http://nachodki.ru/

lidar2

Разработан в ИОРАН для экспрессных высокопроизводительных измерений концентраций хлорофилла, органики и взвеси в приповерхностном слое любых водоемов, а также для обнаружения загрязнений акваторий нефтепродуктами, фенолами, канализационными отходами, сельскохозяйственными стоковыми водами и другими органическими веществами.

Лидар устанавливается на любом плавсредстве или монтируется стационарно на надводных конструкциях. Работает в автоматическом режиме, частота импульсов зондирования среды 2 Гц, что позволяет при использовании маломерного скоростного судна оперативно обследовать водоем на предмет загрязнений органического антропогенного характера, дать количественную оценку загрязнению, оконтурить зону распространения загрязнения, а также во многих случаях определить его источник.


Диапазоны измеряемых величин:

Концентрация хлорофилла «а», мг/м3 0,01÷400
Концентрация общего органического углерода, мг/м3 0,1÷100
Содержание взвеси, мг/л 0,1÷500
Толщина слоя зондирования (функция мутности), м 0,1-10

 

Принцип действия

Лидар размещается на борту судна (катера) в его носовой части либо стационарно на береговых конструкциях; зондирующий луч направлен на поверхность воды под углом 10-45 к вертикали. Вошедший в воду лазерный ультрафиолетовый импульс (355 нм) вызывает флуоресценцию органики, находящейся на поверхности (нефтяная пленка) и органики, растворенной в толще воды. Флуоресцентное излучение, проявляющееся в спектральном диапазоне 400-700 нм, принимается и анализируется в спектрофотометрическом блоке лидара. Уровень принятого сигнала флуоресценции, пропорциональный концентрации органических веществ, сигнал упругого рассеяния назад лазерного импульса, а также реперный сигнал комбинационного рассеяния воды регистрируются, запоминаются и анализируются, а также отображаются в реальном времени на экране ноутбука.

УФЛ-9 полностью автоматизирован, управление работой прибора и запись данных измерений осуществляется с помощью программного интерфейса. Оперативная информация и результаты зондирования обрабатываются в соответствии с разработанной методикой и отображаются на экране монитора.


 Практические применения прибора

  1. Высокопроизводительное исследование приповерхностного слоя на предмет пространственной изменчивости концентраций хлорофилла «а», органических веществ в растворенном и взвешенном состоянии и минеральной взвеси. Проведена калибровка лидара во множестве соленых и пресноводных бассейнах по данным пробоотбора, получены высокие корреляционные зависимости
  2. Мониторинг источников загрязнения моря и пресных акваторий, оперативное оконтуривание зоны загрязнения
  3. Оперативный контроль с борта катера количества нефтепродуктов, остающихся на морской поверхности в процессе очистки акватории от нефтяного загрязнения
  4. Обнаружение слабых утечек нефтепродуктов из трубопроводов, а также с нефтяных терминалов и буровых платформ
  5. Возможно использование лидара для контроля чистоты пляжей, а также других поверхностей суши для обнаружения малых утечек нефтепродуктов из нефтетрубопроводов, работа с низколетящих авианосителей

 
Основные параметры лидара УФЛ-9:

Длина волны лазера – 355, 532 нм
Частота зондирования – 2 Гц
Энергия зондирующего импульса – 1,5 мДж
Длительность зондирующего импульса – 6 нс
Входная апертура приемника – 140 мм
Диапазон дальностей работы – 2 – 30 м
Спектральные каналы – 355, 385, 404, 424, 440, 460, 497, 550, 620, 651, 685 нм
Вес прибора, габариты – 35 кг, 700x500x230 мм
Электропитание – AC 110-220V
Работа лидара полностью автоматизирована, обслуживается одним оператором
GPS-привязка каждого лазерного импульса
Работа в режиме «разреза» - квазинепрерывное измерение всех параметров с частотой 2 Гц
Габариты позволяют использовать лидар как с надувной лодки, так и с борта океанского судна

Основные публикации:

  1. Пелевин В.В., Завьялов П.О., Беляев Н.А., Коновалов Б.В., Кравчишина М.Д., Мошаров С.А. Пространственная изменчивость концентраций хлорофилла “а”, растворенного органического вещества и взвеси в поверхностном слое Карского моря в сентябре 2011г. по лидарным данным // Океанология – 2017. – 57, 1. – С.1-11. http://land.ocean.ru/images/publications/2017/Okean1701013PelevinLO.pdf
  2. Palmer S.C., Pelevin V.V., Goncharenko I.V. et al. Ultraviolet Fluorescence LiDAR (UFL) as a Measurement Tool for Water Quality Parameters in Turbid Lake Conditions // Remote Sens – 2013. – 5. – С.4405-4422. http://www.mdpi.com/2072-4292/5/9/4405
  3. Pelevin V., Zavialov P., Konovalov B., Zlinszky A., Palmer S., Toth V., Goncharenko I., Khymchenko L., Osokina V. Measurements with high spatial resolution of chlorophyll-a, CDOM and total suspended matter in coastal zones and inland water bodies by the portable UFL lidar. // Proceedings of 35th EARSeL Symposium, 2015. http://www.earsel.org/symposia/2015-symposium-Stockholm/pdf/proceedings/Pelevin.pdf
  4. Pelevin V., Zlinszky A., Khimchenko E. & Toth V. Ground truth data on chlorophyll-a, chromophoric dissolved organic matter and suspended sediment concentrations in the upper water layer as obtained by LIF lidar at high spatial resolution // Remote Sens – 2017. http://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/01431161.2016.1274446
  5. Н.А. Айбулатов, П.О. Завьялов, В.В. Пелевин. Функционирование природных и природно-технических систем. http://land.ocean.ru/images/publications/2008/GeoEcology_2008.pdf