Крыши, рушащиеся под сильным снегопадом, мини-лавины в городах и внезапные наводнения - это лишь некоторые из зимних головных болей, которые можно было бы решить, если бы был лучший способ отслеживать снежный покров. Имея это в виду, аспирант Мохамед Карим Эль Уфир, научный сотрудник Анас Эль Алем и профессор Карем Чокмани из Национального института научных исследований (INRS) работают над датчиком, который может ежедневно отслеживать глубину снега. Результаты их исследования этой технологии, использующей инфракрасное излучение, были опубликованы в журнале Remote Sensing.
Снег - это факт жизни в Квебеке и повсюду в Канаде. Но это сложно отследить. «Традиционный метод заключается в взятии проб снега, но он становится трудоемким и дорогим, когда вам приходится путешествовать по большой территории. По понятным логистическим причинам измерения проводятся только раз в две недели», - сказал профессор Чокмани. Благодаря более частому и точному отслеживанию мы будем знать, когда пора очищать крышу от снега, а также сможем определить, достиг ли растаявший снег максимального объема и представляет ли он опасность наводнения.
Прототип в разработке
Исследовательская группа планирует создать недорогой прототип датчика в ближайшие несколько месяцев. Устройство будет измерять плотность снега в зависимости от глубины каждый день.
Профессор Чокмани сказал, что этот более дешевый тип датчика позволит охватить большую площадь при снижении затрат на поездки и оплату труда. Зонд нужно установить только один раз и подключить к спутнику через мобильный телефон для удобного сбора данных. Данные обрабатываются с использованием алгоритма, разработанного с помощью облачных вычислений, и результаты отправляются пользователям в режиме реального времени. Также планируется использовать солнечную энергию для питания устройства.
Плотность и слои
На рынке доступны и другие датчики, но большинство из них тяжелые и дорогие. Обычно они измеряют только общую плотность снега, а не плотность по слоям. «Снег оседает слоями разной плотности, и эти слои со временем меняются. Очень важно иметь данные для всех слоев снега, особенно для лавин», - пояснил профессор Чокамани, специалист по дистанционному зондированию.
Поскольку спектральные характеристики снега связаны с его плотностью, команда INRS разработала сенсорную технологию, использующую коэффициент отражения инфракрасного излучения. Однако, по словам профессора Чокамани, один и тот же индекс может быть связан с различной плотностью в зависимости от возраста снега.
В предыдущем исследовании команда показала, как классифицировать снег по возрасту. Этот метод компенсирует любую неоднозначную ссылку. «Свежий снег имеет мелкие зерна, которые рассеивают инфракрасное излучение. По мере старения снег образует более крупные скопления, и его спектральное поведение меняется. Разделяя снег на категории, мы можем определить его точную плотность, потому что связь становится однозначной», - пояснил профессор Чокмани. Это исследование обещает улучшить управление зимой в Квебеке.