Уходящее излучение

Как уже отмечалось, уходящее излучение является фоновой помехой при аэрокосмических наблюдениях Земли и атмосферы.

К основным средствам технической реализации дистанционного зондирования из космоса в оптическом диапазоне относятся: аэрофотосъемочные системы, оптико-электронные системы, работающие пассивным или активным методом, радиотеплолокационные системы.

Особое место из перечисленных технических средств зондирования занимают оптико-электронные радиометры для дистанционных измерений энергетической яркости (или температуры) природных образований Земли и планет.

При исследованиях природных ресурсов часто требуется измерить не только интегральное излучение различных объектов в определенном спектральном диапазоне, но и спектральное распределение энергии внутри этого диапазона. Важнейшей особенностью таких приборов является то, что в них часто одновременно осуществляется просмотр пространственного распределения излучения (сканирование по пространству исследуемых излучателей) и разложение в спектр этого излучения. В последнем случае количественно оценивается монохроматичность составляющих излучения (сканирование по спектру излучения).

К таким приборам относятся: бортовые автоматические спектрорадиометры с диспергирующими элементами (призмы, набор призм), бортовые автоматические фурье-спектрорадиометры (в них происходит разложение излучения за счет селективной модуляции проходящего через прибор потока).

Основой спутниковой аппаратуры являются и различные телевизионные системы: одноэлементные однострочные, однокадровые и многокадровые.

Для создания видимого аналога теплового изображения используются тепловизионные системы: с одноэлементным сканированием, с параллельным сканированием, с последовательным сканированием.

Оптимальным для измерения температуры облачного покрова и Земли является диапазон 3,4-4,1 мкм; для определения концентрации водяного пара в тропосфере – 6,4-6,9 мкм; для измерения интенсивности излучения земной поверхности −10-12 мкм; для исследования геотермических процессов и температурных градиентов морских течений – 3,4-4,1 мкм и 10- 12 мкм.

Анализ возможностей инфракрасного дистанционного зондирования при геологическом картировании силикатных пород показал, что для надежной идентификации типов этих пород выгодной является область 8-14 мкм. При разбиении этой области на 10-12 спектральных каналов, каждый из которых имеет ширину 0,5 мкм, идентификация оказывается весьма надежной.

При этом пространственное разрешение, приведенное к поверхности Земли, должно быть равно 100 м. Для высоты полета 350 км это эквивалентно угловому разрешению 1′. Такое разрешение может быть уже сегодня обеспечено современной оптикой даже с учетом сложных условий эксплуатации прибора. Например, в экспериментах станции "Скайлэб" оно составило 79 м.

При исследовании природных ресурсов источниками информации является излучение с подстилающей поверхности, искаженное атмосферными помехами.

При дистанционном зондировании загрязнений излучение от подстилающей поверхности само оказывается фоновой помехой.

Во всех случаях сопоставление характеристик потоков уходящей радиации коротковолновой (рассеянной атмосферой или отраженной подстилающей поверхностью) и длинноволновой (за счет собственного излучения атмосферы или подстилающей поверхности) оказывается необходимым при аэрокосмических наблюдениях.

Рассмотрим основные характеристики уходящего, а также отраженного подстилающей поверхностью излучения.