Спектральная яркость основных классов природных объектов

Рисунок 6 – схема процесса взаимодействия солнечного излучения  и водной толщи на мелководье

В объеме светового потока, зарегистрированного съемочной  аппаратурой, «полезная информация», т.е. яркость собственно водного объекта, составляет лишь небольшую часть (по некоторым данным до 20%), остальная часть приходится на свет, рассеянный в атмосфере, в водной толще, отраженный от взвешенных частиц и дна (рис. 6).

Спектральные характеристики водных объектов зависят от содержащихся в воде взвесей минерального и органического происхождения, погруженной растительности, глубины, состава донных отложений. При этом предполагается, что на поверхности водного объекта отсутствует волнение, которое может внести сильные искажения в его спектральный образ.

При наличии в воде минеральных взвешенных частиц типичный вид кривой спектральной яркости изменяется: возрастает яркость в желто-зеленом участке спектра. Экспериментально установлено, что при малой и средней насыщенности существует прямая пропорциональная зависимость между концентрацией взвеси и яркостью. При высоких концентрациях зависимость становится нелинейной, наблюдается смещение максимума яркости в длинноволновую часть спектра. На распределение яркости по спектру влияет не только концентрация, но и состав минеральных частиц — их цвет и размер.

Содержащийся в воде фитопланктон вызывает понижение яркости в синей (около 0,4 мкм) и красной (0,64—0,69 мкм) частях спектра, т.е. в полосах поглощения хлорофилла. При достаточно большой концентрации фитопланктона повышается яркость содержащей его водной толщи и в ближней ИК части спектра. Этими обстоятельствами объясняется использование спектрометрических определений и многозональной съемки для изучения продуктивности Мирового океана.

Свойство воды поглощать инфракрасное излучение широко используется для  дешифрирования границ водных объектов. Это свойство влияет на отражательные  свойства содержащих воду объектов — почв, тающих снега и льда, покровов болотной и водной растительности, понижая их интегральную яркость и яркость в ближнем ИК участке спектра. Так, яркость насыщенного водой снега примерно в три раза ниже, чем сухого.

Снег и облака. Эти объекты, представляющие воду в двух других фазовых состояниях, имеют аналогичную закономерность распределения яркости по спектру: максимум отражения приходится на синюю зону, а минимум — на ближнюю ИК, но отличаются очень высокой интегральной яркостью. Облака и снег — самые яркие объекты земной поверхности. Яркость снега более стабильна во времени, тогда как облачность сохраняется над одной точкой, как правило, не более трех—пяти дней. Следовательно, суммарная за некоторый отрезок времени яркость облаков ниже, чем яркость снежного покрова.

Интегральная яркость облаков и снега существенно понижается при наличии в их составе воды в жидком состоянии, тающий снег и дождевые облака имеют относительно низкую яркость, особенно в ближней инфракрасной части спектра. Яркость снега понижается также в зависимости от его загрязнения.

Взаимодействие солнечного излучения  и облачного покрова в определенной степени зависит от мощности последнего. Тонкая пленка перистых облаков отражает солнечные лучи видимого участка спектра, но поглощает ближнего инфракрасного, поэтому они по-разному изображаются на зональных снимках.

Дым имеет спектральную яркость, аналогичную  по характеру облакам: наиболее яркие  они в коротковолновой части  спектра. Плотные шлейфы дыма приходящее излучение ближней инфракрасной области частично отражают, а неплотные почти полностью поглощают.

Знание отражательных  свойств объектов — необходимое  условие получения надежных результатов  дешифрирования. Различия в спектральных характеристиках объектов послужило основой для разработки, а затем и широкого применения многозональной съемки, т.е. одновременной съемки в нескольких более или менее узких участках спектра электромагнитных колебаний.