Спектральное разрешение ДЗЗ. С помощью каких технических процессов можно достичь максимального спектрального разрешения?

Спектральное разрешение определяется характерными интервалами длин волн электромагнитного спектра, к которым чувствительный датчик.
Наиболее широкое применение в методах ДЗЗ из космоса находит окно прозрачности, соответствующее оптическому диапазону (он также называется световым), объединяющему видимую (380...720 нм), ближнюю инфракрасную (720...1300 нм) и среднюю инфракрасную (1300...3000 нм) области. Использование коротковолнового участка видимой области спектра затруднено вследствие значительных вариаций пропускания атмосферы на этом спектральном интервале в зависимости от параметров ее состояния. Поэтому практически при ДЗЗ из космоса в оптическом диапазоне применяют спектральный интервал длин волн, превышающих 500 нм. В дальнем инфракрасном (ИК) диапазоне (3...1000 мкм) имеются только три относительно узких окнах прозрачности: 3...5 мкм, 8...14 мкм и 30...80 мкм, из которых пока в методах ДЗЗ из космоса используют только первые два. В ультракоротковолновом диапазоне радиоволн (1мм...10м) имеется относительно широкое окно прозрачности от 2 см до 10 м. В методах ДЗЗ из космоса применяют его коротковолновую часть (до 1м), называемую сверхвысокочастотным (СВЧ) диапазоном.Наиболее высокое спектральное разрешение достигается применением призм или дифракционных решеток.

5. Солнечный свет падает на неровную поверхность под углом 45◦ от нормали. Рассчитать Тя на длинах волн 4 и 10 мкм, при альбедо = 1.

ЕКЗАМЕНАЦІЙНИЙ БІЛЕТ № 4

1. Что понимают под углом Брюстера?
Это угол падения луча,при котором отраженный луч будет полностью поляризован. tg ƟB=n2. (3.34) n2 – вторая средаВеличина ƟB называется углом Брюстера. Поляризованное параллельно (вертикально) излучение, падающее на поверхность под углом Брюстера, не может быть отражено, а полностью проникает в среду. Следовательно, можно заключить, что произвольно поляризованное излучение, падающее под некоторым углом на границу между двумя средами, после отражения будет частично поляризованным, а если оно падает под углом Брюстера, то оно будет полностью плоско поляризованным.

2. Спектральное разрешение и чувствительность систем ДЗ в ИК диапазоне.
Чувствительность системы для определенной длины волны на излучение черного тела с температурой T вычисляется в соответствии с законом Планка: S=T/(L(λ)) * (∂L(λ))/∂T.Системы формирования изображения в тепловом инфракрасном диапазоне должны обладать высоким пространственным разрешением. На практике тепловой инфракрасный диапазон от 3 до 15 мкм делится фильтрами два канала шириной 1 мкм. Центры каналов располагаются на волнах 4 мкм и 10 мкм. Чувствительность в три раза больше на длине волны 4 мкм, чем чувствительность на длине волны 10 мкм. По этой причине для системы формирования изображения в тепловом инфракрасном диапазоне предпочтительней использовать диапазон от 3 до 5 мкм. Для черного тела при температуре 5800 К. спектральное излучение в 50 раз больше на длине волны 4 мкм, чем спектральное излучение на длине волны 10 мкм. Поэтому при измерениях на длине волны 4 мкм есть риск загрязнения измерений солнечным излучением. В результате измерения в дневное время лучше проводить на длине волны 8—14 мкм, а измерения в ночное время и измерения вулканов проводятся на длине волны 4 мкм.

3. Влияние атмосферы при применении систем ДЗ в видимом диапазоне.
Турбулентность влияет на разрешающую способность системы, а рассеивание атмосферы снижает контрастность изображения.Контрастность С всего изображения или его части определяется по формуле C=(L_max-L_min)/(L_max+L_min),где Lmax и Lmin — максимальная и минимальная освещенность объекта фотографирования. Поглощение излучения атмосферой уменьшает освещенность. Но атмосфера обладает собственным излучением, которое повышает освещенность объекта. Например освещенность поверхности Земли солнечным светом равна Es, Ea - освещенность собственным излучением атмосферы, Т — прозрачность атмосферы и r коэффициент отражения объекта. Тогда контрастность изображения без учета атмосферных явлений будет равна:C=(r_max-r_min)/(r_max+r_min).Прозрачность атмосферы за счет рассеивания уменьшит контрастность, а собственное излучение атмосферы увеличит ее. Таким образом, с учетом атмосферных явлений контрастность будет равна: c’=(r_max-r_min)/(r_max+r_min+(2E/(E_s T)). Из уравнения очевидно, что прозрачность атмосферы сильно влияет на контрастность изображения — маленькая прозрачность снижает ее. Кроме того прозрачность атмосферы разная для разных длин волны излучения — контрастность изображения будет выше для красного света и ниже для синего света. На прозрачность атмосферы влияет тропосферный аэрозольный слой, который может варьироваться от 0,1 до 1,0, изменяя прозрачность атмосферы от 0,9 до 0,4.

4. Отражательная способность реальных материалов в ближней ИК области.
Видимая и ближняя инфракрасная области

Видимая и ближняя инфракрасная области электромагнитного спектра в диапазоне от 0,4 до 2 мкм является наиболее важной для дистанционного зондирования земной поверхности. Большинство приборов работают в этом диапазоне и получаемые данные понятны даже неподготовленным пользователям. Самым низким альбедо обычно обладает водная поверхность. Коэффициент преломления воды для видимого света составляет примерно 1,33, так что при нормально падающем излучении коэффициент Френеля равен 0,14 для амплитуды и 0,02 для интенсивности. Коэффициент поглощения в чистой воде составляет около 0,01 м -1.Коэффициент преломления чистого льда такой же, как у воды, но в естественных условиях лед обычно содержит включения из пузырьков воздуха значительной концентрации, являющихся причиной объемного рассеяния и, соответственно, более высокого альбедо. Для облаков, а также снега альбедо зависит в основном от эффекта объемного рассеяния. При показателе концентрации капелек N = 2 ∙ 107м -3коэффициент рассеяния будет порядка 0,02 м -1. Коэффициент поглощения в облаке составляет в среднем 10-8 м-1 .Для минералов, почвы и материалов, составляющих видимую часть городских территорий, типично альбедо 5—40 %. Определяющим фактором в данном случае служит коэффициент преломления, его типичные значения лежат в пределах 1,6—4,5. Если материал влажный, то разница с коэффициентом преломления воздуха уменьшается и соответственно уменьшается отражательная способность. содержанием органического материала, сильно поглощающего свет, также обладают пониженной отражательной способностью. Растительность демонстрирует довольно низкий уровень альбедо в оптической области. Это является следствием абсорбции светопоглощающим пигментом (в частности хлорофиллом зеленых растений).

5. Фотокамера с параметрами: f=50мм, разрешающая способность 40л/мм, пленка 25 на 25мм. Определить возможность фотографирования с высоты 5000м.
Гл 5 з2 стр 133

(5.4)–S=f/H

Билет 5