор

Ученый секретарь Ученого совета — ВОРОНИЦЫН Владимир Константинович, заведующий кафедрой управления автоматизированными производствами лесопромышленного комплекса, кандидат технических наук, доцент

Члены совета:

  1. БАХТИГУЛОВА Людмила Борисовна — зам. декана Гуманитарного факультета, заведующий кафедрой педагогики и психологии, кандидат педагогических наук, доцент
  2. БЕЛЯКОВ Владимир Алексеевич — заведующий кафедрой стандартизации и сертификации, Директор сертификационного центра университета, кандидат технических наук, доцент
  3. БОБАШЕВ Александр Ильич — проректор университета по капитальному строительству
  4. БОВА Марина Станиславовна — главный бухгалтер, начальник управления бухгалтерского учета и финансового контроля
  5. БРУСОВАНКИН Владимир Сергеевич — заместитель зав. кафедрой физической культуры и спорта
  6. БРЫНЦЕВ Владимир Альбертович — зав. кафедрой селекции, генетики и дендрологии, доктор сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник
  7. БУРНАКИНА Елена Викторовна — начальник планово-финансового отдела
  8. БЫКОВ Владимир Васильевич — заведующий кафедрой технологии машиностроения и ремонта, доктор технических наук, профессор
  9. БЫКОВСКИЙ Максим Анатольевич — декан лесопромышленного факультета, кандидат технических наук, доцент
  10. ВАСИЛЬЕВ Сергей Борисович — начальник учебного управления, зав. кафедрой искусственного лесовыращивания и механизации лесохозяйственных работ, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
  11. ГИРЯЕВ Михаил Дмитриевич — зав. кафедрой лесоустройства и охраны леса, доктор сельскохозяйственных наук
  12. ГЛУБИШ Ярослав Михайлович — директор Щелковского учебно-опытного лесхоза, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
  13. ДАВЛИТОВ Раис Меркадамович — главный инженер университета
  14. ДОРМИДОНТОВА Виктория Владиславовна — зав. кафедрой архитектурной и компьютерной графики, кандидат архитектуры, профессор, член Союза архитекторов РФ
  15. ЕГОРОВ Владимир Георгиевич — заведующий кафедрой истории и культурологи, доктор исторических наук, доцент
  16. ЕСАКОВ Виталий Анатольевич — зам. заведующего кафедры САУ, кандидат технических наук, профессор
  17. ЗАПРУДНОВ Вячеслав Ильич — проректор университета по научной работе, заведующий кафедрой геодезии и строительного дела, доктор технических наук, профессор
  18. ЗУБКОВА Татьяна Васильевна — директор библиотеки университета
  19. ИВАНКИН Андрей Николаевич — заведующий кафедрой химии и биотехнологии лесного комплекса, доктор химических наук, профессор
  20. КАМУСИН Альберт Абетдинович — заведующий кафедрой транспорта леса, доктор технических наук, профессор
  21. КЛУБНИЧКИН Евгений Евгеньевич — председатель профкома студентов, кандидат технических наук, доцент
  22. КОЖУХОВ Николай Иванович — заведующий кафедрой мировой экономики, академик Российской академии сельскохозяйственных наук, доктор экономических наук, профессор
  23. КОМАРОВ Евгений Геннадьевич — проректор университета по финансовым и экономическим вопросам, заведующий кафедрой информационно-измерительных систем и технологий приборостроения, доктор технических наук, доцент
  24. КОРМИЛИЦЫНА Ольга Васильевна — заведующая кафедрой почвоведения, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
  25. КОРОЛЬКОВ Анатолий Владимирович — декан факультета электроники и системотехники, заведующий кафедрой прикладной математики, Заслуженный деятель науки и техники Московской области, доктор физико-математических наук, профессор
  26. КОРОТКОВ Сергей Александрович — зав. кафедрой лесоводства и подсочки леса, кандидат биологических наук, доцент.
  27. КОТЕНКО Владимир Дмитриевич — заведующий кафедрой материаловедения и технологии конструкционных материалов, доктор технических наук, профессор
  28. КОХРЕИДЗЕ Мурман Васильевич — зав. кафедрой станков и инструментов, кандидат технических наук, доцент.
  29. ЛИПАТКИН Владимир Александрович — декан Лесного факультета, заведующий кафедрой экологии и защиты леса, кандидат биологических наук, доцент
  30. ЛОПАТНИКОВ Михаил Викторович — заместитель директора по общим вопросам (ИПСОП), кандидат технических наук, доцент
  31. МАЙОРОВА Елена Ивановна — декан Гуманитарного факультета, заведующая кафедрой права, доктор юридических наук, профессор
  32. МАКУЕВ Валентин Анатольевич — заведующий кафедрой колесных и гусеничных машин, директор института подготовки специалистов без отрыва от производства, доктор технических наук, доцент
  33. МАЛАШИН Алексей Анатольевич — начальник управления информатизации, заведующий кафедры прикладной математики и математического моделирования, доктор физико-математических наук, доцент
  34. МЕШКОВ Виталий Валерьевич — начальник военной кафедры, полковник
  35. МОИСЕЕВ Николай Александрович — заведующий кафедрой экономики и организации лесного хозяйства и лесной промышленности, академик Российской академии сельскохозяйственных наук, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
  36. НИКИТИН Владимир Валентинович — проректор по международным связям, кандидат технических наук, доцент
  37. НИКИШОВ Владимир Дмитриевич — директор издательства университета, кандидат технических наук, профессор
  38. ОБЛИВИН Александр Николаевич — Президент Московского государственного университета леса, Заслуженный деятель науки и техники, доктор технических наук, профессор
  39. ПАНФЕРОВ Виталий Иванович — начальник НИЧ, кандидат технических наук, доцент.
  40. ПИГАЛЕВ Александр Алексеевич — председатель Совета ветеранов университета
  41. ПОЛЕЩУК Ольга Митрофановна — заведующий кафедрой высшей математики, доктор технических наук, профессор
  42. ПОЯРКОВ Николай Геннадьевич — декан ФЭСТ, кандидат технических наук
  43. РАМАЗАНОВ Сергей Викторович — начальник управления по средствам массовой информации и связям с общественностью, главный редактор газеты «Вестник», кандидат экономических наук, доцент
  44. РЕДЬКИН Анатолий Константинович — заведующий кафедрой технологии и оборудования лесопромышленного комплекса, Заслуженный деятель науки и техники, доктор технических наук, профессор
  45. РЫКУНИН Станислав Николаевич — заведующий кафедрой технологии деревоперерабатывающих производств, доктор технических наук, профессор
  46. САВИЦКИЙ Алексей Анатольевич — декан факультета экономики и внешних связей, заведующий кафедрой экономики обрабатывающих отраслей промышленности, учета и аудита, кандидат экономических наук, доцент
  47. САВИЦКИЙ Анатолий Станиславович — начальник Методического управления университета, кандидат технических наук, доцент
  48. САМОЛДИН Александр Николаевич — декан факультета повышения квалификации преподавателей и профессиональной переподготовки специалистов, заведующий кафедрой стратегического маркетинга, кандидат технических наук, доцент
  49. САПОЖНИКОВ Игорь Витальевич — заведующий кафедры процессов и аппаратов деревообрабатывающих производств, кандидат технических наук, доцент
  50. СИРОТОВ Александр Владиславович — Председатель профкома университета, заведующий кафедры электроэнергетики, теплотехники и энергоснабжения предприятий лесного комплекса, доктор технических наук, ст. научный сотрудник
  51. СИРОТОВА Ольга Владимировна — начальник учебного отдела
  52. СТЕПАНОВ Сергей Владимирович — заведующий кафедрой финансов, доктор экономических наук, профессор
  53. ТУЛУЗАКОВ Дмитрий Владимирович — проректор университета по учебной работе, заведующий кафедры технической механики, кандидат технических наук, доцент
  54. УТКИН Георгий Степанович — заведующий кафедры автоматизации и управления, кандидат технических наук, доцент
  55. ФАЛЬКО Владимир Иванович — заведующий кафедры философии, кандидат философских наук, доцент
  56. ФАХРЕТДИНОВ Харис Алексеевич — декан факультета механической и химической технологии древесины, исполнительный директор Попечительского совета университета, кандидат технических наук, доцент
  57. ФРОЛОВА Вера Алексеевна — декан факультета ландшафтной архитектуры, заведующая кафедры ландшафтной архитектуры и садово-паркового строительства, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
  58. ЧЕРНЫШЕНКО Оксана Васильевна — заведующий кафедрой ботаники и физиологии растений, доктор биологических наук, профессор
  59. ЧУВАШЕВ Анатолий Петрович — заведующий кафедрой начертательной геометрии и черчения, кандидат технических наук, доцент
  60. ЧУМАЧЕНКО Сергей Иванович — заведующий кафедрой информационных технологий в лесном секторе, доктор биологических наук
  61. ЦВЕТКОВ Вячеслав Ефимович — заведующий кафедрой технологии древесных плит и пластиков, доктор технических наук, профессор
  62. ШАЛИМОВ Виктор Иванович — Заведующий кафедрой физического воспитания и спорта, Чемпион Олимпийских игр, трехкратный чемпион мира и Европы, обладатель Кубка Канады
  63. ЩЕРБАКОВ Анатолий Сергеевич — заведующий кафедрой безопасности жизнедеятельности, заслуженный деятель науки РФ, лауреат премии Совета Министров СССР, доктор технических наук, профессор
  64. ЩЕРБАКОВ Евгений Николаевич — проректор университета по Учебно-методическому объединению, зам. Председателя Совета Учебно-методического объединения высших учебных заведений Российской Федераций по образованию в области лесного дела, кандидат технических наук, доцент
  65. ЩЕРБАКОВ Сергей Анатольевич — заведующий кафедрой языковой подготовки, член Союза писателей России, кандидат филологических наук, доцент

mf.bmstu.ru

Способ коррекции погодных условий

Изобретение относится к области метеорологии и сельского хозяйства. Способ включает длительное воздействие на локальную область атмосферы тепловым лучом сфокусированного солнечного потока. Луч получают с помощью оптической линзы многокилометровых размеров. Линзу создают в ионосфере при воздействии на нее направленным лучом СВЧ излучения с изменяемой длиной волны и мощностью излучения, для регулирования диэлектрической проницаемости ионосферы. Частота излучения должна быть ниже критической. Фокальная плоскость создаваемой линзы располагается у поверхности Земли. Обеспечивается сдвиг и эффективное разрушение циклонов. 5 ил.

 

Изобретение относится к области метеорологии и может найти применение в региональных Центрах МЧС для изменения динамики атмосферных процессов.

Энергия атмосферных процессов столь велика, что использование прямых методов воздействия на них, с энергетической точки зрения, невозможно. Основной принцип, который реализуется при активных методах воздействия на них - это создание условий, выполняющих роль «спускового крючка» для запуска естественных лавинных процессов. Инициирование подобных процессов приводит к сдвигу аномального «зависания» циклонов или антициклонов и восстановлению нормальной циркуляции воздуха в регионе.

Известен «Способ инициирования струйных течений в атмосфере», патент RU 2502.255, 2013 г. - аналог.

В способе-аналоге осуществляют длительное воздействие восходящим конвективным потоком ионов от системы излучателей, поднятых над Землей и разнесенных по площади, образуемого завихрением магнитным полем генерируемых коронирующими электродами ионов и их канализацией посредством соленоидов в каждом излучателе при пропускании через них тока коронирования и разогрева потока ионов электромагнитным полем на длине волны больше критической, для создаваемой плотности концентрации в объеме соленоидов, за счет соосного их охвата элементами спиральной антенны с осевой результирующей диаграммой направленности.

Недостатками аналога являются:

- ограниченность ресурсов наземной установки для экспресс воздействия на метеопроцессы;

- способ применим только для вызывания осадков, разрушения или сдвига антициклонов.

Для разрушения мощных циклонов, вызывающих стихийные бедствия (наводнения, торнадо) необходим источник, соизмеримый с ними по энергии. Таким источником является поток солнечной радиации. Энергия потока на границе космос-атмосфера составляет порядка ~1,5 - кВт/м2, отражая или фокусируя который можно влиять на состояние климата на Земле. Между космосом и атмосферой, на высотах от 80 до 420 км находятся ионосферные слои. Изменяя оптические свойства ионосферы, путем ее зондирования на частотах ниже критической (F<20 МГц), чтобы излучаемая мощность поглощалась ионосферой, можно регулировать мощность потока солнечной радиации в широких пределах. Известна «Антенна для зондирования ионосферы», патент RU 2504054, Бюл. №1 от 10.01.2014 г. - ближайший аналог.

Антенна для зондирования ионосферы выполнена в виде двух, скрещенных в ортогональных плоскостях, ромбов, с длинами ребер 58 м одного и 26 м второго ромба, подвешенных на опорной мачте из композитного материала высотой 32 м, создающей геометрию главной диагонали ромбов и двух пар вспомогательных мачт, высотой 9 м, для подвески вторых углов ромбов, растяжек расчаливания механического крепления мачт из полимерного материала и жил токонесущих проводов ромбов, расположенных по образующим цилиндра в качестве излучателей антенны, нагруженных на общее сопротивление, согласованное для режима бегущих волн в излучателях, подключенное к многолучевому заземлителю, выполненному по параллельной схеме, для режима зеркального противовеса.

Технический результат: ориентация диаграммы направленности в зенит, перекрытие всего диапазона волн зондирования, при постоянном коэффициенте усиления, расширение срока эксплуатации в несколько раз.

Недостатком ближайшего аналога следует считать необходимость реализации особого режима зондирования и расчетного значения параметров (соотношения мощности, частоты, диаграммы направленности) для управления оптическими свойствами ионосферы.

Задача, решаемая заявленным техническим решением, состоит в создании оптической линзы в слоях ионосферы для фокусирования и регулирования мощности падающего на поверхность Земли светового потока.

Технический результат достигается тем, что в способе коррекции погодных условий осуществляют длительное воздействие на локальную область атмосферы, тепловым лучом сфокусированного солнечного потока, посредством оптической линзы, многокилометровых размеров, создаваемой в ионосфере при воздействии на нее направленным лучом СВЧ излучения на частоте ниже критической с изменяемой длиной волны и мощностью излучения для регулирования диэлектрической проницаемости ионосферы так, чтобы фокальная плоскость создаваемой линзы располагалась у поверхности Земли.

Изобретение поясняется чертежами, где

фиг.1 - распределение по вертикали электронной концентрации в слоях ионосферы;

фиг.2 - диаграммы направленности антенны бегущих волн из двух скрещенных ромбов: а) ромб 1; б) ромб 2; в) результирующая;

фиг.3 - конфигурация и размеры оптических линз в слоях ионосферы;

фиг.4 - зависимость коэффициента преломления линзы от температуры разогрева ионосферы;

фиг.5 - функциональная схема устройства, реализующего способ,

фиг.5а; фиг.5б - вид антенны зондирования сверху.

Техническая сущность способа состоит в следующем. Под действием космических излучений в атмосфере выше 60 км постоянно существуют области повышенной ионизации (слои Д, Е, F) с электронной концентрацией N порядка 1011…1012 1/м3 [см, например, «Космонавтика, Энциклопедия» под редакцией В.П. Глушко, Изд-во Советская энциклопедия, М, 1985 г., Ионосфера, стр.142].

Типичное распределение по вертикали электронной концентрации в слоях ионосферы иллюстрируется графиком фиг.1. В соответствии с уравнениями Максвелла [см., например, «Физический энциклопедический словарь», под редакцией А.М. Прохорова, Изд-во Советская Энциклопедия, М, 1983 г., стр.389-391, Максвелла уравнения] при распространении электромагнитных волн в ионизированном газе, диэлектрическая проницаемость последнего носит комплексный характер:

где ν - количество столкновений ионов в единицу времени;

ρ=Ne - объемный заряд;

откуда:

Подставив значения физических величин, заряд e=1,6∙10-19 Ky1,

,

получены значения:

ω - частота сигнала СВЧ зондирования.

Для частот СВЧ зондирования Fkp<20 МГц и количества соударений ν≅109 сек. [см., например, Г.А. Зисман, О.М. Тодес «Курс общей физики» учебник, Физматгиз, Из-во Наука, М, 1964 г., §25 «Число столкновений и длина свободного пробега молекул», стр.130-133] выполняется условие ω2<<ν2, диэлектрическая проницаемость ионизированного газа меньше единицы:

В свою очередь количество соударений зависит от средней скорости молекул газа c¯ и длины свободного пробега l: ν=c¯/l

Поскольку средняя скорость движения молекул пропорциональна температуре c¯~T°K [см., там же, стр.125], то количество соударений ν так же пропорционально T°K . Зондируя ионосферу мощным СВЧ излучением, на частотах ниже критической (при полном поглощении СВЧ излучения ионосферой) происходит нагревание ионосферы и увеличение количества соударений ν, что вызывает изменение диэлектрической проницаемости слоев ионосферы.

От диэлектрической проницаемости ε изменяется коэффициент преломления:

Изменяя мощность и частоту зондирования представляется возможность регулировать коэффициент преломления ионосферы. В устройстве ближайшего аналога для зондирования ионосферы используют ромбическую антенну бегущей волны, коэффициент направленного действия которой Д определяется формулой:

[см., например, А.Л. Драбкин, В.П. Зузенко и др. “Антенно-фидерные устройства”. Сов. радио, М., 1961 г., стр.369],

где ρ - поглощающее сопротивление на конце антенны, порядка 600-800 Ом;

η - коэффициент полезного действия ромбической антенны, порядка 60…75%;

φ0 - угол ромба между стороной l и главной диагональю;

k - волновое число 2π/λ.

При изменении длины волны зондирования λ, изменяется ширина диаграммы направленности антенны и мощность, поглощаемая в каждой точке ионосферы. Форма диаграммы направленности антенны с осевой симметрией двух скрещенных в ортогональных и плоскостях ромбов иллюстрируется рисунком фиг.2. Диэлектрическая проницаемость ионосферы в каждой точке пространства из-за разной мощности СВЧ зондирования повторяет форму диаграммы направленности антенны зондирования, т.е. в ионосфере образуется оптическая линза. Изменения формы и размеров оптической линзы иллюстрируется рисунком фиг.3.

Оптическая сила линзы, диоптрия, величина, обратная фокусному расстоянию F, рассчитывается из соотношения [см., П.С. Жданов, Учебник по физике, Изд-во «Наука, Физматгиз», М, 1978 г., стр.393]

,

где n1, n2 - коэффициент преломления среды и линзы;

R1, R2 - радиусы сферических поверхностей линзы.

Поскольку фокальная плоскость линзы должна располагаться у поверхности Земли, то фокусное расстояние F должно соответствовать высоте слоя ионосферы, что составляет ~300…400 км. При радиусах сферических поверхностей линзы несколько км, разница (n2-n1) должна составлять десятые и сотые доли единицы. Это соотношение выполняется при разности температур стационарного и возбужденного облучаемого с Земли слоя ионосферы: .

Зависимость относительного изменения коэффициента преломления линзы от относительного изменения температуры иллюстрируется графиком фиг.4 [По результатам измерений на МКС, температура открытого космоса на высоте слоев ионосферы F1 F2 составляет T1~ -90°C, или ~180K]. Расчетные значения мощности СВЧ зондирования для реализации требуемых температур разогрева ионосферы представлены в примере реализации.

Пример реализации способа.

Заявленный способ реализуется посредством устройства, функциональная схема которого представлена на рисунке фиг.5 (а, б). Функциональная схема, фиг.5а, содержит радиопередатчик 1, работающий в режиме параметров излучения (частота, мощность, угол зондирования) для создания оптических линз в ионосфере, нагруженный на ромбическую антенну бегущих волн 2, образованную двумя скрещенными в ортогональных плоскостях ромбами 3, 4 (фиг.5б), с лучами (сторонами) 5, 6, 7, 8, для увеличения диапазонности выполненными в виде диполей Надененко, подвешенных на высокой мачте 9 из композитного материала, выполняющей роль главной диагонали ромбов, вспомогательных мачт 10, 11 растяжки ромбов, общего волнового сопротивления 12, заземлителя 13, выполненного из стандартных свайных труб (см. ближайший аналог) для создания в лучах ромбов режима зеркального отражения электромагнитного поля от поверхности Земли.

Расчетный режим излучения передатчика включает выбор частоты

F≤Fкр=9Nmax , Nmax - максимальная электронная концентрация слоя ионосферы, мощности (P) и ширины диаграммы направленности антенны f(φ).

В первом приближении можно считать, что радиус кривизны создаваемых оптических линз зеркально отображает радиус кривизны диаграммы направленности антенны. Для ромбической антенны и антенны бегущей волны известны аналитические выражения диаграмм направленности [см., например, А.Г. Драбкин, В.Л. Зузенко «Антенно-фидерные устройства», учебник Сов. радио, М, 1961 г., стр.366-369, Ромбическая антенна, стр.371-372, Антенна бегущей волны].

φ - угол, отчитываемый от оси диаграммы направленности;

ξ=λλ1 - коэффициент укорочения длины волны в линии (λ1) относительно длины волны в воздухе λ, ξ≈1,25;

L - длина антенны,

k - волновое число, равное 2π/λ.

Имеется аналитическое выражение для диаграммы направленности ромбической антенны. Для диаграммы направленности антенны бегущей волны из двух скрещенных ромбов аналитическое выражение отсутствует. Поэтому использован графоаналитический метод расчета результирующей диаграммы направленности используемой антенны, представленный на рисунке фиг.2 (согласно ближайшего аналога).

По известной функции, аналитическими методами может быть рассчитан и радиус ее кривизны [см., например, Н.С. Пискунов «Дифференциальное и интегральное исчисления для ВТУЗов», учебник, 5-е издание, Наука, М, 1974 г., стр.200].

Графоаналитический метод расчета радиуса кривизны результирующей диаграммы направленности антенны (фиг.2) дает результат ≈10° R=30 км, для высоты ионосферного слоя F, равной ≈300 км.

Чтобы фокальная плоскость образуемой линзы находилась на поверхности Земли, должно выполняться соотношение:

откуда (n2-n2)≅0,1.

Из графика фиг.4 температура разогрева ионосферного слоя, для выполнения условия (n2-n1)=0,1 составляет 220K, или прирост температуры ΔT=T2-T1=40K.

Если считать, что

при толщине слоя F [350-200 км (высота слоя E)] Δh=150 км и ширине диаграммы направленности антенны на уровне 0,1 от «max», 2Q0=30° объем пространства (в форме усеченного конуса) составит ≈1,5∙1015 м3 и апертуре создаваемой линзы ~100 км. При известной электронной концентрации слоя F ионосферы Nmax=2·1012 1/м3 количество ионов во всем зондируемом объеме составит 3·1027.

В одном моле любого газа содержится число Авогадро молекул (6,8·1023) или количество разогреваемого газа в зондируемом объеме: 3,0·1027/6,8·1023=5 кмоль.

В соответствии с уравнением Менделеева-Клапейрона, для нагревания любого газа на один градус необходимо затратить энергию ~2 ккал/кмоль·град. Для разогрева всего зондируемого объема газа на 40K необходимо затратить 4.00 ккал. Учитывая, что одна ккал эквивалентна 4,18 кДж работы, на разогрев ионосферного слоя необходимо затратить энергию ~5 кВт/ч.

Способ может быть реализован на существующих технических средствах, например на базе антенны ближайшего аналога и передающего устройства войсковой радиостанции типа P110 мощностью в непрерывном режиме излучения 10 кВт.

Эффективность способа характеризуется возможностью разрушения «зависших» циклонов. Технические условия использования способа должны разрабатываться по результатам практических экспериментов.

Способ коррекции погодных условий включает длительное воздействие на локальную область атмосферы тепловым лучом сфокусированного солнечного потока посредством оптической линзы многокилометровых размеров, создаваемой в ионосфере при воздействии на нее направленным лучом СВЧ излучения на частоте ниже критической, с изменяемой длиной волны и мощностью излучения, для регулирования диэлектрической проницаемости ионосферы так, чтобы фокальная плоскость создаваемой линзы располагалась у поверхности Земли.

www.findpatent.ru

Состав Лесной коллегии Министерства природных ресурсов Российской Федерации, 2007 г. Московский государственный университет леса (МГУЛ)

1ТРУТНЕВ Юрий ПетровичПредседатель Министр природных ресурсов Российской Федерации
2ТЕМКИН Анатолий АркадьевичЗаместитель председателя Заместитель Министра природных ресурсов Российской Федерации
3РОЩУПКИН Валерий ПавловичЗаместитель председателя Руководитель Федерального агентства лесного хозяйства
4ЧЕРНОВ Антон ВалерьевичЗаместитель председателя Директор Департамента управления делами, государственной службы и кадров МПР России
5ЛОКТЕВ Денис АльбертовичОтветственный секретарь Заместитель начальника организационного отдела Департамента управления делами, государственной службы и кадров МПР России
6СТАРОСТИН Станислав ВасильевичОтветственный секретарь Заместитель начальника Управления инвентаризации и оценки состояния лесов Рослесхоза
7ВАРЛАМОВ Алексей Иванович Заместитель Министра природных ресурсов Российской Федерации
8ЛОЗБИНЕВ Владимир Владимирович Статс-секретарь, заместитель Министра природных ресурсов Российской Федерации
9ДОНСКОЙ Сергей Ефимович Директор Департамента экономики и финансов МПР России
10ИШКОВ Александр Гаврилович Директор Департамента государственной политики в сфере охраны окружающей среды МПР России
11КИРИЛЛОВ Дмитрий Михайлович Директор Департамента государственной политики в области лесных и водных ресурсов МПР России
12МАЙДАНОВ Игорь Иванович Директор Департамента международного сотрудничества МПР России
13РАДЧЕНКО Светлана Юрьевна Директор правового Департамента МПР России
14ФЕДОРОВ Сергей Иванович Директор Департамента государственной политики в области геологии и недропользования МПР России
15САЙ Сергей Иванович Руководитель Федеральной службы по надзору в сфере природопользования
16КЛЕМЕНКОВ Иван Яковлевич Заместитель руководителя Федеральной службы по надзору в сфере природопользования
17ЛЕВИ Семен Романович Заместитель руководителя Федеральной службы по надзору в сфере природопользования
18МИТВОЛЬ Олег Львович Заместитель руководителя Федеральной службы по надзору в сфере природопользования
19СМОЛИН Владимир Владимирович Заместитель руководителя Федеральной службы по надзору в сфере природопользования
20АКИМОВ Александр Владимирович Заместитель руководителя Федерального агентства лесного хозяйства
21БОЛЬШАКОВ Борис Михайлович Заместитель руководителя Федерального агентства лесного хозяйства
22ГИРЯЕВ Михаил Дмитриевич Заместитель руководителя Федерального агентства лесного хозяйства
23АНДРЕЕВ Владимир Иванович Первый заместитель Главы администрации Тамбовской области (по согласованию)
24АНДРИЕНКО Сергей Николаевич Первый заместитель Министра природных ресурсов Хабаровского края (по согласованию)
25БЕЛОВ Владимир Сергеевич Директор Департамента бюджетной политики в отраслях экономики Министерства финансов Российской Федерации (по согласованию)
26ВЫВОДЦЕВ Василий Дмитриевич Председатель Комитета лесного хозяйства Курской области (по согласованию)
27ГАВРИЛОВ Всеволод Валерианович Заместитель директора Департамента имущественных и земельных отношений, экономики природопользования Министерства экономического развития и торговли Российской Федерации (по согласованию)
28ГАГЛОЕВ Алан СардионовичПредседатель Комитета лесного хозяйства Республики Северная Осетия - Алания (по согласованию)
29ГНЕЗДИЛОВ Андрей Алексеевич Заместитель Губернатора Красноярского края - руководитель Департамента природных ресурсов и лесного комплекса (по согласованию)
30ГРАЧЕВ Виктор ВасильевичЗаместитель губернатора - руководитель Департамента лесного комплекса Вологодской области (по согласованию)
31ДЕДОВ Михаил Александрович Председатель Комитета по природным ресурсам и охране окружающей среды Ленинградской области (по согласованию)
32ДОЛГОВ Виктор НиколаевичЗаместитель Главы администрации Иркутской области (по согласованию)
33ЖИВИХИНА Ирина БорисовнаЗаместитель Губернатора, заместитель председателя Правительства администрации Нижегородской области (по согласованию)
34ИСАЕВ Александр Сергеевич Научный руководитель Центра по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН (по согласованию)
35КОМАРОВА Наталья Владимировна Председатель Комитета по природным ресурсам и природопользованию Государственной Думы Федерального собрания Российской Федерации (по согласованию)
36КОНОВАЛОВ Александр Николаевич Начальник Департамента лесного хозяйства Костромской области (по согласованию)
37КОРЕШКОВ Анатолий Алексеевич Первый заместитель начальника Управления лесами Пензенской области (по согласованию)
38КОРОЛЕВА Людмила Анатольевна Председатель Комитета Ивановской области по лесному хозяйству (по согласованию)
39КРЕСНОВ Владимир Геннадьевич Генеральный директор ФГУП "Рослесинфорг" (по согласованию)
40МАЛИКОВ Виктор Сергеевич Руководитель Управление лесного хозяйства Воронежской области (по согласованию)
41МАРТЫНОВ Александр Сергеевич Директор АНО "Независимое экологическое реитинговое агентство" (НЭРА) (по согласованию)
42МАШУКОВ Хасанби Иналович Председатель Государственного комитета Кабардино-Балкарской Республики по лесному хозяйству (по согласованию)
43МЕДВЕДЕВА Марина Валентиновна Председатель подкомиссии по вопросам экологической культуры Общественной палаты Российской Федерации, председатель правления Общероссийского общества детского экологического движения "Зеленая планета" (по согласованию)
44МУРАВЬЕВ Евгений Иванович Заместитель Главы Администрации Краснодарского края (по согласованию)
45ОДИНЦОВ Михаил Викторович Аудитор Счётной палаты Российской Федерации (по согласованию)
46ОРЛОВ Виктор Петрович Председатель Комитета по природным ресурсам и охране окружающей среды Совета Федерации Федерального собрания Российской Федерации (по согласованию)
47ОЧЕКУРОВ Валерий Николаевич Председатель Центрального комитета профсоюза работников лесных отраслей (по согласованию)
48ПАНАСЕНКО Николай Сергеевич Министр природных ресурсов и охраны окружающей среды Ставропольского края (по согласованию)
49ПАРХОМЕНКО Игорь Олегович Первый заместитель председателя Правительства Московской области (по согласованию)
50ПИСАРЕНКО Анатолий Иванович Президент Российского общества лесоводов (по согласованию)
51ПОЛУКЕЕВ Александр Иванович Вице-губернатор Санкт-Петербурга (по согласованию)
52РОДИН Сергей АнатольевичДиректор Всероссийского научно-исследовательского института лесоводства и механизации лесного хозяйства (по согласованию)
53РУДИК Александр Адамович Председатель правления Группы компаний "Регион" (по согласованию)
54САЙКОВСКИИ Валерий Александрович Президент Конфедерации ассоциаций и союзов лесной; Целлюлозно-бумажной, деревообрабатывающей и мебельной промышленности (по согласованию)
55САНАЕВ Виктор ГеоргиевичРектор Московского государственного университета леса (по согласованию)
56СМУШКИН Захар ДавидовичРуководитель Комиссии по лесопромышленному комплексу РСПП (по согласованию)
57СОПИН Сергей АнатольевичРуководитель Агентства лесного хозяйства по Московской области и г. Москве (по согласованию)
58ТАБАЧЕНКО Александр Анатольевич Вице-губернатор Приморского края (по согласованию)
59ТРОФИМОВ Сергей Николаевич Президент Выставочного объединения "РЕСТЭК" (по согласованию)
60ТРУБИЦЫН Андрей Александрович Начальник Департамента развития предпринимательства и реального сектора экономики Администрации Томской области (по согласованию)
61ФАУХУТДИНОВ Альфред Адгамович Министр природопользования, лесных ресурсов и охраны окружающей среды Республике Башкортостан (по согласованию)
62ЧЕРНЫХ Александр ГригорьевичГенеральный директор НП "Ассоциация деревянного домострое-ния" (по согласованию)
63ЧУЙКО Владимир Алексеевич Председатель РАО "Бумпром" (по согласованию)
64ЧУЙКО Дмитрий Дмитриевич Директор по взаимодействию с органами государственной власти и местного самоуправления ЗАО "Илим Палп Энтерпрайз" (по согласованию)
65ШВАРЦ Евгений Аркадьевич Директор по охране природы Российского представительства Всемирного фонда дикой природы (по согласованию)
66ШУВАЕВ Юрий Петрович Заместитель председателя Комитета Торгово-Промышленной Палаты Российской Федерации по природопользованию и экологии (по согласованию)
67ЮРКИН Сергей Васильевич Заместитель Министра природных ресурсов Республики Алтай (по согласованию)

mf.bmstu.ru

Способ краткосрочного прогнозирования землетрясений

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для прогнозирования землетрясений. Сущность: на протяженной измерительной базе устанавливают два разнесенных в пространстве измерительных пункта. Каждый измерительный пункт содержит по два заглубленных в грунт датчика, размещенных во взаимно ортогональных плоскостях. Оси чувствительности датчиков по оси абсцисс ориентированы по направлению базы. Регистрируют сейсмический фон в виде дискретных цифровых отсчетов амплитуд сигналов. Вычисляют одномоментные спектры Фурье ортогональных сигналов для каждого измерительного пункта. Определяют углы направления на фазовый фронт сейсмического фона каждого из пунктов: Q1 и Q2. В случае если указанные углы различны Q1≠Q2, делают вывод о начале сейсмического процесса. Гипоцентр сейсмического процесса находят как точку пересечения лучей, исходящих из начала координат измерительных пунктов под углами Q1 и Q2. Находят период сейсмических волн для каждого момента времени. Рассчитывают время сейсмического удара от момента начала сейсмического процесса и магнитуду удара. Технический результат - расширение интервала времени упреждающего прогноза, повышение точности определения прогнозируемых параметров. 7 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области сейсмологии и может найти применение в национальных системах наблюдения и обработки данных геофизических измерений для прогнозирования землетрясений.

Достоверный прогноз землетрясений возможен при установлении их первопричины. Одной из первопричин, вызывающих землетрясения, является накачка земной коры дополнительной энергией восходящего потока газов (Н2, Не… СН4…). Факт эманации газов из земной коры накануне сейсмического удара [см., например, Патенты RU №2.204. 852, 2003 г.; №2.275 659, 2006 г.; №2.302.020, 2007 г.]. Накачка земной коры дополнительной энергией приводит к раскачке очага землетрясений, сопровождаемой распространением от гипоцентра сверхнизких литосферных волн [см., Научное открытие №365, «Явление раскачки очага землетрясений перед сейсмическим ударом». РАЕН, 2008 г.].

Известен способ предсказания землетрясений, патент RU №2.170,446, 2001 г., путем измерения сверхнизких литосферных волн раскачки очага землетрясения космическими средствами системы Navstar (GPS)-аналог.

В способе-аналоге размещают в сейсмическом районе приемные станции космической навигационной системы, разнесенные по протяженной измерительной базе, осуществляют непрерывное высокоточное измерение координат точек размещения приемных станций, регистрируют момент появления периодических отклонений Δxi, Δуi, Δzi координат точек и отслеживают изменение этих отклонений во времени, вычисляют гипотетический центр очага как точку пересечения радиус-векторов в пространстве, длину и направляющие косинусов которых определяют из соотношений: , рассчитывают время удара, отсчитываемое от момента появления периодических отклонений координат: магнитуду ,

где Т - период отклонения координат, ч, dekr - натуральный логарифм отношения амплитуд отклонения координат двух смежных периодов; d, l - коэффициенты регрессии.

Недостатками способа-аналога являются:

- наличие скрытого участка нечувствительности (мертвой зоны) ограниченной среднеквадратической ошибкой средств GPS, снижающей интервал прогнозирования;

- неточность регрессионных зависимостей расчета времени удара и магнитуды ввиду зависимости периода (Т) отклонения координат от времени.

Ближайшим аналогом к заявленному способу является способ краткосрочного предсказания землетрясений, патент RU №2181 205, G01V 9/00, 2002 г.

В способе ближайшего аналога осуществляют регистрацию сейсмического фона в виде непрерывной последовательности дискретных отсчетов амплитуды сигнала A(t) в двух разнесенных по координатам пунктах, рассчитывают спектр Фурье от последовательности выборок измерений с объемом отчетов в каждой выборке N≥2Fmax/σ, вычисляют автокорреляционные функции В(τ), сигналов выборок и определяют интервал корреляции τ, регистрируют начало изменения параметра τ и при его непрерывном отслеживании фиксируют время запаздывания Δτ изменения фазы данного признака между двумя пунктами, рассчитывают направляющий косинус траверзы прихода сверхнизких волн очага , определяют гипотетический центр очага как точку пересечения на траверзе радиус-векторов пунктов с косинусом угла при вершине:

вычисляют период Т0 параметра τ и по его величине прогнозируют магнитуду М=110/Т0 2 (ч) и время удара tx=2,3T0, где Fmax - максимальная частота спектра сейсмического фона; Гц; σ - среднеквадратическая ошибка вычисления спектра Фурье по дискретной выборке измерений; α - длина базы между двумя пунктами, м; B1(0), B2(0) - значения автокорреляционных функций в нуле для каждого пункта; V - скорость сейсмических волн в земной коре, м/с.

К недостаткам ближайшего аналога следует отнести:

- в формулу направляющего косинуса входит неопределяемый параметр V - скорость литосферных волн в земной коре, которая зависит от состава пород и изменяется в интервале от 1,2 до 2,5 км/с, что вносит существенную ошибку в результат расчета гипоцентра;

- интервал автокорреляции сигнала τ определяется в первую очередь шириной спектра сигнала сейсмического фона, поэтому измерение параметра Δτ технически трудно реализуемо, поскольку оно практически не зависит от размера базы;

- неточность регрессионных зависимостей определения магнитуды и времени удара, в частности, известно из соотношений Гутенберга-Рихтера, что чем больше время Т0, тем магнитуда ожидаемого удара должна быть больше, к тому же расчетный период Т0 не является постоянным, а является функцией времени T0(t) раскачки очага землетрясения.

Задача, решаемая заявленным способом, состоит в расширении интервала времени упреждающего прогноза, повышении точности и достоверности определения прогнозируемых параметров сейсмического удара существующими наземными средствами путем выделения скрытой информации из регистрируемого сейсмического фона, содержащейся в его Фурье-преобразованиях.

Технический результат достигается тем, что способ краткосрочного прогнозирования землетрясений, включающий регистрацию сейсмического фона в виде дискретных цифровых отчетов амплитуд сигналов во взаимно ортогональных плоскостях Ax(t), Ay(t) в двух, разнесенных на измерительной базе пунктах, оси чувствительности которых по координате х ориентируют по направлению базы, обработку зарегистрированных сигналов расчетом спектра Фурье от последовательности выборок измерений дополнительно вычисляют одномоментные спектры Фурье ортогональных сигналов Fx, Fy для каждого из пунктов, определяют направление на фазовый фронт сейсмического фона каждого из пунктов, как отождествляют момент начала сейсмического процесса с условием Q1≠Q2, гипоцентр которого находят как точку пересечения лучей, исходящих из начала координат пунктов под углами Q1 и Q2, находят период Т сейсмических волн для каждого момента времени t как по зависимости периода (Т) механических колебаний от колебательной массы (m), коэффициента жесткости земной коры (k), углового ускорения А*ω2 получат функцию плотности вероятности W(ΔT/T) от относительной скорости изменения периода и аналитическое выражение для функции изменения периода T(t)=ebt, рассчитывают время сейсмического удара от момента начала сейсмического процесса и магнитуду удара из соотношения: lg ty [сут]=0,54М-3,37;

где b - расчетный параметр наблюдаемого сейсмического процесса

Δt=t2-t1 - интервал времени между двумя измерениями периода Т;

Tmax, ч, - максимальная длительность периода сейсмических волн наблюдаемого процесса.

Изобретение поясняется чертежами, где

фиг.1 - интервалы существования предвестника и его измерений средствами GPS способа-аналога;

фиг.2 - сейсмограммы сейсмического фона и их спектры Фурье: а) стационарного процесса, б) с регулярной составляющей инфразвукового диапазона;

фиг.3 - пеленгация гипоцентра сейсмического процесса по углу (Q) направления фронта нулевой фазы сейсмического фона;

фиг.4 - гистограмма вероятности состоявшихся землетрясений от относительной величины смещений земной коры;

фиг.5 - плотность распределения вероятности землетрясений от относительной скорости изменения периода ΔТ/Т наблюдаемого сейсмического процесса;

фиг.6 - зависимость максимального периода Tmax сейсмического процесса от магнитуды М сейсмического удара и времени существования предвестника t;

фиг.7 - функциональная схема устройства, реализующего способ.

Техническая сущность изобретения заключается в следующем.

Достоверное предсказание могут обеспечить те методы регистрации, которые основаны на измерении предвестников первопричины землетрясений. Одной из первопричин землетрясений является дегазация земной коры и ее накачка дополнительной энергией восходящего потока газов высокого давления. Насыщение земной коры газовой компонентой изменяет ее вязкоупругие характеристики. Дисперсия плотности породы приводит к дисперсии скоростного распространения литосферных волн, а последняя - к изменению формы сейсмического сигнала. На «частном языке» рассмотренный процесс эквивалентен изменению спектра сейсмического фона. Частота спектра сейсмического фона изменяется от звукового диапазона (180-200 Гц) до инфразвукового диапазона (доли Гц), как это иллюстрируется графиком фиг.1 [см., патент RU №2.337.382, 2008 г.].

Если осуществлять спектральный контроль сейсмического фона в звуковом и инфракрасном диапазонах, то можно расширить интервал упреждающего прогноза землетрясений на время прохождения динамического процесса раскачки очага землетрясения через этот интервал. При этом, в отличии от способа-аналога, имеющего скрытый участок нечувствительности средств GPS (фиг.1), представляется возможным отследить сейсмический процесс от момента его зарождения. Для этого используют математические процедуры спектрального анализа регистрируемых функций путем их разложения в тригонометрический ряд, обеспечивающий наивысшую точность отображения [см., например, Н.С.Пискунов. Дифференциальное и интегральное исчисления для ВТУЗ-ов. Учебник, т.25-е издание. М.: Наука, 1964 г., Ряды Фурье, стр. 180-182, 218-221].

Известно [см., например, Р.Дуда, П.Харт. «Распознавание образов и анализ сцен». Перев. с англ. М.: Мир, 1976 г., стр.319-331], что максимум информации о происходящих процессах содержится в образе объекта. Образом объекта земной коры является спектр сейсмического фона. Для измерения спектра сейсмического фона осуществляют разложение дискретной временной выборки измерений в ряд Фурье, реализуемой из соотношения: t2-t1 - интервал выборки измерений. В соответствии с теоремой Котельникова, для адекватного представления выборки измерений частотным спектром F(jω) необходимо, чтобы интервал Δt дискретизации отсчетов временной функции удовлетворял условию , (Fmax - максимальная частота спектра сейсмического фона ~200 Гц), а объем выборки составлял не менее 600 отсчетов.

При выполнении данного условия малейшие изменения спектра сейсмического фона будут обнаружены.

При стационарном сейсмическом фоне проекции его сигнала на ортогональные оси координат F(jω) x=F(jω)y будут равны. Направления нулевой фазы на комплексной плоскости определяют из соотношений: Q1=Q2, т.е. лучи, исходящие из начала координат пунктов под углами Q1, Q2, параллельны.

При изменении спектра и появление в нем низкочастотной составляющей раскачки очага землетрясения Q1≠Q2, лучи, исходящие из начала координат пунктов, пересекаются в некоторой точке, являющейся фазовым центром источника колебаний, отождествляемой с гипоцентром сейсмического процесса. Спектры Фурье стационарного сейсмического процесса и переходного к сейсмическому удару процесса иллюстрируются графиком фиг.2.

Средневзвешенное значение спектра Fcp(jω) определяют как значение спектральной линии, для которой энергии гармоник справа и слева равны. Средневзвешенные значения спектров в ортогональных каналах измерений определяют средний период сейсмического фона: [см., там же, Р.Дуда, П.Харт, стр.319-332], связанный с частотой колебаний механической колебательной системы

где k - коэффициент жесткости (упругости) земной коры;

m - колебательная масса.

При раскачке очага землетрясения изменяется как колебательная масса m (из-за консолидации блоков), так и коэффициент упругости из-за насыщения земной коры газовой компонентой. Перечисленные параметры m, k не могут быть измерены инструментально. Внешним, по отношению к ним, измеряемым параметром является период колебаний T(t), изменяющийся с изменением спектра сейсмического фона.

Представляется возможным, экспериментально измерять закономерность изменения T(t) на интервале звуковых и инфразвуковых волн, с экстраполяцией выявленной закономерности на так называемый интервал «затишья» перед сейсмическим ударом, как это иллюстрируется фиг.1.

«Затишье» - это время существования сейсмического процесса, когда он не может быть измерен наземными средствами, поскольку регистрация сигналов с периодами единицы и десятки секунд является, вообще, проблематичной [см., например, «Геофизические методы мониторинга природных сред»./ Под редакцией Сорокина В.Н. Научный сборник АН. СССР, Институт общей физики. М.: 1991 г., стр.26].

Данный интервал (фиг.1) может быть измерен средствами, вынесенными за пределы земной коры, т.е. средствами GPS.

При анализе смещений в трангулационных сетях установлено, что земная кора терпит разрыв, если относительная деформация достигает ~10-4 [см. Т.Рикитаке. Предсказание землетрясений. Перев. с англ. М.: Мир, 1979 г.].

Гистограмма распределения предельных напряжений земной коры по данным состоявшихся землетрясений иллюстрируется фиг.4.

Из математической модели изменения вязкоупругих характеристик земной коры [см., патент RU №2.337.382, 2008 г.] следует:

ma=-kx, в пределах упругости (закон Гука) величина деформации пропорциональна деформирующей силе, в качестве которой рассматривается динамический напор колебательной массы (закон Ньютона). Учитывая, что линейное ускорение пропорционально амплитуде и квадрату углового ускорения а=А(t)*ω2, а , путем функциональных преобразований с вычислением полного дифференциала от сложной функции [см., Н.С.Пискунов. Т1. стр.249-250, ξ9. Приложение дифференциала к оценке погрешности при вычислениях.] получено

По полученному соотношению (с учетом фиг.4) построена функция плотности распределения вероятности землетрясения от относительного изменения периода литосферных волн раскачки очага землетрясения перед сейсмическим ударом, иллюстрируемая фиг.5. Из графика фиг.5 следует, что вероятность землетрясения практически равна единицы при .

Из последнего соотношения (переходя к пределу) следует:

lnT=b; lnT=bt, где b - коэффициент, зависящий от внешней возбуждающей силы (давления и объема дегазации) и геологической среды. Аналитическая зависимость периода сейсмических волн от времени представляется зависимостью . Из математики известно [см., там же, Н.С.Пискунов, Т1, стр.192. Длина дуги и ее производная.], что длина дуги плоской кривой, заданной в декартовых координатах, исчисляется:

Длина дуги ty отождествляется с временем существования предвестника, или

Расчет интеграла от трансцендентной функции приведен в примере реализации (таблице 1).

Известно уравнение Гутенберга-Рихтера, связывающее время существования предвестника tу[сут] и магнитуду (М) ожидаемого сейсмического удара [см., «Краткосрочный прогноз катастрофических землетрясений с помощью радиофизических наземно-космических методов». «Доклады конференции», ОИФЗ им. О.Ю.Шмидта. РАН. М.: 1998 г., стр.10].

lgty[сут]=0,54M-3,37.

Пример реализации способа

Заявленный способ может быть реализован по схеме фиг.7. Функциональная схема устройства фиг.7 содержит размещенные в контролируемом регионе две сейсмостанции 1, 2, разнесенные в пространстве на протяженной измерительной базе 3, каждая их которых содержит по два заглубленных в грунт датчика 4, 5, размещенные во взаимно ортогональных плоскостях (х,у) и преобразующих амплитуду сейсмических волн в электрический сигнал. Оси чувствительности датчиков по координате х ориентированы по направлению базы. Сигнал с выхода датчиков 4, 5 подают на соответствующие входы последовательно соединенных встроенных усилителей 6, 7, аналогово-цифровых преобразователей 8, 9; буферных устройств 10, 11 ввода данных в компьютер 12, в стандартном наборе элементов: процессор 13, оперативное ЗУ 14, винчестер 15, дисплей 16, принтер 17, клавиатура 18. Компьютеры 12 объединены в локальную вычислительную сеть, и обеспечена синхронизация их работы во времени.

Все элементы устройства представляют собой существующие технические разработки и средства аналогов. В результате консолидации и увеличения размеров колебательных элементов спектр шума сейсмического фона смещается в инфразвуковой диапазон. Известен класс устройств мембранного типа, позволяющих измерять инфразвуковые колебания земной коры [см., например, «Кондуктометрический датчик колебаний». Патент RU №2.055.352, G01N 27/02, 1996 г.].

Датчик имеет высокую чувствительность и линейность выходной характеристики в области инфрачастот. Он может использоваться в любой пространственной ориентации, т.е. осуществлять измерения во взаимно ортогональных плоскостях, по схеме фиг.7 элементы 4, 5. В устройстве использованы элементы виброизмерительной аппаратуры фирмы Bruel & Kjairi ENDEVCO, Дания, следующих моделей: 6, 7 модели 2626, 2628; канальный коммутатор, АЦП - буферное устройство (элементы 8, 9, 10, 11) - многофункциональный блок 3560-L.

Для расчета спектра Фурье дискретных сигналов используют стандартный комплект программ специализированного программного обеспечения MATH CAD.

Последовательность реализации заявленных операций способа состоит в следующем. Предполагается, что на средствах контроля сейсмического фона Земли сейсмостанций 1, 2 организовано круглосуточное дежурство. Дежурные смены осуществляют непрерывный спектральный анализ A(F) измеряемого сейсмического фона A(t), иллюстрируемого графиками фиг.2 (а, б). В частности, средневзвешенное значение частот спектра Fcp1 и Fcp2 (фиг.2) соответствуют: Fcp1=170 Гц, Fср2=6 Гц.

При стационарном сейсмическом фоне спектры сигналов Ax(t), Ay(t) по координатам (х, у) отличаются в третьем знаке, поэтому ; или Q=45°. При появлении в сейсмическом фоне регулярной низкочастотной составляющей спектры сигналов существенно различаются и зависят от взаимной ориентации источника сейсмического процесса и системы координат сейсмостанций. В инфразвуковом диапазоне разница спектров наблюдается в первом знаке и достигает единиц герц. Проводилась апостериорная обработка сейсмограмм состоявшихся землетрясений, хранящихся в базе Камчатского Геофизического полигона РАН. Расчетные значения спектров Фурье соответствовали:

Fx1=18 Гц; Fу1=20 Гц; Fx2=15 Гц; Fу2=18,5 Гц.

что однозначно указывает на начало сейсмического процесса.

При измеренных значениях спектров, расчетный период колебаний сейсмического процесса составил:

повторный расчет периода через 2 часа наблюдений T2=42 ms;

параметр сейсмического процесса:

Ожидаемое время удара:

Расчет интеграла от трансцендентной функции приведен численными методами. Результаты расчетов представлены таблицей. Для рассмотренного случая ожидаемая магнитуда М=5,7.

Результаты численного расчета параметров сейсмического процесса и магнитуды ожидаемого удара.
Параметр b Максимальный период, Tmax, ч Время существования предвестника ty, ч Ожидаемая магнитуда, М
7*10-2 1,44 5,2 5
6*10-2 1,7 9,1 5,5
5,6*10-2 2,2 14 5,7
5*10-2 2,4 18 6
4*10-2 2,6 24 6,25
2*10-2 3,2 62 7
1,5*10-2 5,3 115 7,5
1*10-2 7,2 204 8
0,7*10-2 8,7 316 9

Как следует из расчетной таблицы, форшоки и афтершоки имеют малый период колебаний. Мощные землетрясения, с магнитудой более 7 баллов, имеют существенные периоды колебания литосферных волн (3,2…8,7 час), что не позволяет существующими средствами их достоверно измерить [в соответствии с первым законом Ньютона, находясь внутри инерциальной системы, никакими средствами нельзя определить, находится ли система в покое или равномерном прямолинейном движении].

Заявленный способ позволяет, путем измерений спектра сейсмического фона в инфразвуковом диапазоне, расширить интервал упреждающего прогноза до нескольких суток, а вычислением времени существования предвестника достоверно определить и магнитуду ожидаемого сейсмического удара.

Способ краткосрочного прогнозирования землетрясений, включающий регистрацию сейсмического фона в виде дискретных цифровых отсчетов амплитуд сигналов во взаимно ортогональных плоскостях Ax(t), Ay(t) в двух разнесенных на измерительной базе пунктах, оси чувствительности которых по координате х ориентируют по направлению базы, обработку зарегистрированных сигналов расчетом спектра Фурье от последовательности выборок измерений, отличающийся тем, что вычисляют одномоментные спектры Фурье ортогональных сигналов Fx, Fy для каждого из пунктов, определяют направление на фазовый фронт сейсмического фона каждого из пунктовотождествляет момент начала сейсмического процесса с условием Q1≠Q2, гипоцентр которого находят как точку пересечений лучей, исходящих из начала координат пунктов под углами Q1 и Q2; находят период Т сейсмических волн для каждого момента времени t какпо зависимости периода (Т) механических колебаний от колебательной массы (m), коэффициента жесткости земной коры (к), углового ускорения А·ω2 получают функцию плотности распределения вероятности от относительной скорости изменения периода и аналитическое выражение для функции изменения периода T(t)=ebt, рассчитывают время сейсмического удара от момента начала сейсмического процессаи магнитуду удара из соотношения lgty[сут]=0,54M-3,37, где b - расчетный параметр наблюдаемого сейсмического процесса Δt=t2-t1 - интервал времени между двумя измерениями периода Т; Tmax - максимальная длительность периода сейсмических волн наблюдаемого процесса, ч.

www.findpatent.ru