4. Физические основы дистанционных методов в тепловом ик-диапазоне.

Тепловой диапазон – обл. собст. теплового пассивного излучения (3 – 1000 мкм). Наиболее употребим в дист. методах 3-30 мкм. Собственное изл-е, пассивное изл-е. Регистрация исключит-но от пов-ти земли. 3-5 мкм, 8-12 мкм – окна прозрачности в тепловом диапазоне.

Параметр – радиационная температура

Т_рад.= σ*Т, Т-реальная температура пов-ти, σ-коэф-т излучения(аналог коэф-та интегральн. изл-я), - какую долю имеющейся энергии тело будет излучать. σ=0,7-0,92)

Коэф. излучения σ:

σ = М/ М _абс

М – интес-ть излучения объекта,

М абс – абс. черное тело, при одинаковом нагреве

Интенсивность излучения сравнивают с эталоном (абс. черное тело – идеал. излучатель, коэф. излучения =1). Поведение абс. черного тела подчиняется з-ну Планка - макс излучение у нагретых тел смещается в более коротковолновую часть. З-н Планка позволяет предвычислить λ, на кот. приходится макс излучение. Максимум излучения более нагретого тела приходится на более короткие волны. Описывается изотермой Планка (интенсивность зависит от t и λ):

инт.изл-я

Зная температуру Земли можно предвычислить на какую длину волны придется максимум изл-я конкретного тела. Все земные изобр-я делятся на серые и селективные излучатели:

серые – постоянство σ независит от λ, спектральная кривая подобна спектральн. кривой черного тела (форма), для серых излучателей спектральн. кривая неинформативна, т.к. одинакова для всех.

селективные – спектральн. кривая имеет ход (σ меняется от λ), сл-но своя спектральн. кривая, сл-но можно опр-ть что это такое. Горные породы-селективные излучатели.

Максимальное тепловое излучение Земли приходится на длину волны 10,6 мкм.

5. Физические основы дистанционных методов в радиодиапозоне.

В радиодиапазоне фиксир-ся как собственное излучение Земли, так и отраженное земной пов-тью искусственное изл-е, создаваемое радиолокац. станцией.

Начинает проявл. проникающая сп-ть – проникновение через облака и под пов-ть Земли ( начин. с 1-2 см, а с 5 см – абс. беспрепятственно). Инт-ть изл-я зависит от электрофизических св-в объекта, от диэлектрич постоянной (проницаемость) и от шероховатости. Шероховатость вл-т везде, но здесь наиб сильное вл-е. Радиояркостная температура=радиояркость. Она фиксир-ся в наиб. коротковолн. уч-ке радиодиап. (1мм-1м).

Т_я=Е*Т, Е-коэф-т изл-я,

Т_я 0,4-0,9 – у водной пов-ти и растит. покрова, 0,8 – горные породы и почвы. вариаций радиояркост. температуры больше, чем физической температуры (около 100 градусов разброс, Т_я – более 250 градусов). Пока нет оч. чувствит. приемников, кот. позвол. бы регистрировать всю амплитуду Т_я.

Диэлектрич. проницаемость – показыв. насколько ослабляется излучение при прохождении через ту или иную среду. У больш-ва сред – до 20, у водн. среды – ок. 80 (сильно ослабл. изл-е), все усложнения должны четко проявл-ся на документах регистрации. E имеет спектральный ход, уменьшается с увеличением длины волны 9на более кор. волнах – более сильное изл-е). Зависит от угла визирования. с увеличением угла визир-я Е будет падать. Регистрация изл-я одновременно на разных длинах волн. В зав-ти от длины волны – инф-я о разных слоях глубины (чем больше длина волны, тем глубже слой). Идея многочастотной радиометрии-регистрир. изл-я на разных длинах волн.

Пространственное разрешение микроволновых снимков очень низкое – 10-20 км.

СВЧ-диапазон.

Предполаг. активный метод работы только отражен. изл-я.

Коэф-т и диаграмма обратной напр-ти (аналоги коэф. отражения и индикатрисы). Коэф-т обратн. направл-ти – гладкие пов-ти отраж. зеркально, шероховат. могут отражать диффузно или антизеркально. Мелкие объекты лучше фиксир. при работе на коротких волнах (3 и 5см), крупные объекты – длин. волны (22 и 75см). Работают при разных поляризациях (поляризация предполагает вырезание частиц, колеблющихся в плоскости).

Подобные пол-ции – в одной плоскости, поперечная пол-ция – 1 пол-ция в горизонт. пл-ти, др.-в вертик. пл-ти. Для гладких пов-тей – подобн. пол-ция. Для шероховат. пов-тей – поперечн. пол-ция. В последн. время – полный поляритич. режим – круговая пол-ция (много плоскостей). при пол-ции всегда максимальное изл-е, от тех объектов, чья плоскость параллельна пл-ти пол-ции. Глубина проникновения может исчисляться сотнями метров, но зависит от хар-ра грунтов (глина – мало, сухой песок – глубоко).

Инт-ть изл-я в МК иСВЧ диап. нах-ся в относит. противоположности (хар. измер. в МК – плохо отраж. СВЧ, и наоборот).

6. Спектральные хар-ки горных пород и почв. Практически у всех минералов и почв отражательная способность в видимой части спектра растет с уве­личением длины волны. Отражательная способность объектов это­го класса относительно стабильна.

Спектральная яркость горных пород зависит прежде всего от оптических свойств входящих в их состав минералов и химических элементов. Кроме этого спектральные свойства горных пород зави­сят от их дисперсности и влажности. Однако чистая поверхность горных пород встречается в природе не столь часто. Обычно она покрыта корками, выцветами, налетами, спектры отражения ко­торых могут существенно отличаться от аналогичных характерис­тик исходной породы. Например, при химическом выветривании пород кривые спектральной яркости приобретают отчетливый мак­симум в оранжево-красной зоне.

Отличительная особенность почв заключается в существенных различиях в интегральной яркости при малых колебаниях по спек­тру. Наименьшей яркостью обладают черноземы, наибольшей сильнооподзоленные суглинистые почвы. В целом почвы малоселек­тивны, т.е. отражаемое ими излучение мало изменяется по спектру, наибольшие различия обычно наблюдаются в оранжево-красном участке спектра. Отражательная способность сухих почв характери­зуется сравнительно плавным нарастанием яркости с увеличением длины волны в интервале от 0,4 до 1,6—2,0 мкм и постепенным уменьшением до 2,5 мкм. Кривые спектральной яркости влажных почв имеют прогибы в зонах поглощения солнечного излучения водой при X = 1,45 мкм и X = 1,95 мкм.

На отражение солн света почвами влияюттри осн группы в-в:

• светлоокрашенные соединения (карбиды, соед Si и Al), отражающие излучение равномерно, но значительно;

• темные гумусовые в-ва, отражающие свеи слабо иравномерно;

• соединения Fe, кот обуславливают селективность, неравномерное отражение, почвами солнесного излуч-я.

Влияние сод-я кремнезема: с увеличением оподзоленности почв растет ее яркость.

Различия содержания гумуса влияет слабо на спектральные х-ки почв, но изменяют интегральную яркость. При малом значении содержания гумуса зависимость коэф интегральной яркости почв – линейная, далее параболическая. Поэтому опр-ть сод-е гумуса с точностью до 0,5% можно по ярк-ти почвы, если оно не превышает 8-10%; при более высоком содержании гумуса различия в яркости не улавливаются.

Увеличение сод-я железистых соед-ий отражается как резкое увеличение яркости в оранжевой зоне спектра и четко выраженный макс в красной.

Влияние влажности существенно влияет на регистрируемую яркость: у влажных в 2 раза ниже, чем у сухих, а в ближн. ИК до 3 раз. Особенно у светлых почв.

Влияние гранулометрического состава: с уменьшением размера частиц коэф ярк-ти возрастает экспоненциально. Наиболее заметное увеличение яркости происходит при диаметре частиц меньше 0,4 мм. Яркость почв зависит от макроструктуры поверхности. С укрупнением комьев увеличивается суммарная площадь затененных участков, возрастает неравномерность пространственного отражения.