Вопросы использования лидаров для контроля лесных пожаров в горных массивах

УДК

DOI:

Аннотация

Дан краткий обзор состояния организации лидарного контроля для обнаружения лесных пожаров в горной местности. Задачей оптимизации лидарного контроля является раннее обнаружение слабого дыма. Отмечено, что лесные пожары часто возникают
в ущельях или на склонах гор, а лидары, установленные на высотных точках, регистрируют лишь сильно ослабленный дым на фоне частично задымленного воздуха на склоне гор. При этом конфигурация местности играет значительную роль в формировании результирующего отношения сигнал/шум в горной местности. Общая эффективность работы лидарной системы обнаружения лесных пожаров зависит не только от отношения сигнал/шум на выходе системы обнаружения и ее быстродействия, но и от трехмерной конфигурации лесного массива, где проводится лидарный контроль. Целью статьи является анализ возможности выбора оптимального режима работы системы лидарного контроля и выработка на ее основе новой конфигурации сети лидарного контроля лесных пожаров в холмистой местности. Для выбора конфигурации сети контроля осуществлена оптимизация лидарного контроля возникновения лесных пожаров в ущелья горных массивов. Сформулировано ограничительное условие, наложенное на интегральное пропускание атмосферы по трассе наблюдений. Сформулирована и решена вариационная задача безусловной оптимизации с ограничением. Показано, что оптимальным режимом лидарного контроля возгорания лесов на горном ущелье является обеспечение обратной зависимости между пропусканием атмосферы и контролируемой дистанцией. Дана рекомендация по оптимальному построению лидарной системы контроля возникновения лесных пожаров в горных массивах.

Сведения об авторах

• © Дж. С. Мехтиев, канд. техн. наук, доц.
  
  Национальная академия авиации, Бина, 25-й км, г. Баку, Азербайджан, AZ1045; 
  e-mail: ekologiya.maa@mail.ru

Ключевые слова

Литература

1. Lavrov A., Utkin A.B., Vilar R., Conde O., Fajardo M., LO Silva, Pires M. Experimental and theoretical of forest fire detection by a portable eye-safe lidar operating at 1540 nm. // Proc. SPIE 04/2009; 7131:71312J. DOI: 10.11117/12.816515.
2. Porter J.N., Sharma S.K., Lienert B.R. Obtaining calibrated marine aerosol extinction measurements using horizontal lidar measurements, differential lidar-target measurements and a polar nephelometer // SPIE Meeting Proccedings. Japan. 2000.
3. Utkin A.B., Fernandes A., Simoes F., Lavrov A., Vilar R. Feasibility of forest-fire smoke detection using lidar // International Journal of Wildland Fire. 2013. N 12. Р. 159–166.
4. Utkin A.B., Fernandes A., Simoes F., Vilar R. Forest-fire detection by meansof 
5. lidar. http: // www.millpress.nl/chop/aboeks/ICFFR4/pdf/057.pdf
6. Utkin A.B., Lavrov A.V., Costa L., Simoes F., Vilar R. Detection of small forest fires by lidar // Applied Physics. 2002. B. 74. Р. 77–83, DOI:10.1007/s003400100772.

Ссылка на английскую версию:

UDC 630*432

Questions on Lidars Use for Control and Detection of Forest Fires in Mountainous Zones

J.S. Mekhtiyev, Candidate of Engineering, Associate Professor

National Aviation Academy, Bina, 25^th km, Azerbaijan, AZ10145, Baku; e-mail:
ekologiya.maa@mail.ru

The brief review of organization condition of lidar control for detection of forest fires in mountainous zones has given. It is noted, that the forest fires take place in ravines or flanks of hills, and as a result, lidars, installed at the elevated sites detects heavily attenuated smoke at the background of not clean but partly polluted air at the flanks of hills. The configuration of the locality plays a significant role in formation of resulting at the output of lidar system signal/noise ratio in mountainous zone. At the same time the total effectiveness of lidar system functioning depends on not only signal/noise ratio at the output of detection system and its quickness of operation, but also on 3D configuration of forest zone, where the lidar system should be installed. The aim of the article is analysis of possibility for selection of optimum operation regime of lidar control system and development on this basis the new configuration of net designated for lidar control of forest fires in mountainous zones. In order to choose the configuration of the control net the optimization of lidar detection of forest fires in ravines of mountainous zones is carried out. The aim of optimization of lidar control is earlier detection of weak smoke. The limitation condition applied to integral transmission of atmosphere on route of control is formulated. The variational task of non-conditional optimization with limitation is formulated and solved. It is shown, that the optimum regime of lidar control of forest fire at the ravines of mountainous zones is provision of inverse relation between atmospheric transmission and the controlled distance. The recommendations on optimum development of lidar system for control of forest fires in mountainous zones are given

Keywords: forest fires, lidar control, atmosphere, optimization, early detection, transmission.

REFERENCES

1. Lavrov A., Utkin A.B., Vilar R., Conde O., Fajardo M., LO Silva, Pires M. Experimental and theoretical of forest fire detection by a portable eye-safe lidar operating at 1540 nm. Proceedings SPIE 04/2009; 7131:71312J. DOI:10.11117/12.816515

2. Porter J.N., Sharma S.K., Lienert B.R. Obtaining calibrated marine aerosol extinction measurements using horizontal lidar measurements, differential lidar target measurements and a polar nephelometer. SPIE Meeting Proceedings, Japan 2000.

3. Utkin A.B., Fernandes A., Simoes F., Lavrov A., Vilar R. Feasibility of forest-fire smoke detection using lidar. International Journal of Wildland Fire, 2013, no. 12, pp. 159–166.

4. Utkin A.B., Fernandes A., Simoes F., Vilar R. Forest-fire detection by means of lidar. Available at: http: // www.millpress.nl/chop/aboeks/ICFFR4/pdf/057.pdf.

5. Utkin A.B., Lavrov A.V., Costa L., Simoes F., Vilar R. Detection of small forest fires by lidar. Applied Physics. 2002, B.74, pp. 77–83. DOI:10.1007/s003400100772.

Received on April 02, 2014