Способ получения спектральных характеристик природных образований

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДИПДЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистки ескихРеспублик(61) Дополнительное к авт, свид- (22) Заявлено 22.05,75 (21) 21 370 аявки1 Ч 3/ 1 т 3/ присоединен аударстеенныи камит авета Миниатраа ССС аа делам изабретенийи аткрмтий5) Дата о икования описания 19,01.7 72) Авторы изобретени етраковский, Р, Г, Хлебопрос и А, С, Исае им, В, Н, Сукач 4) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИРОДНЫХ ОБРАЗО ВА НИЙ 2 и геогралов прифиче род тх сл ек фо вых мов юи(71) Заявитель Институт леса и древ Изобретение относится к технической кибернетике и может использоваться для распознавания основных классов природных образований с борта летательных аппаратов.Известны способы получения спектральных характеристик природных образований с целью распознавания их классов (растительности, почв, горных пород, водной п верхности, снежных покровов) с борта спутника или самолета в различных диапазонах электромагнитных волн 1. Получаемые спектральные характеристики включают помехи, связанные с их за- т 5 висимостью от высоты стояния Солнца, регистрацией, изменяющейся со временем площади теневых участков объекта, изменением и неоднородностью коэффициента преломления света в атмосфере, а также 20 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 изменении погодных ус ий ил ского места распознавания,аиболее близкий к изобретению снос чения спектральных характеристик пр ных образований заключается в региции спектральным прибором отражен- подстилающей поверхностью лучей с едующим определением коэффициентов тральной яркости, в выборе наиболеемативных и статистически устойчиточек спектра и применения алгориткодирования исключающих в значител степени зависимость спектральных характеристик природных образований от вы соты стояния Солнца в интервале 30 ополученных при юстировке спектрометра в направлении земной вертикали 21.Известный способ позволяет разделить с различной точностью основные классы природных образований (растительность, почвы, горные породы, водная поверхность снежный покров), 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 (" 1 =0,55 мкм,56 мкм, Л =0,66 мкм - 0,68 мкм, Я =0,80 мкм-Ь -0,84 мкм), где относительное влияние передаточной функции атмосферы сказывается в минимальной степени.При увеличении числа спектральных признаков известный способ не позволяет 1 О 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.Цель изобретения - уменьшение влияния помех, связанных с зависимостью коэффициентов отражения от высоты стояния20 Солнца, непостоянством во времени пло щади теневых участков, изменением и неоднородностью показателя преломления света в атмосфере.Это достигается тем, что до регистрации выделяют лучи, отраженные от подстилающей поверхности и антипараллельные прямым солнечным лучам, например, путем юстировки спектрального прибора в в направлении прямых солнечных лучей.Таким образом, для определения коэффициентов спектральных яркостей (КСЯ) отбираются лучи, отраженные от подстилающей поверхности антипараллельно прямым солнечным лучам. 35Без учета искажающего влияния рассеянного света КСЯ природного образования может быть представлен в виде таким образом, имеют вид К., = Е(Чф-с( Улья )1/СМ(Ч-с(и,л )3 Тем самым при Ч - с, = соь 1 И) исключаются помехи, связанные с зависимостью цветовых коэффициентов от высоты стояния Солнца.При учете флуктуаций коэффициента преломления света в атмосфере, обусловленных неоднородностью и непостоянствомее плотности, для выполнения условия (1) необходимо следующее изменение угла наблюдения д Ч при изменении угла падения прямых солнечных лучей на ь (.с О 5 с О 5 с 4. Я ( 5, Ф ) ьЧ- Ь с( соь Ф с 05 Ч и (61 ) гдео(, - угол, под которым прямые солнечные лучи доходят до места летательногоаппарата,ь о(,- изменение этого угла,У - угол наблюдения,дЧ - необходимое изменение угла наблюдения,д. - угол падения прямого солнечногосвета на исследуемый объект,ы/Ч - угол отражения от объекта прирегистрации, КСЯ под углом %О (8,),и (, )-,.коэффициент преломления атмосферы для прямого и отраженного луча соответственно,1Ь, б - путь прямого и отраженного лучасоответственно,- местное время. Посколькую(В,Цп(5,6) подвержены неконтролируемым изменениям независимо, то для выполненияусловия И) достаточно положить-11Л ) / )1 бО где9(Ч,(Л ) - КСЯ природного образвания,1 () - функция распределения ориенте. 45ции площадок природного образования вплоскости падения прямых солнечных лучей,Ч-Ам/М- КСЯ элементарной площадкиприродного образования,(, - угол падения прямых солнечныхлучей,угол, под которым производитсярегистрация КСЯ объекта,Л - длина световой волны рабочей55точки спектра. Цветовые коэффициенты Ч-=а й) 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 сравненао с известным дает преимущество в разрешающей способности распознающих систем, Последнее достигается путем исключения существ венной части искажений, связанных с да5364висимостью спектральных характеристик природных образований от высоты стояния Солнцарегистрацией изменяющейся со временем площади теневых участков объекта, изменением и неоднородностью коэффициента преломления света в атмосфере. Исключение этих помех позволит увеличить число спектральных характеристик дак щих репрезентативную информацию о подстилающей поверхности. 10Формула изобретенияСпособ получения спектральных характеристик природных образований, заключаю щийся в регистрации спектральным прибс.ром отраженных подстилающей поверхностью лучей с последующим определением коэффициентов спектральной яркости, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения влияния помех, связанных с 556зависимостью коэффициентов отражения от высоты стояния Солнца, непостоянством вг 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, 247-335.2. Кондратьев К. Я. и др. Методика копирования оптических спектров отражения природных образований. "Проблемы физики атмосферы", вып. 10, ЛГУ, 197 о с, 29 (прототип).Составитель М, КротовРедактор Л. Гребенникова Техред О. Луговая Корректор И. ГоксичЗаказ 5655/293 Тираж 690 Подписное БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4