Спектрометрическое сканирование атмосферы и поверхности Земли

В связи с этим прелагается рассмотреть новые подходы к тематической обработки изображений подстилающей поверхности Земли, наблюдаемой со спутников в условиях искажающего влияния атмосферы. В качестве объекта исследования рассматривается поле аэрозольной компоненты атмосферы и тепловые аномалии на земной поверхности.

Для изучения региональных свойств атмосферного аэрозоля применяются различн

ые средства дистанционного мониторинга и в том числе результаты спутниковых измерений. В работе дается оценка принципиальных возможностей использования системы AVHRR/NOAA для проведения в Томском регионе регулярного космомониторинга атмосферного аэрозоля и в том числе дымов от лесных пожаров. С этой целью выполнен сравнительный анализ данных AVHRR/NOAA и наземных измерений ряда характеристик атмосферного аэрозоля (аэрозольная оптическая толщина, коэффициент рассеяния λ=0.52 μm, массовое содержание сажи, счетная концентрация аэрозольных частиц), полученных для условий Томска в летние месяцы 1998-99 г.г.

Предварительная обработка спутниковой информации включает следующие основные этапы:

a. калибровка, географическая привязка, визуализация и отбраковка облачных снимков;

b) статистический анализ пространственно-временной изменчивости данных в окрестности Томска с целью поиска "темных" участков подстилающей поверхности, характеризующихся малыми значениями альбедо и пространственной квазиоднородностью;

c) атмосферная (молекулярная) коррекция измерений спутниковых измерений с учетом реального состояния атмосферы на момент проведения космомониторинга.

В результате сравнительного анализа спутниковых данных и наземных измерений аэрозольных характеристик получен следующий предварительный вывод. Установлена статистически значимая положительная корреляционная связь между данными первого и второго каналов AVHRR и наземными измерениями. Этот факт говорит о перспективности использования спутниковой информации AVHRR/NOAA для мониторинга в атмосферного аэрозоля и дымов лесных пожаров с использованием адаптированных к условиям наблюдений спутниковых методов и локальных наземных измерений.

Не менее важной задачей космомониторинга является обнаружение очагов пожаров еще на ранней стадии их развития. Это требует эффективного решения задачи автоматического распознавания на спутниковых снимках высокотемпературных аномалий, размеры которых на один-два порядка меньше пространственного разрешения радиометра. Для достижения максимальной точности решения такой задачи очевидна необходимость проведения атмосферной коррекции спутниковых данных, основанной на оперативном учёте оптико-геометрических условий наблюдений. Анализ литературных данных говорит о том, что в силу сложности этой задачи в большинстве спутниковых алгоритмов обнаружения очагов пожаров атмосферная коррекция на практике как правило не осуществляется. Вместе с тем, даже в условиях прозрачной атмосферы коэффициент атмосферного ослабления восходящего теплового излучения очага составляет для углов сканирования радиометра AVHRR/NOAA ( =0-55 ) величину порядка 0,8-0,5. При наличии же аэрозоля этот коэффициент дополнительно уменьшается (до 1,5-2 раз) с ростом аэрозольной оптической толщины (АОТ).

Создание эффективных процедур раннего обнаружения малоразмерных очагов требует учета в 3-ем канале AVHRR (3,75 мкм) такого мешающего фактора, как отраженное поверхностью и рассеянное атмосферой солнечное излучение (солнечная дымка). Как правило, для этого выбирается фиксированное пороговое значение (не учитывающее даже геометрические параметры положения Солнца) или величина, связанная фактически только с зенитным углом Солнца.

Как показывают предварительные оценки в отраженном от атмосферы излучении формируется максимум (в диапазоне высот Солнца 5-15 ), амплитуда которого связана с оптическими характеристиками приземного аэрозоля и направлением вектора вдоль оптической оси прибора. При этом азимутальные различия вклада могут быть достаточно существенны.

Аэрокосмические средства для исследования концентраций озона в атмосфере

Предлагается проект зондов для измерения высотных профилей метеопараметров и концентраций озона в любом районе земного шара. Зонды доставляются в исследуемый регион аэрокосмическим планирующим аппаратом типа “Бор-2”, выводимым на суборбитальную траекторию с последующим планированием ракета-носителями типа “Штиль”. Возможен сброс зондов с высотных самолетов “М-50”, выполнявших замеры концентраций над Антарктидой, поэтому радиозонды выполняются в двух модификациях: для сброса с самолета и с аэрокосмического аппарата.

Информация передается по спутниковым телекоммуникационным каналам. Для входа в атмосферу с суборбитальной траектории зонды помещены в специальную отделяемую защитную спускаемую капсулу, доставляющую приборно-измерительно-передающий контейнер в слой атмосферы на высоте 30-35 км, с которой осуществляется с помощью парашютно-зонтичного устройства снижение до контакта с поверхностью Земли.

Рассмотрены компоновочные схемы двух различных вариантов спускаемой капсулы и для варианта с паразонтичным раскрываемым устройством разработана конструктивная схема разделяемой капсулы и паразонта.

Сделано технико-экономическое обоснование затрат и времени на создание зондов, средств их доставки, а также бортовых и наземных средств информационно-измерительного комплекса. [17]

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Материалы дистанционного зондирования получают в результате неконтактной съемки с летательных воздушных и космических аппаратов, судов и подводных лодок, наземных станций. Получаемые документы очень разнообразны по масштабу, разрешению, геометрическим, спектральным и иным свойствам. Все зависит от вида и высоты съемки, применяемой аппаратуры, а также от природных особенностей местности, атмосферных условий и т.п. Главные качества дистанционных изображений, особенно полезные для составления карт,

- это их высокая детальность, одновременный охват обширных пространств, возможность получения повторных снимков и изучения труднодоступных территорий. Благодаря этому данные дистанционного зондирования нашли в картографии разнообразное применение: их используют для составления и оперативного обновления топографических и тематических карт, картографирования малоизученных и труднодоступных районов (например, высокогорий). Наконец, аэро- и космические снимки служат источниками для создания общегеографических и тематических фотокарт. Съемки ведут в видимой, ближней инфракрасной, тепловой инфракрасной, радиоволновой и ультрафиолетовой зонах спектра. При этом снимки могут быть черно-белыми зональными и панхроматическими, цветными, цветными спектрозональными и даже

- для лучшей различимости некоторых объектов - ложноцветными, т.е. выполненными в условных цветах. Следует отметить особые достоинства съемки в радиодиапазоне. Радиоволны, почти не поглощаясь, свободно проходят через облачность и туман. Ночная темнота тоже не помеха для съемки, она ведется при любой погоде и в любое время суток. Главные достоинства аэроснимков, космических снимков и цифровых данных, получаемых в ходе дистанционного зондирования, - их большая обзорность и одномоментностъ. Они покрывают обширные, в том числе труднодоступные, территории в один момент времени и в одинаковых физических условиях. Снимки дают интегрированное и вместе с тем генерализованное изображение всех элементов земной поверхности, что позволяет видеть их структуру и связи.

 Скачать реферат