Числ о СодержаниеДЗ 15.09Цели, задачи, содержание курса. Использование ДЗ в науках о Земле 22.09Базовые принципы, понятия, ограничения 24.09Базовые принципы, - презентация

1 Числ о СодержаниеДЗ 15.09Цели, задачи, содержание курса. Использование ДЗ в науках о Земле 22.09Базовые принципы, понятия, ограничения 24.09Базовые принципы, понятия, ограничения Существующие съемочные системы, ТТХ, каталоги снимков+ Предварительная подготовка снимков Признаковое пространство объектов дешифрирования+ Классификация изображений (признаки, алгоритм, интерпретация)+ Дешифрирование (интерпретация) изображений Интерполяция результатов полевых описаний ДЗ в задачах динамики и функционирования ландшафтного покрова Доклады по статьям гг. История и перспективы ДЗ 25.12Зачет КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН

2 ИСТОЧНИК ИНФОРМАЦИИ ПРИЕМНИК ИНФОРМАЦИИ ОБЪЕКТ ЗОНДИРОВАНИЯ (преобразование информации) ПРИЕМНИК ИНФОРМАЦИИ ОБЪЕКТ ЗОНДИРОВАНИЯ (источник информации) II. I. ОБЪЕКТ ЗОНДИРОВАНИЯ (преобразование информации) ИСТОЧНИК И ПРИЕМНИК ИНФОРМАЦИИ III. ОБЩАЯ СХЕМА

3 А – источник излучения В – взаимодействие с атмосферой (рассеивание, отражение, преломление) С – взаимодействие с земной поверхностью, отражение D – регистрация отраженного излучения сенсором спутника E – передача записанного сигнала в приемный наземный центр F – интерпретация и анализ полученных сигналов (данных) G – использование информации СХЕМА ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

4 ВОЛНОВАЯ МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ РАДИАЦИИ – ЭЛЕКТОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ РАЗНОЙ ЧАСТОТЫ (ДЛИНЫ ВОЛНЫ) и АМПЛИТУДЫ Альтернативы: звуковые, гравитационные, сейсмические волны, ПЕРЕНОСЧИК ИНФОРМАЦИИ

5 2. МАКРОСКОПИЧЕСКИЕ Тепловое движение Закон Стефана-Больцмана M λ = σT 4 где T = температура Кельвина σ = x 10-8 Wm-2 K-4 Излучение возбуждается движущимися с ускорением электрическими зарядами 1. МИКРОСКОПИЧЕСКИЕ - электроны скачками переходят с одного энергетического уровня на другой внутри атомов: гамма-, рентгеновское, ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное, а в некоторых случаях и еще более длинноволновое излучение ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Чем сильнее нагрето тело, тем выше частота его излучения - физические, химические и биологические реакции

6 ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ СПЕКТР (лат. - призрак)

7 светочувствительные элементы - палочки и колбочки - нервные окончания зрительного нерва БИОЛОГИЧЕСКИЙ видимая зона спектра Светочувстви́тельность способность вещества или материала изменять свои химические или физические свойства под действием света ПРИЕМНИКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

8 ФОТОХИМИЧЕСКИЙ - восстановления металлического серебра из его галогеновых солей под действием света Светочувствительные зерна галогенидов серебра фотопленки Чем интенсивнее свет, тем больше образуется кристаллов металлического серебра черного цвета Проявитель – закрепляет соединения металлов серебра Фиксаж – переводит остатки солей серебра в водорастворимую форму Размер кристаллов определяет светочувствительность и зернистость изображения Светочувстви́тельность способность вещества или материала изменять свои химические или физические свойства под действием света ПРИЕМНИКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

9 1887 Генрих Герц (Heinrich Hertz) 1905 Альберт Эйнштейн (Albert Einstein) фотоэлектрон свет преобразование световой энергии в электрическую ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ Светочувстви́тельность способность вещества или материала изменять свои химические или физические свойства под действием света ПРИЕМНИКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

10 ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ ЧЕРЕЗ ФИКСАЦИЮ ВЕЩЕСТВЕННО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ: ОТРАЖЕНИЕ, ОТРАЖАТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ (reflectance) отражение излучения от облучаемой поверхности. ПОГЛОЩЕНИЕ (absorption) процесс поглощения излучения или его преобразования в другую форму ПРОПУСКАНИЕ (transmittance) прохождение излучения через вещество ПРЕЛОМЛЕНИЕ (refraction) изменение направления распространения света на границе двух сред РАССЕИВАНИЕ (scattering) отражение непредсказуемого характера Изменение характеристик потока света при его взаимодействии с веществом: направления распространения, частоты, плоскости и амплитуды колебаний ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

11 Поток ПРИХОДЯЩЕГО (irradiance, incoming) и ОТРАЖЕННОГО ( exitance, outcoming ) излучения абсолютные характеристики отражательной способности поверхности энергия потока пришедшего и отраженного излучения единицы измерения W/(m 2 * ster * μm) поток энергии (ватт) на стерадиан-квадратный метр на единицу измеряемой длины волны ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

12 альбедо, август 1992 г., % альбедо, май 2007 г., % число пикселей относительная характеристика отражательной способности поверхности доля пришедшей радиации, отраженная поверхностью зависит от свойств облучаемой поверхности ОБЪЕКТА А Снег свежевыпавший1.00Лес хвойный0.05 Вода0.03Лес лиственный0.07 Песок кварцевый0.20Дороги на суглинке и песке0.20 Почва чернозем0.03Дороги на черноземе0.08 Коэффициент интегральной яркости или альбе́до (лат. albus - белый) август 1992 май 2007

13 август 1992 ПЛОЩАДЬ ВЫРУБОК 132 ГА ПЛОЩАДЬ ВЫРУБОК 93 ГА май 2002май 2007 ЛЕСНИЧЕСТВО «КРУГИ» ИЗМЕНЕНИЯ АЛЬБЕДО ОТРАЖАТЕЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ гг. Коэффициент интегральной яркости или альбе́до (лат. albus - белый)

14 Коэффициент спектральной яркости (reflectance) относительная характеристика отражательной способности поверхности доля пришедшей радиации, отраженная поверхностью, в данной зоне спектра зависит от длины волны и свойств облучаемой поверхности Кривая спектральной яркости (спектрального образа) график значений коэффициентов спектральной яркости различных зон спектра Кринов, 1947 СПЕКТРАЛЬНАЯ ЯРКОСТЬ

15 Толчельников Ю.С. Оптические свойства ландшафта применительно к аэросъемке. Ответственный редактор Ковда В.А.. Л. Изд-во Наука. 1974г. 252с. Кринов Е.Л. Спектральная отражательная способность природных образований. М.-Л. Изд-во АН СССР объектов Евгений Леонидович Кринов

16 Barry Rock, et al., in preparation, Norway spruce species ОТРАЖАТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ РАСТИТЕЛЬНЫХ КЛЕТОК

17 Leaf water content Shortwave infrared bands (SWIR)

18 From Stephen Hales, in preparation СЕЗОННЫЙ ХОД ОТРАЖАТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ

19

20 РЕФРАКЦИЯ – преломление излучения в разных слоях атмосферы, различающихся плотностью, температурой, влажностью РАССЕЯНИЕ И ПОГЛОЩЕНИЕ – отражение и поглощение излучения вещественным составом атмосферы ВЛИЯНИЕ АТМОСФЕРЫ

21

22

23 12 1км 3a3b 1км AVHRR Hyperion 30 м Landsat 30 м м MODIS м км 500м м 15 м ASTER м м SPOT м Длина волны, мкм ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ЗЕМЛИ И АТМОСФЕРЫ СОДЕРЖАНИЕ ВЛАГИ КЛЕТОЧНАЯ СТРУКТУРА ПИГМЕНТЫ ЛИСТА ВЛИЯНИЕ АТМОСФЕРЫ и СПЕКТРАЛЬНОЕ РАЗРЕШЕНИЕ СРЕДСТВ ДЗ

24 СЪЕМКА в ШЕСТИ ЗОНАХ СПЕКТРА (LANDSAT 7)

25

26 полярная диаграмма коэффициентов яркости объекта по разным направлениям угол падения = углу отражения (для абсолютно гладкой поверхности) ассиметрия индикатрис возрастает с увеличением расчлененности отражающей поверхности зависит от длины волны и свойств облучаемой поверхности ИНДИКАТРИСА ОТРАЖЕНИЯ

27 Сенсор регистрирует СМЕШАННЫЙ СИГНАЛ от объекта, других объектов, от атмосферы ПРОБЛЕМЫ ДДЗ, раз КАК разделить составные части регистрируемого сенсором сигнала ???

28 Числ о СодержаниеДЗ 15.09Цели, задачи, содержание курса. Использование ДЗ в науках о Земле 22.09Базовые принципы, понятия, ограничения 24.09Базовые принципы, понятия, ограничения Существующие съемочные системы, ТТХ, каталоги снимков+ Предварительная подготовка снимков Признаковое пространство объектов дешифрирования+ Классификация изображений (признаки, алгоритм, интерпретация)+ Дешифрирование (интерпретация) изображений Интерполяция результатов полевых описаний ДЗ в задачах динамики и функционирования ландшафтного покрова Доклады по статьям гг. История и перспективы ДЗ 25.12Зачет В СЛЕДУЮЩИЙ РАЗ …