- •Лекция 1: Аэро- и космические съемки – 2 часа.
- •1. Основные задачи фотограмметрии. Области применения фотограмметрии.
- •2. Физические основы аэро- космических съемок. Электромагнитное излучение, используемое при съемках.
- •3. Влияние атмосферы на проходящее излучение и качество изображения аэрофотоснимков. Рефракция атмосферы.
- •4. Оптические свойства объектов земной поверхности, критерии отражательной способности.
- •5.Понятие о средствах и технологии спектрометрирования.
- •1. 2 Фототопография и фототопографические съемки.
- •1. 3 Прикладная фотограмметрия.
4. Оптические свойства объектов земной поверхности, критерии отражательной способности.
При аэро- и космических съемках наибольший интерес представляют лучи, отраженные от объектов земной поверхности. Поэтому под оптическими свойствами будем понимать отражательную способность объектов местности. Критериями отражательной способности служат:
- коэффициенты интегральной яркости,
-коэффициенты спектральной яркости,
- интегральные и спектральные индикатрисы рассеяния.
Коэффициентом интегральной яркости (КЯ) называют отношение интегральной яркости объекта (В) в данном направлении к интегральной яркости идеально отражающей поверхности (В0), определяемых при одинаковых условиях освещения и наблюдения:
Коэффициент интегральной яркости определяют в широкой спектральной зоне. Идеально отражающей считают поверхность, которая полностью и равномерно по всем направлениям отражает падающую на нее радиацию.
Если яркости измеряли в узких спектральных зонах, то их называют монохроматическими яркостями. Отношение монохроматических яркостей объекта (Вλ) и идеально отражающей поверхности (В°λ), измеряемых при одинаковых условиях освещения и наблюдения, называют коэффициентом спектральной яркости (КСЯ):
Различные классы объектов имеют свои специфичные формы кривых КСЯ. Принято разделять объекты по форме кривых КСЯ на четыре класса:
1 — растительность,
2 — почвы и горные поро ды,
3 — водные поверхности,
4 — снега и облака.
При выполнении съемок для целей картографирования, изучения объектов поверхности Земли наибольший интерес представляют первые три класса.
Кривые КСЯ объектов с растительными покровами (см. рис. 1.4, а) имеют незначительный максимум в зеленой зоне спектра на длине волны около 0,55 мкм, понижение на длине волны λ= 0,66 мкм, вызванное поглощением солнечной радиации хлорофиллом растений, резкое повышение в инфракрасной области. В зависимости от фазы вегетации растений, фитопатологии и иных факторов форма кривых КСЯ объектов данного класса изменяется в значительных пределах. Например, кривые КСЯ посевов злаковых культур по мере их созревания принимают плавный вид.
Кривые КСЯ почв и горных пород имеют незначительный подъем при увеличении длины волны (см. рис. 1.4, б). Влажность, химический состав, содержание гумуса, минеральных солей и т. п. определяют значение КСЯ и крутизну подъема кривых.
Кривые КСЯ водных объектов при увеличении длин волн (см. рис. 1.4, в) плавно и монотонно понижаются. Степень засоленности, тип иловых отложений, биологический и растительный состав воды обусловливают значение КСЯ водных поверхностей.
Сведения о коэффициентах интегральной и спектральной яркости приводят в литературе и справочниках в виде таблиц, а для КСЯ имеются графики кривых. Справочные сведения должны иметь описание физических, химических свойств почв, тип растительности, фазу вегетации, состояние растений, условия освещения и т. п.
При выполнении аэро- и космических съемок и последующем анализе изображений необходимы сведения о пространственном распределении отраженной световой энергии. Это распределение характеризуется индикатрисой рассеяния, представляющей собой поверхность, проходящую через концы векторов КЯ и КСЯ, определенных для различных углов отражения. Соответственно индикатрису будут называть интегральной или спектральной.
Для описания индикатрисы рассеяния используют два ее сечения: в плоскости главного вертикала Солнца (А= 0...180°) и перпендикулярной ему (А = 90...270°). Неравномерность пространственного отражения объекта зависит от размеров, формы, пространственной ориентации элементов его поверхности, высоты Солнца и его азимутального положения относительно объекта и т. п.
По форме пространственного отражения объекты имеют следующую классификацию:
- отражающие равномерно по всем направлениям падающее на поверхность излучение (рис. 1.5, а). Такие поверхности называют ортотропными. К ним относят поверхности с мелкой структурой, например различные песчаные поверхности;
- зеркально отражающие излучение по направлению от источника света (рис. 1.5, б), к ним относят водные поверхности без ряби и волн, снежный наст, влажные солончаки, такыры и пр.;
-отражающие световой поток преимущественно в сторону источника излучения (рис. 1.5, в), такими могут быть поверхности с крупной структурой — вспаханная пашня, сухая широколиственная растительность и др.;
- смешанная форма отражения, как в сторону источника освещения, так и в противоположную (рис. 1.5, г) — увлажненные газоны, сенокосы, пастбища и другие среднеструктурные поверхности.
Неравномерность пространственного отражения в различных спектральных зонах неодинакова. Асферичность интегральных и спектральных индикатрис уменьшается с увеличением высоты Солнца.
Критерии отражательной способности объектов земной поверхности зависят от многих факторов. Поэтому их значения могут изменяться в широких пределах. Для применения их в практических целях необходим достаточный набор статистических данных, по которым вычисляют вероятностные значения критериев отражательной способности и их дисперсии. При этом критерии должны быть определены при одинаковых условиях наблюдений.