Лазерный моноимпульсный флуоресцентный метод мониторинга нефтяных загрязнений

Исследованы возможности использования лазерного моноимпульсного флуоресцентного метода в задаче дистанционного зондирования утечек нефтепроводов и обнаружения нефтяных загрязнений на земной поверхности. Показано, что использование для анализа регистрируемого флуоресцентного сигнала от земной поверхности метода поиска квазирешений позволяет при погрешности измерений 1,5 % удовлетворительно (с погрешностью 20...30 %) восстанавливать пространственное распределение эффективного квантового выхода флуоресценции зондируемой поверхности в секторе обзора приемной оптической системы лидара. Анализ этого распределения дает возможность определить местоположение участков земной поверхности с высоким уровнем лазерно-индуцированной флуоресценции. Использование метода роя для поиска квазирешений позволяет сократить время вычислений по сравнению с методом полного перебора. При регистрации лазерно-индуцированной флуоресценции в нескольких спектральных диапазонах можно решить задачу идентификации --- определить на земной поверхности участки с нефтяным загрязнением

Работа выполнена при поддержке Минобрнауки России (грант № 13.7377.2017/БЧ)

Литература

[1] Медведев Е.М., Данилин И.М., Мельников С.Р. Лазерная локация Земли и леса. М.: Геолидар, Геоскосмос; Красноярск: Институт леса им. В.Н. Сукачёва СО РАН, 2007. 230 с.

[2] Сазонникова Н.А. Повышение эффективности обнаружения при лазерном зондировании поверхности // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2009. № 3-2 (19). С. 219–226.

[3] Козинцев В.И., Орлов В.М., Белов М.Л., Городничев В.А., Стрелков Б.В. Оптико-электронные системы экологического мониторинга природной среды. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 528 c.

[4] Zhang J., Hoffman A., Kane A., Lewis J. Development of pipeline leak detection technologies // 10th Int. Pipeline Conf. Vol. 1. Design and Construction; Environment; Pipeline Automation and Measurement. Calgary, Alberta, Canada, 2014. P. 1–8.

[5] Measures R.M. Laser remote sensing. Fundamentals and applications. Krieger Publishing Company, 1992. 510 р.

[6] Экспериментальные исследования спектров флуоресценции природных образований и нефтяных загрязнений / Ю.В. Федотов, О.А. Матросова, М.Л. Белов, В.А. Городничев, В.И. Козинцев // Наука и образование: научное издание. 2011. № 11.

[7] Patsayeva S., Yuzhakov V., Varlamov V., et al. Laser spectroscopy of mineral oils on the water surface // EARSeL Proceeding. 2000. No. 1. P. 106–114.

[8] Матросова О.А. Методы контроля нефтяных загрязнений земной поверхности, основанные на явлении лазерно-индуцированной флуоресценции. Дисc. … канд. техн. наук. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013. 178 с.

[9] Гришин А.И., Матвиенко Г.Г., Харченко О.В., Тимофеев В.И. Исследование флуоре-сценции растений при возбуждении излучением второй гармоники YАG:Nd-лазeра // Оптика атмосферы и океана. 1997. Т. 10. № 7. С. 806–812.

[10] Основы импульсной лазерной локации / В.И. Козинцев, М.Л. Белов, В.М. Орлов, В.А. Городничев, Б.В. Стрелков. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. 572 с.

[11] Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. М.: Наука, 1979. 288 с.

[12] Воскобойников Ю.Э., Преображенский Н.Г., Седельников А.Н. Математическая обработка эксперимента в молекулярной газодинамике. Новосибирск: Наука, 1984. 238 с.

[13] Карпенко А.П. Современные алгоритмы поисковой оптимизации. Алгоритмы, вдохновленные природой. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. 446 с.

[14] Федотов Ю.В., Матросова О.А., Белов М.Л., Городничев В.А. Метод обнаружения нефтяных загрязнений на земной поверхности, основанный на регистрации флуоресцентного излучения в трех узких спектральных диапазонах // Оптика атмосферы и океана. 2013. Т. 26. № 3. С. 208–212.