Электрооптические системы. Инфракрасные системы формирования изображения (VIR), страница 4

дистанционными системами, находят широкое применение. Большинство изображений легко интерпретируется, так как они сделаны в различимом человеческим глазом спектре. Поскольку дистанционные системы похожи на фотографические, то изображения, полученные ими, применяются в тех же отраслях. Важно отметить, что изображения получают уже в течение многих лет и поэтому можно осуществлять мониторинг изменений тех или иных процессов на поверхности Земли и в ее атмосфере.

Большая часть изображений используется в картографии. Фиксируются половодья, изменения границ водных объектов, состояние вулканов, площадь снежного покрова, состояние льдов, положение береговой линии, границы лесов и сельскохозяйственных угодий, наличие пожаров и т. д. Масштаб карт, получаемых с помощью изображений от дистанционных систем, зависит от разрешающей способности системы и отражательной способности объекта. Поэтому изображения объектов с низкой отражательной способностью в видимом спектре, например воды или снега, как правило, получают в инфракрасном спектре.

В случаях, допустим, когда требуется определить глубину водоема, используется метод сравнения отражательной способности в различных спектрах. В этом методе используется параметр, называемый коэффициентом затухания. Сначала получают изображения в разных диапазонах: как правило, это зеленый и инфракрасный свет. Далее определяются отражательные способности для каждого света и вычисляется коэффициент затухания. В каждой системе предварительно осуществляется калибровка коэффициента затухания. В результате определяется требуемый размер. Следует отметить, что в случае с водными массивами некоторые факторы, например фитопланктон, искажают отражательную способность воды.

Кроме картографии самую большую потребность в изображениях, полученных дистанционными системами, проявляет метеорология. Благодаря таким изображениям эта наука достигла выдающихся успехов.

Поправки на влияние атмосферы

Главной сложностью в получении дистанционными системами качественного изображения являются эффекты при распространении световых волн в атмосфере Земли. Если бы не было атмосферы, то определить отражательную способность поверхности Земли было бы просто. Достаточно было бы определить освещенность и геометрические параметры. Однако присутствие атмосферы значительно усложняет зависимость между солнечным излучением и излучением, определяемым датчиком, как схематично показано на рис. 6.10. На этой схеме луч А представляет прямую освещенность поверхности солнцем, луч В показывает, что поверхность может освещаться рассеянным атмосферой светом. Лучи С и Е указывают возможные направления рассеянного поверхностью света. При этом С может рассеяться обратно на поверхность. Луч D попадает прямо на датчик; луч Е после рассеивания в атмосфере тоже попадает на датчик. И наконец, луч F показывает, что часть солнечного света может рассеяться в атмосфере прямо на датчик. Таким образом, только лучи А и D представляют простой, без атмосферы, случай. А остальные лучи являются следствием рассеивания в атмосфере. Следует отметить, что в бортовых аэросистемах такое влияние атмосферы меньше, чем в спутниковых системах.

Корректировка параметров изображения с учетом влияния атмосферы на распространение света осуществляется тремя способами (см. п. 10.4). Физическая основа всех методов одна и та же — она проиллюстрирована на рис. 6.10. Первый метод — это метод математического моделирования. Рассеивание в атмосфере и параметры поглощения вычисляются с помощью компьютерных программ. Самыми популярными являются программы LOWTRAN и MODTRAN. Исходными данными служат метеорологические показатели, сезонные и географические параметры. Следует отметить, что определить некоторые характеристики атмосферы, например аэрозольные (см. п. 4.3), очень трудно.