3 Оптические свойства объектов земной поверхности. Критерии отражательной способности.

При аэро- и космических съемках наибольший интерес пред¬ставляют лучи, отраженные от объектов земной поверхности. По¬этому под оптическими свойствами будем понимать отражатель¬ную способность объектов местности. Критериями отражательной способности служат коэффициенты интегральной яркости, коэф¬фициенты спектральной яркости, интегральные и спектральные индикатрисы рассеяния.

Коэффициентом интегральной яркости (КЯ) называют отноше¬ние "интегральной яркости объекта (В) в данном направлении к интегральной яркости идеально отражающей поверхности (В^0), определяемых при одинаковых условиях освещения и наблюде¬ния: r = В/В^°. 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 на¬зывают монохроматическими яркостями. Отношение монохрома¬тических яркостей объекта (Bлямбда) и идеально отражающей поверхно¬сти (Вх), измеряемых при одинаковых условиях освещения и на¬блюдения, называют коэффициентом спектральной яркости (КСЯ): rл=Bл/Bл^0Коэффициенты спектральной яркости объекта определяют од¬новременно в нескольких зонах спектра. Используя полученные данные, строят кривые КСЯ (рис. 1.4), показывающие зависи¬мость коэффициентов от длины волны излучения:rл=f(л)Различные классы объектов имеют свои специфичные формы кривых КСЯ. Принято разделять объекты по форме кривых КСЯ четыре класса: 1—растительность, 2 — почвы и горные породы, 3 — водные поверхности, 4 — снега и облака. При выполнении съемок для целей картографирования, изучения объектов поверх¬ности 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 нм, понижение на длине волны лямбда = 0,66нм, 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 засоленнос¬ти, тип иловых отложений, биологический и растительный состав воды обусловливают значение КСЯ водных поверхностей.

Сведения о коэффициентах интегральной и спектральной яр¬кости приводят в литературе и справочниках в виде таблиц, а для КСЯ имеются графики кривых. Справочные сведения должны иметь описание физических, химических свойств почв, тип расти¬тельности, фазу вегетации, состояние растений, условия освеще¬ния 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 инди¬катрису будут называть интегральной или спектральной.

Для описания индикатрисы рассеяния используют два ее сече¬ния: в плоскости главного вертикала Солнца (A =0…180 градус) и пер¬пендикулярной ему (А = 90...270градус). Неравномерность простран¬ственного отражения объекта зависит от размеров, формы, про¬странственной ориентации элементов его поверхности, высоты Солнца и его азимутального положения относительно объекта и т.п. По форме пространственного отражения объекты имеют сле¬дующую 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 источни¬ка света (рис. 1.5, 5), к ним относят водные поверхности без ряби и волн, снежный наст, влажные солончаки, такыры и пр.;

отражающие световой поток преимущественно в сторону ис¬точника 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.

Как отмечалось, 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.