19
се вижда, че кварцът излъчва като абсолютно черно тяло с дължина на вълната по-малка от 6 μm, но като селективен радиатор извън тази дължина на вълната. Много минерали могат да бъдат разграничени един от друг чрез наблюдение при дължина на вълната между 8 и 14 μm.
Фиг. 1. Сравнение на спектралните лъчения на кварц с абсолютно черно тяло при температура 600˚ K
В диапазона 8.0-14.0 μm, озоновият слой на земната атмосфера (O3) абсорбира/поглъща голямо количество топлинно излъчване с дължина на вълната от 9.2 μm до 10.2 μm. Затова спътниковите системи за инфрачервено топлинно наблюдение регистрират данните само в интервала 8-9,2 μm и 10,5-12,5 μm, за да се изключи тази област от електромагнитния спектър. Например, първите три топлинни канала на спътника ASTER (10-12 канал) обхващат диапазона от 8,125 до 9,275 μm, а 13 и 14 канал от 10,25 до 11,65 μm.
2.2. Атмосферни ефекти
Атмосферата оказва значително влияние върху записания сигнал от топлинните сензорни системи. Ефектът, който оказва върху сигнала, ще зависи от степента на атмосферната абсорбция, разсейването и излъчването по време на наблюдението, а също така и от мястото. Газовете и суспендираните в атмосферата частици могат да абсорбират излъчваната радиацията, при което се наблюдава намаляване на енергията, достигаща до топлинния сензор. Сигналите от Земята също могат да бъдат намалени, поради разсейването, дължащо се на суспендирани в атмосферата частици. От друга страна, газове и суспендирани частици в атмосферата може да излъчват собствена радиация. Следователно, атмосферното поглъщане и разсейване въздействат върху сигналите от наземни обекти, в резултат на което те изглеждат по-студени или по-топли, отколкото са. В зависимост от атмосферните условия по време на сканирането, един от тези ефекти ще надделее над другия и това ще доведе до неточен резултат от сензора. И двата ефекта са пряко свързани с разстоянието, от което се извършва заснемането. Измерванията от топлинните сензори могат да варират с около 2°С или повече, когато са получени от височина 300 m. Метеорологичните условия имат силно влияние върху формата и големината на топлинните атмосферни ефекти. Мъглата и облаците са пречка за топлинното излъчване. Праховите въглеродни частици, тютюневият дим и водните капчици могат да променят топлинните измервания, а аерозолите, дори и в ясен ден, могат да доведат до значителни изменения на засичаните сигнали. Тези атмосферни смущения варират в зависимост от мястото, надморската височина, времето и метеорологичните условия. Те не могат да бъдат пренебрегнати, поради това се използват различни стратегии за компенсиране на ефектите им.
Емисионната способност на различни обекти варира значително с вида на материала в този диапазон. Въпреки това, за даден тип материал лъчението често може да се счита за константа в диапазона от 8 до 14 μm, когато се използват широколентови сензори, т.е. в рамките на тази спектрална област повечето материали могат да бъдат третирани като сиви тела.
Когато температурата на обектите надвишава температурата на околната среда, върховете на лъченията им преминават към по-къси дължини на вълните. Това може да се използва за решаване на специални задачи, като например картографирането на пожари, при което системите оперират в атмосферния прозорец от 3 до 5 μm. Тези системи предлагат по-точно определяне на горещи обекти за сметка на температура на околния терен [9].
Топлинните данни могат да се получат през деня и през нощта. За някои приложения е удачно да се използват данни и от двете заснемания. Въпреки това, за много приложения, изображенията, получени от заснемане през нощта или по-специално преди зазоряване се предпочитат, тъй като през това време ефектът от диференциалното слънчево затопляне е минимален.
В днешно време регистрацията на сигнала се осъществява в цифров вид. За получаване на температурните стойности на повърхностите на базата на дистанционното наблюдение е разработен специален математически апарат. Важно е, че топлинните изображения съдържат информация, която е практически невъзможно да се получи по друг начин, например с помощта на изображения във видимия и близкия инфрачервен диапазон.
2.3. Пространствена разделителна способност и
геометрична корекция
Повечето топлинни сензори имат на борда системи за запис и калибриране. Две черни тела се настройват и контролират радиометричното калибриране на получените данни. Тъй като сензорите измерват излъчената радиация, но има и ефект на нагряване, се изисква постоянното им охлаждане. Това води до ограничаване на възможността за измерване на сензорите и следователно - пространствената разделителна способност на получените данни. Ниската пространствена разделителна способност на генерирани топлинни данни, по-специално от ширококанални спътници, създава допълнителни проблеми при геометричното регистриране към други данни, особено когато последните имат много по- висока пространствена разделителна способност. Идентифицирането на съответни надеждни контролни точки на набори от данни с толкова големи различия в пространствената разделителна способност е не само трудно, но може да доведе до неприемливи резултати от трансформацията. Поради това се използват алтернативни подходи за съвместна регистрация, при които първо се регистрира топлинното изображение към друго изображение с междинна пространствена разделителна способност и след това в следващата стъпка – към изображение с висока разделителна способност. [13]
2.4. Космически системи за дистанционно сканиране
в топлинния инфрачервен диапазон
ГКЗ 5-6 ' 2017