Способ получения спектральных характеристик природных образований

Способ получения спектральных характеристик природных образований

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИПДЬСТВУ

Союз Советских

Социалистии вских

Республик (11) 536455

C (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено22.05,75 (21) 2137034/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано25,11,76,Бюллетень №43 (45) Дата опубликования описания 19.01.77 (51) И. Кл

6 01 Ч 3/16

G 01 т 3/28

Государственный комитет

Саавта Министров СССР аа делам изааретений и открытий (53) УДЕ 535,243 (088.8) (72) Авторы изобретения И. А, ПетРаковский, Р, Г. ХлебопРос и А, С, Исаев (71) Заявитель Институт леса и древесины им, В. Н, Сукачева (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

ПРИРОДНЫХ ОБРАЗО ВА НИИ

Изобретение относится к технической кибернетике и может использоваться для распознавания основных классов природных образований с борта летательных аппаратов. 5

Известны способы получения спектральных характеристик природных образований с целью распознавания их классов (растительности, почв, горных пород, водной п верхности, снежных покровов) с борта о спутника или самолета в различных диапазонах электромагнитных волн (1).

Получаемые спектральные характеристики включают помехи, связанные с их за- 15 висимостью от высоты стояния Солнца, регистрацией, изменяющейся со временем площади теневых участков объекта, изменением и неоднородностью коэффициента преломления света в атмосфере, а также gp поглощением и рассеянием электромагнитных волн в атмосфере, Эти помехи ведут к значительной вероятности ошибок распознавания (до 35%), а также к необходимости переучивать распознающие системы 5 при изменении погодных условий или геогр— фического места распознавания.

Наиболее близкий к изобретению способ получения спектральных характеристик при:— родных образований заключается в регистрации спектральным прибором отраженных подстилающей поверхностью лучей с последующим определением коэффициентов спектральной яркости, в выборе наиболее информативных и статистически устойчивых точек спектра и применения алгоритмов кодирования исключающих в значителен ной степени зависимость спектральных характеристик природных образований от высоты стояния Солнца в интервале 30о-50о, полученных при юстировке спектрометра в направлении земной вертикали (2).

Известный способ позволяет разделить с различной точностью основные классы природных образований (растительность, почвы, горные породы, водная поверхность, снежный LQKpoB). Повышение точности распознавания этих классов ограничено влиянием перечисленных выше помех (передаточной функции атмосферы). Получить репрезентативную информацию о классах природных образований этим способом можно лишь в трех участках спектра видимого диапазона (" < =0,55 мкм-0,56 мкм, Az =0,66 мкм — Q,68 мкм, Я =0,80 мкм-Ь

-0,84мкм), где относительное влияние передаточной функции атмосферы сказывается в минимальной степени.

При увеличении числа спектральных признаков известный способ не позволяет уменьшить влияние помех, связанных с зависимостью коэффициентов отражения от высоты стояния Солнца, непостоянством во времени площади теневых участков, изменением и неоднородностью показателя преломления света в атмосфере.

Бель изобретения — уменьшение влияния помех, связанных с зависимостью коэффициентов отражения от высоты стояния

Солнца, непостоянством во времени пло» щади теневых участков, изменением и неоднородностью показателя преломления света в атмосфере.

Это достигается тем, что до регистра.— ции выделяют лучи, отраженные от подстилающей поверхности и антипараллельные прямым солнечным лучам, например, путем юстировки спектрального прибора в в направпении прямых солнечных лучей.

Таким образом, дпя определения коэффициентов спектрапьных яркостей (КСЯ) отбираются лучи, отраженные от подстилающей. поверхности антипараллельно прямым солнечным лучам. 35

Без учета искажающего влияния рассеянного света КСЯ природного образования может быть представлен в виде таким образом, имеют вид

К . = Е W (Ч вЂ” (I Z Л; ) 1 / Г V (Ч вЂ” d. и1Л ) 3

Тем самым при Ч вЂ” a = со ask И2 исключаются помехи, связанные с зависимостью цветовых коэффициентов от высоты стояния Солнца.

При учете флуктуаций коэффициента преломления света в атмосфере, обусловленных неоднородностью и непостоянством ее плотности, дпя выполнения условия (1) необходимо следуюп,ее изменение угла наблюдения 4 Ч при изменении угла падения прямых солнечных лучей на 4 (cos .cosw .n(S,4) лЧ- 4 d.

cos Ф сО5 V и (5>1 ) где угол, под которым прямые солнечные лучи доходят до места летательного аппарата, 4 а(- изменение этого угла, У вЂ” угол наблюдения, 4Ч вЂ” необходимое изменение угла наблюдения, I д — угол падения прямого солнечного света на исследуемый объект, 1111

1 — угол отражения от объекта при регистрации. КСЯ под углом

Ь, S — путь прямого и отраженного луча соответственно, — местное время. Поскольку ю(8,t,), Tt(S 4) подвержены неконтролируемым изменениям независимо, то для выполнения условия {1) достаточно положить

v(9,d.,ë.)=f — - V Л; где 2(Ч>, g Л -) — КСЯ природного образ вания, 1 () — функция распределения ориенте- 4" ции площадок природного образования в плоскости падения прямых солнечных лучей, 1Ч-

v/ ii - КСЯ элементарной площадки природного образования, Q — угол падения прямых солнечных лучей, (— угол, под которым производится регистрация КСЯ объекта, Л вЂ” длина световой волны рабочей

1 точки спектра. Бветовые коэффициенты бО

Ч -.(. = а (2)

Помехи, связанные с неоднородностью и изменчивостью коэффициента преломления света в атмосфере, и помехи, вызываемые наличием и изменением во времени площади теневых участков, исключаются выполнением при регистрации КСЯ условия (2).

Практическая реализация предлагаемого способа отличается от схемы регистрации известного включением в систему регистрирующих приборов блока, автоматически поддерживающего заданный угол между линией наблюдения и направлением прямых солнечных лучей.

Использование предлагаемого способа получения спектральных характеристик природных образований по сравнещао с извесь ным дает преимущество в разрешающей способности распознающих систем Последнее достигается путем исключения существ венной части искажений, связанных с я5364 висимостью спектральных характеристик природных образований от высоты стояния

Солнца, регистрацией изменяющейся со временем площади теневых участков объекта, изменением и неоднородностью коэффициента преломления света в атмосфере.

Исключение этих помех позволит увеличитьчисло спектральных характеристик., дак щих репрезентативную информацию о подстилающей поверхности. l0

Формула изобретения

Способ получения спектральных характеристик природных образований, заключаю- )5 шийся в регистрации спектральным прибсгром отраженных подстилающей поверхностью лучей с последующим определением коэффициентов спектральной яркости, о т— л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью уменьшения влияния помех, связанных с

6 зависимостью коэффициентов отражения от высоты стояния Солнца, непостоянством вс времени площади теневых участков, изменением и неоднородностью показателя преломления света в атмосфере, до регистрации выделяют лучи, отраженные от подстилающей поверхности и антипараллельные прямым солнечным лучам, например, путем юстировки спектрального прибора в направлении прямых солнечных лучей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1, Кондратьев К. Я. Исследование природной среды с пилотируемых орбитальных станций. Л., Гидрометсоиздат, 1972, с. 247-33 5.

2. Кондратьев К. Я. и др. Методика копирования оптических спектров отражения природных образований. "Проблемы физики атмосферы", вып. 10, ЛГУ, 197о с. 29 (прототип).

Составитель N, Кротов

Редактор Л. Гребенникова Техред О. Луговая Корректор И. Гоксич

Заказ 5655/293 Тираж 690 П одписное

Ш ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4