2. Физические основы аэро- космических съемок. Электромагнитное излучение, используемое при съемках.

Основным естественным источником облучения земной повер­хности является Солнце. Электромагнитное излучение, поступаю­щее на снимаемую поверхность, состоит из двух составляющих: прямое солнечное излучение и диффузное — рассеянное атмосфе­рой и отраженное объектами земной поверхности. От их соотно­шения зависит освещенность объектов. В общем случае при без­облачном небосводе вклад рассеянной радиации в суммарную ос­вещенность невелик.

Максимальное количество (до 99,9 %) солнечной энергии, по­ступающей на поверхность Земли, приходится на спектральный интервал λ= 0,3...4 мкм с преобладанием в видимой зоне спектра λ= 0,4...0,7 мкм.

Объекты земной поверхности излучают в пространство соб­ственную радиацию в спектральном интервале λ= 4...14 мкм, на­зываемым тепловым. Собственное излучение также относят к ес­тественному.

В качестве искусственных источников излучения, используе­мых для освещения (облучения) объектов земной поверхности, применяют лампы-вспышки, оптические генераторы (лазеры), ра­дары и т. п. Искусственные источники различают по интенсивно­сти, спектральному составу, поляризации генерируемого излуче­ния, потребляемой мощности питания и т. п.

Наиболее информативными диапазонами для целей аэро- и космических съемок являются оптический диапазон (λ = 0,3... 1000 мкм) и радиодиапазон (длины волн электромагнитного излу­чения более 1 мм).

Диапазоны делят на области и зоны спектра (рис. 1.2).

3. Влияние атмосферы на проходящее излучение и качество изображения аэрофотоснимков. Рефракция атмосферы.

Атмосфера представляет собой фильтр с достаточно нестабиль­ными пропускными характеристиками. Нестабильность вызыва­ется сложным вещественным составом и движением воздушных потоков атмосферы, обусловленным различием температуры и давления в ее слоях.

Атмосфера состоит из газов, водяного пара и различных приме­сей, так называемых аэрозолей — мельчайших взвешенных твер­дых и жидких частиц. Основная масса атмосферы (99,9 %) сосре­доточена в слое ниже 50 км, поэтому здесь и происходят основные искажения проходящего через нее излучения.

Газы и аэрозоли, входящие в состав атмосферы, изменяют спектр проходящего электромагнитного излучения: полностью или частично поглощают лучи некоторых спектральных зон. Су­ществуют спектральные интервалы, в которых атмосфера про­зрачна для прохождения лучей. Их называют «окна прозрачности» (рис. 1.3). Например, видимая область спектра, зоны с длинами волн λ=3—5 мкм, λ=8—12 мкм и др. Съемки поверхности Земли должны выполняться в спектральных интервалах, прозрачных для прохождения лучей.

Искажаются отраженное и собственное излучения объектов. Чем больше оптическая толщина атмосферы между объектом и съемочной аппаратурой, тем больше искажение. При малых высо­тах съемки до 200...400 м атмосфера практически не изменяет спектральный состав излучения.

Механические частицы и водяной пар в атмосфере образуют так называемую атмосферную дымку, которая снижает контраст изображения.

Компоненты, входящие в состав атмосферы, изменяют прямо­линейность прохождения лучей. Возникает явление, называемое рефракцией атмосферы, которая приводит к деформации и смеще­нию изображений снимаемых объектов.

Рассмотренные оптические свойства атмосферы показывают необходимость их учета при организации и проведении аэро- и космических съемок с целью получения снимков с меньшими гео­метрическими искажениями и повышения качества изображения.