pimiПриборы и методы измеренийDevices and Methods of Measurements2220-95062414-0473BNTU10.21122/2220-9506-2023-14-1-62-70pimi-810Research ArticleМетоды измерений, контроля, диагностикиMethods of measurements, monitoring, diagnosticsВидеоспектральные методы и средства мониторинга контролируемых параметров лесных пожаров и аварий, связанных с разливом нефтепродуктовVideo Spectral Methods and Tools for Monitoring of Controlled Parameters of Forest Fires and Oil Spill AccidentsСизиковА. С.SizikovA. S.

Адрес для переписки:Сизиков А.С. –НИИ пожарной безопасности и проблем чрезвычайных ситуаций МЧС Республики Беларусь,ул. Солтыса, 183а, г. Минск 220046, Беларусь e-mail: aquarey@yandex.ru

Address for correspondence:Sizikov A.S. – The Ministry for Emergency Situations of the Republic of Belarus, Research Institute of Fire Safety and Emergencies,str. Soltysa, 183а, Minsk 220046, Belaruse-mail: aquarey@yandex.ru

aquarey@yandex.ruБеляевЮ. В.BelyaevY. V.

ул. Курчатова, 7, г. Минск 220045

ЦикманИ. М.TsykmanI. M.

ул. Курчатова, 7, г. Минск 220045

ПопковА. П.PopkovA. P.

ул. Курчатова, 7, г. Минск 220045

Научно-исследовательский институт пожарной безопасности и проблем чрезвычайных ситуаций Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики БеларусьРоссияThe Ministry for Emergency Situations of the Republic of Belarus, Research Institute of Fire Safety and EmergenciesRussian FederationИнститут прикладных физических проблем имени А.Н. Севченко Белорусского государственного университетаРоссияA.N. Sevchenko Institute of Applied Physical Problems of Belarusian State UniversityRussian Federation2023070420231416270Copyright © Сизиков А.С., Беляев Ю.В., Цикман И.М., Попков А.П., 20232023Сизиков А.С., Беляев Ю.В., Цикман И.М., Попков А.П.Sizikov A.S., Belyaev Y.V., Tsykman I.M., Popkov A.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://pimi.bntu.by/jour/article/view/810

В статье приведены основные результаты создания комплекса «Визир» для измерений двунаправленных спектрополяризационных коэффициентов отражения и яркости природных и искусственных объектов, указаны его назначение, состав и основные технические параметры.Рассмотрены результаты спектрально-поляризационных исследований характеристик образцов, имитирующих объекты (загрязнения) чрезвычайных ситуаций природного (лесные пожары) и техногенного (разлив нефтепродуктов) характера, выполненных на данном комплексе с использованием поляризационных насадок при различных условиях (углах освещения, наблюдения, концентрации загрязняющих веществ, времени, прошедшем после загрязнения, степени термического повреждения древесины). Использование полученных результатов позволяет до 2-х раз повысить точность идентификации объектов мониторинга зон чрезвычайных ситуаций.Изложены основные положения двух разработанных методик. Первая – методика определения контролируемых параметров лесных пожаров посредством авиационного мониторинга, позволяющая в диапазоне длин волн от 0,5 мкм до 0,7 мкм регистрировать максимальные значения степени поляризации отражённого излучения для гари 30–40 % и для горельника 15–20 %. Вторая – методика определения контролируемых параметров техногенных чрезвычайных ситуаций, связанных с разливом нефтепродуктов, посредством авиационного мониторинга, позволяющая регистрировать максимальные значения степени поляризации нефтяного разлива на воде: 40–50 % при оптимальных углах наблюдения, близких к зеркальным по отношению к углу падения солнечного излучения.Разработанные методики внедрены в деятельность Министерства чрезвычайных ситуаций Республики Беларусь для принятия правильных управленческих решений по ликвидации чрезвычайных ситуаций и их последствий.

The main results of the creation of the domestic complex “Vizir” for measuring bidirectional spectropolarization reflection coefficients and brightness of natural and artificial objects were presented in the article. Its purpose, composition and main technical parameters were indicated.

Spectral-polarization studies of the characteristics of samples that simulates objects (pollution) of natural (forest fires) and man-made (oil spills) emergencies were performed with the help of complex “Vizir” using polarizing nozzles under various conditions (angles of illumination, observation, pollution concentration, the time that passed since the contamination, the degree of wood thermal damage). The results of studies made it possible to increase the accuracy of identification of monitoring objects in emergency zones up to two times.

The main provisions of the two developed methods were outlined. The first method was methodology for determination of the controlled parameters of forest fires by means of aviation monitoring, which makes it possible to record the maximum values of the degree of polarization of reflected radiation for coal 30–40 % and for semi-coal 15–20 % in the wavelength range from 0.5 to 0.7 μm. The second one was methodology for determination of the controlled parameters of man-made emergencies with oil spills by means of aviation monitoring, which makes it possible to record the maximum values of the degree of polarization of an oil spill on water: 40–50 % at optimal view angles close to specular in relation to the angle of solar radiation incidence.

The developed methods were introduced into the activities of the Ministry for Emergency Situations of the Republic of Belarus to make the right management decisions to eliminate emergency situations and their consequences.

мониторингчрезвычайные ситуацииспектральные характеристикиmonitoringemergency situationsspectral characteristicsReferencesБеляев Б.И. Оптическое дистанционное зондирование / Б.И. Беляев, Л.В. Катковский. – Минск: БГУ, 2006. – 455 c.Belyaev B.I., Katkovsky L.V. Optical remote sensing. Minsk: BSU, 2006, 455 p.ГОСТ 17.6.1.01-83. «Охрана природы. Охрана и защита лесов. Термины и определения».GOST 17.6.1.01-83. Protection of Nature. Protection and protection of forests. Terms and Definitions.Волокитина А.В. Методические аспекты характеристики лесных участков после пожара / А.В. Волокитина // Вестник Томского государственного университета. Биология. ‒ 2015. ‒ № 3. ‒ С. 84‒ 98. DOI: 10.17223/19988591/31/7Volokitina A.V. Methodological aspects of the characteristics of forest areas after the fire. Bulletin of the Tomsk State University. Biology, 2015, no. 3, pp. 84‒98 (in Russian). DOI: 10.17223/19988591/31/7Stefan Sandmeier, Willy Sandmeier, Klaus I. Itten, Michael E. Schaepman and Tobias W. Kellenberger. The Swiss Field-Goniometer System (FIGOS) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.geo.uzh.ch/fileadmin/files/content/abteilungen/rsl1/Spe1995/IGARSS95.pdf (дата доступа: 19.01.2018).Stefan Sandmeier, Willy Sandmeier, Klaus I. Itten, Michael E. Schaepman, Tobias W. Kellenberger. The Swiss Field-Goniometer System (FIGOS) [Electronic resource]. Available at: http://www.geo.uzh.ch/fileadmin/files/content/abteilungen/rsl1/Spe1995/IGARSS95.pdf (accessed: 19.01.2018).Gonio Radiometric Spectrometer System (GRASS) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.npl.co.uk/science-technology/earth-observation-climate/facilities/gonio-radiometric-spectrometer-system-grass (дата доступа: 19.01.2018).Gonio Radiometric Spectrometer System (GRASS) [Electronic resource]. Available at: http://www. npl.co.uk/science-technology/earth-observation-climate/facilities/gonio-radiometric-spectrometer-system-grass (accessed: 19.01.2018).Pegrum-Browning H., Fox N., Milton E. The NPL Gonio RAdiometric Spectrometer System (GRASS). Proceedings of the remote sensing and photogrammetry society conference 2008 “Measuring change in the Earth system”. University of Exeter, 15-17 September 2008 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://eprints. soton.ac.uk/63464/1/81_63-81-NPL-GRASS.pdf (дата доступа: 19.01.2018).Pegrum-Browning H., Fox N., Milton, E. The NPL Gonio RAdiometric Spectrometer System (GRASS). Proceedings of the remote sensing and photogrammetry society conference 2008 “Measuring change in the Earth system”. University of Exeter 15‒17 September 2008 [Electronic resource]. Available at: http://eprints.soton. ac.uk/63464/1/81_63-81-NPL-GRASS.pdf (accessed: 19.01.2018).Peter P.J. Roosjen, Jan G.P.W. Clevers, Harm M. Bartholomeus, Michael E. Schaepman, Gabriela Schaepman-Strub, Henk Jalink, Rob van der Schoor, Arjan de Jong. A Laboratory Goniometer System for Measuring Reflectance and Emittance Anisotropy. Article (PDF Available) in Sensors 12(12):17358-71 December 2012 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.researchgate.net/publication/235740443_A_Laboratory_Goniometer_System_for_Measuring_Reflectance_and_Emittance_Anisotropy (дата доступа: 19.01.2018).Peter P.J. Roosjen, Jan G.P.W. Clevers, Harm M. Bartholomeus, Michael E. Schaepman, Gabriela Schaepman-Strub, Henk Jalink, Rob van der Schoor, Arjan de Jong. A Laboratory Goniometer System for Measuring Reflectance and Emittance Anisotropy. Article (PDF Available) in Sensors 12(12):17358-71 December 2012 [Electronic resource]. Available at: https://www.researchgate.net/publication/235740443_A_Laboratory_Goniometer_System_for_Measuring_Reflectance_and_Emittance_Anisotropy (accessed: 19.01.2018).Сизиков А.С. Создание отечественного комплекса «Визир» для измерений двунаправленных спектрополяризационных коэффициентов отражения и яркости природных и искусственных объектов / А.С. Сизиков, Ю.В. Беляев, И.М. Цикман // CNBOP «Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza / Safety & Fire Technique». – 2018. – № 2(50) – С. 28–37. DOI:10.12845/bitp.50.2.2018.2Sizikov A.S., Belyaev Yu.V., Tsikman I.M. Creation of the domestic complex “Vizir” for measurements of bidirectional spectropolarization reflection coefficients and brightness of natural and artificial objects. CNBOP “Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza. Safety & Fire Technique”, 2018, vol. 50, iss. 2, pp. 28–37. DOI:10.12845/bitp.50.2.2018.2Комплекс для измерений двунаправленных спектрополяризационных коэффициентов отражения и яркости природных и искусственных объектов: пат. 11965 Респ. Беларусь, МПК G 01J 3/02 (2006.01) / Б.И. Беляев, Ю.В. Беляев, И.М. Цикман, А.С. Сизиков; заявитель: НИИ ПБиЧС МЧС Республики Беларусь, НИИ ПФП им. А.Н. Севченко БГУ № u 20180268; заявл. 12.10.2018; опубл. 01.02.2019 // Афiцыйны бюл. / Нац. цэнтр iнтэлектуал. уласнасцi. – 2019. – № 2(127). – С. 188–189.Belyaev B.I., Belyaev Yu.V., Tsikman I.M., Sizikov A.S. Complex for measuring bidirectional spectropolarization reflection coefficients and brightness of natural and artificial objects: Pat. 11965 Rep. Belarus, IPC G 01J 3/02 (2006.01); applicant: NII PBiChS Ministry of Emergency Situations of the Republic of Belarus, NII PFP them. A.N. Sevchenko BSU. No. u 20180268; dec. 10/12/2018; publ. 02/01/2019 // Official Bull. / Nat. intellectual property center, 2019, no. 2(127), pp. 188‒189..Сизиков А.С. Определение спектрополяризационных характеристик загрязнений поверхности Земли, возникающих вследствие чрезвычайных ситуаций, с помощью измерительного комплекса «ВИЗИР» / А.С. Сизиков [и др.] // Чрезвычайные ситуации: предупреждение и ликвидация. – 2019. – № 2(46) – С. 102–116.Sizikov A.S., Beliaev Y.V., Tsykman I.M., Bruchkouskaya S.I. Determination of Spectropolarization Characteristics of the Earth's Surface Pollution Arising as a Result of Emergencies Using the VIZIR Measuring Complex. Emergency situations: prevention and liquidation, 2019, no. 2(46), pp. 102–116 (in Russian).Есин Н.И. Динамика нефтяного пятна при его растекании по водной поверхности / Н.И. Есин, Н.Н. Загриценко, Э.Н. Потетюнко // Успехи современного естествознания. ‒ 2009. ‒ № 10. ‒ С. 43‒45.Esin N.I., Zagritsenko N.N., Potetyunko E.N. Dynamics of an oil slick as it spreads over the water surface. Successes of modern natural science, 2009, no. 10, pp. 43‒45 (in Russian).Оптико-физические средства исследования океана // Под ред. Е.Г. Пащенко. ‒ Л.: Судостроение, 1984. ‒ 264 с.Optical-Physical Means of Ocean Research, Ed. E.G. Pashchenko. L .: Shipbuilding Publ., 1984, 264 p.Шевелева Т.Ю. Интерференционные методы обнаружения и измерения толщины нефтяной пленки на море // Оптика моря и атмосферы. ‒ JL: ГОИ, 1988. ‒ С. 443‒444.Sheveleva T.Yu. Interference methods for detecting and measuring the thickness of an oil film at sea. Optics of the Sea and Atmosphere. JL: GOI, 1988, pp. 443‒444 (in Russian).Жевлаков А.П. Дистанционное измерение толщины пленки нефтепродуктов на поверхности воды с использованием эксимерного лазера / А.П. Жевлаков [и др.] // Известия Академии наук. Серия физическая. ‒ 1994. ‒ Т. 58. ‒ № 2. ‒ С. 175‒179.Zhevlakov A.P., Leshchenko D.O., Pakkonen S.A. Remote measurement of oil film thickness on water surface using an excimer laser. Proceedings of the Academy of Sciences. Physical series, 1994, vol. 58, no. 2, pp. 175‒179 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.