RAS Chemistry & Material ScienceХимическая физика Advances in Chemical Physics

  • ISSN (Print) 0207-401X
  • ISSN (Online) 3034-6126

METHOD FOR EVALUATING THE EFFICIENCY OF HYPERSPECTRAL IMAGING INSTRUMENTATION FOR DETECTING GAS CLOUDS AND PLUMES

PII
S3034612625120102-1
DOI
10.7868/S3034612625120102
Publication type
Article
Status
Published
Authors
Volume/ Edition
Volume 44 / Issue number 12
Pages
90-108
Abstract
The releases of toxic or explosive gases have a negative impact on the environment and pose a serious threat to the life and health of industrial workers, as well as to the population living in areas adjacent to the industrial facilities. Modern technologies make it possible to remotely and promptly detect such threats, thereby preventing potential accidents and disasters. This work presents a novel methodology for simulating the detection of a gas cloud resulting from a leak at an industrial infrastructure line under open atmospheric conditions. The approach includes the synthesis of observation scenarios in the radiation wavelength range of 300–2500 nm, taking into account the peculiarities of its detection utilizing hyperspectral imaging instrumentation (HSI). Using the example of sulfur dioxide leak detection via a neural network algorithm based on a Siamese neural network, it has been demonstrated that an SO cloud can be remotely identified using HSI operating in the 330–700 nm range with a spectral resolution of 1 nm.
Keywords
гиперспектральная аппаратура спектральное разрешение дистанционное обнаружение утечек газов моделирование методика оценки эффективности сечение молекулярного поглощения гауссова модель рассеивания модель Паскуилла—Гиффорда синтезирование данных нейросетевые алгоритмы сиамская нейронная сеть
Date of publication
03.03.2026
Year of publication
2026
Number of purchasers
0
Views
54

References

  1. 1. Голубков Г.В., Григорьев Г.Ю., Набиев Ш.Ш. и др.// Хим. физика. 2018. Т. 37. № 10. С. 47. https://doi.org/10.1134/S0207401X18090054
  2. 2. Голяк Ил.С., Анфимов Д.Р., Винтайкин И.Б. и др. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 4. C. 3. https://doi.org/10.31857/S0207401X23040088
  3. 3. Fufurin I.L., Golyak I.S., Golyak I.S. et al. // Russ. J. Phys. Chem. B. 2025. V. 19. № 3. P. 674. https://doi.org/10.1134/S199079312570040X
  4. 4. Морозов А.Н., Табалин С.Е., Анфимов Д.Р. и др. // Хим. физика. 2024. Т. 43. № 6. С. 40. https://doi.org/10.31857/S0207401X24060052
  5. 5. Idoughi R., Vidal T.H.G., Foucher P.Y. et al. // J. Spectrosc. 2016. V. 2016. 5428762. https://doi.org/10.1155/2016/5428762
  6. 6. Родионов И.Д., Гоморев М.А., Родионова И.П. и др. // Хим. физика. 2024. Т. 43. № 10. С. 71. https://doi.org/10.31857/S0207401X24100069
  7. 7. Izmailova Y.A., Leontyev A.A., Vinogradov A.N. et al. // Atmosphere, Ionosphere, Safety. Proceedings of IX International Conference. Kaliningrad: Algomat, 2025. P. 209. https://doi.org/10.59043/978–5–6042044–9–8_209
  8. 8. Белов И.В., Беспалов М.С., Клочкова Л.В. и др. // Мат. моделирование. 1999. Т. 11. № 8. С. 52.
  9. 9. СТО Газпром 2-2.3-351-2009. Методические указания по проведению анализа риска для опасных производственных объектов газотранспортных предприятий. М.: ОАО “Газпром”, 2009.
  10. 10. Методика оценки последствий химических аварий (Методика “Токси-2.2”) // Методики оценки последствий аварий на опасных производственных объектах. М.: НТЦ Промышленная безопасность, 2002.
  11. 11. Монин А.С., Обухов А.М. // Тр. Геофиз. инст. АН СССР. 1954. Т. 24. № 151. С. 163.
  12. 12. Turner D.B. Practical guide to atmospheric dispersion modeling Texas: Trinity Consultants, Inc., 2007.
  13. 13. User’s Guide for the Industrial Source Complex (ISC3) Dispersion Model. Volumes I and II. Research Triangle Park: Office of Air Quality Planning and Standards, Emissions, Monitoring, and Analysis Division, 1995. EPA‑454/B‑95‑003a.
  14. 14. Napier B.A., Strenge D.L., Ramsdell J.V. GENII Version 2 Users Guide. 2012.
  15. 15. Hanna S.R., Briggs G.A., Hosker R.P. Handbook on atmospheric diffusion. Oak Ridge: Technical Information Center, U.S. Department of Energy, 1982. V. 11223. https://doi.org/10.2172/5591108
  16. 16. Turner D.B. Workbook of atmospheric dispersion estimates. Washington: U.S. Department of Health, Education, and Welfare, 1969.
  17. 17. Briggs G.A. // Plume Rise Predictions. Boston: American Meteorological Society, 1975. P. 59.
  18. 18. Berk A., Conforti P., Kennett R. et al. // Algorithms and Technologies for Multispectral, Hyperspectral, and Ultraspectral Imagery XX. 2014. V. 9088. 90880H. https://doi.org/10.1117/12.2050433
  19. 19. Базы данных ECOSTRESS [Электронный ресурс]. URL: https://ecostress.jpl.nasa.gov
  20. 20. Базы данных Института химии Макса Планка [Электронный ресурс]. URL: https://www.mpic.de
  21. 21. Lothian G.F. // Analyst. 1963. V. 88. P. 678.
  22. 22. Zhang X., Gao K., Wang J. et al. // Remote Sens. 2022. V. 14. № 5. P. 1260. https://doi.org/10.3390/rs14051260
  23. 23. Chen B., Liu L., Zou Z. et al.// Remote Sens. 2023. V. 15. № 13. 3223. https://doi.org/10.3390/rs15133223
  24. 24. Özdemir O.B., Koz A. // IEEE J. Sel. Top. Appl. Earth Obs. Remote Sens. 2023. V. 16. P. 1474. https://doi.org/10.1109/JSTARS.2023.3235781
  25. 25. Xiong Y., Wu K., Yu G. et al. // Sensors. 2022. V. 22. № 10. P. 3900. https://doi.org/10.3390/s22103900
  26. 26. Hermans C., Vandaele A.C., Fally S. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 2009. V. 110. № 9–10. P. 756. https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2009.01.031
  27. 27. Vandaele A.C., Hermans C., Fally S. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 2009. V. 110. № 18. P. 2115. https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2009.05.006
  28. 28. Whitehead R.F., De Mora S.J., Demers S. // The Effects of UV Radiation in the Marine Environment. Cambridge: Cambridge University Press, 2000. P. 1. https://doi.org/10.1017/CBO9780511535444.002
  29. 29. Vandaele A.C., Hermans C., Fally S. et al. // J. Geophys. Res. Atmos. 2002. V. 107. № D18. 4348. https://doi.org/10.1029/2001JD000971
  30. 30. Young I.A.K., Murray C., Blaum C.M. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2011. V. 13. № 33. P. 15318. https://doi.org/10.1039/c1cp21337g
  31. 31. Maistry N. // Proc. 19th Int. Sympos. High Voltage Engineering. Johannesburg: Univ. Witwatersrand, 2015. P. 1.
  32. 32. Manolakis D., Truslow E., Pieper M. et al.// IEEE Signal Process. Mag. 2014. V. 31. № 1. P. 24. https://doi.org/10.1109/MSP.2013.2278915
  33. 33. Vaughan W.M. // J. Air Waste Manage. Assoc. 1991. V. 41. № 11. P. 1489. https://doi.org/10.1080/10473289.1991.10466948
QR
Translate

Indexing

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Higher Attestation Commission

At the Ministry of Education and Science of the Russian Federation

Scopus

Scientific Electronic Library