Способ определения яркости объектов

 

Изобретение относится к способам дистанционного измерения яркости природных объектов и позволяет определять их физические характеристики,состояние с повышенной точностью. Сущность изобретения: одновременно с фотосъемкой объектов производят съемку эталонных участков с различными коэффициентами поглощения солнечной радиации в тепловом диапазоне спектра электромагнитного излучения. Определяют температуру поверхности эталонных участков в момент съемки и с учетом разности температур, по предварительно установленной зависимости, определяют прозрачность атмосферы, значение которой учитывают при измерении оптических плотностей фотографических изображений объектов . Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 С 11/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4836444/10 (22) 07.06.91 (46) 23.01.93. Бюл. М 3 (71) Научно-исследовательский и производственный центр "Природа" (72) Б.А.Семенов и П.А.Окатов (56) Кучка А.С. Аэрофотография. Основы и метрология, M.: Недра, 1974, с.22, 40 — 42.

Матиясевич Л.М. Введение в космическую фото граф и ю. М.: Н едра, 1989, с.101—

103. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЯРКОСТИ

ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к способам дистанционного измерения яркости природИзобретение относится к области фотометрии, в частности — к разделу дешифрирования изображений, Известен способ определения яркости природных объектов по материалам фотосъемки, включающей измерение оптических плоскостей фотоизображений природных объектов, и измерение актинометром интенсивности прямой солнечной радиации, по величине которой определяют прозрачность атмосферы и яркость атмосферной дымки, а по полученным результатам находят яркость природного объекта. Точность определения яркости природного объекта составляет 10 — 12% . Недостатком данного способа является невысокая точность, сложность обеспечения синхронности измерений и фотосъемки, Известен способ определения яркости природного объекта по материалам фотосъемки, включающий фотосъемку природных обьектов и эталонных участков с заданными коэффициентами отражения, из„, Ы„, 1789856 А1 ных обьектов и позволяет определять их физические характеристики, состояние с повышенной точностью. Сущность изобретения: одновременно с фотосъемкой объектов производят съемку эталонных участков с различными коэффициентами поглощения солнечной радиации в тепловом диапазоне спектра электромагнитного излучения. Определяют температуру поверхности эталонных участков в момент съемки и с учетом разности температур, по предварительно установленной зависимости, определяют прозрачность атмосферы, значение которой учитывают при измерении оптических плотностей фотографических изображений обьектов. мерение оптической плотности фотоизображений природных объектов и эталонных участков, по которым определяют прозрачность атмосферы и яркость атмосферной дымки, и с их учетом находят яркость природных объектов. Недостатком данного способа является невысокая точность определения яркости природных объектов, средняя квадратическая ошибка, составляющая 11-46%.

Цель изобретения — повышение точности измерения яркости природных объектов за счет более достоверного определения прозрачности атмосферы в момент фотосъемки, Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения яркости природных объектов, заключающемся в том, что одновременно с природными объектами проводят фотосъемку эталонных участков с различной отражательной способностью наземной поверхности, измерят их оптическую плотность на получен1789856

E=Arn, ных фотоизображениях, по которым определяют яркость и прозрачность атмосферы, а с учетом их значения и оптической плотности изобретения природного объекта находят его яркость, в нем прозрачность атмосферы определяют по разности температур дополнительных эталонных участков, которую получают по результатам дополнительной съемки в тепловом диапазоне, выполняемой одновременно с фотосъемкой.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом "

По ерассе полета ..аэр0космического носителя съемочной аппаратуры над исследуемыми природными объектами в пределах ее поля зрения создают на земной поверхности фотометрические эталонные участки с заданными различными коэффициентами отражения например, полотнища из светлой и темной материи. Кроме этого, создают, по крайней мере, два дополнительных эталонных участка из материалов с высокой излучательной способностью в тепловом диапазоне, например, в диапазоне 8-13 мкм, и с различными коэффициентами поглощения солнечной радиации, например, из светлого бетона и черной резины. Размер эталонных участков должен быть соизмерим с разрешающей способностью съемочной аппаратуры на местности — превышать ее в 1,5 — 2 раза, Дополнительные эталонные участки предназначены для определения прозрачности атмосферы в фотографическом диапазоне, по материалам их съемки в тепловом диапазоне.

Разность температур дополнительных эталонных участков, освещенных Солнцем, зависит от прозрачности атмосферы солнечному излучению, т.е. она тем больше, чем вше прозрачность атмосферы, в том числе, в спектральном диапазоне фотосъемки.

Перед проведением аэрокосмической съемки выполняют калибровку дополнительных эталонных участков, т.е. определяют зависимость разности их температур (At) от коэффициента прозрачности атмосферы с учетом высоты Солнца (hp) и температуры воздуха (ъ).

Сущность калибровки состоит в том, что экспериментально с помощью наземных измерений определяют переводной коэффициент — n, позволяющий по разности температур дополнительных эталонных участков — At определять интенсивность падающей на них солнечной радиации по формуле:

Прозрачность атмосферы при этом определяют, например, путем измерения прямой солнечной радиации актинометром, а разность температур эталонных участков— тепловизором, т.е, дистанционно и в диапазоне спектра, соответствующего диапазону тепловой съемки с аэрокосмического носителя.

Значения переводного коэффициента определяют с учетом высоты Солнца (hp) и температуры окружающего воздуха (t>) посредством определения соответствующих поправочных коэффициентов — Khp и К1,, Таким образом переводной множитель равен:

n=n> К о Kt,, (2) где п1 — составляющая переводного коэффициента для некоторых заданных условий, например, для hp = 30 и t, = 20 С, Температуру воздуха контролируют термометром метеорологическим, а высоту

Солнца рассчитывают по солнечному времени.

Далее выполняют аэрокосмическую фотосъемку и тепловую съемку жесткости с исследуемыми природными объектами и эталонными участками, а по материалам тепловой съемки определяют перепад температур дополнительных эталонных участков и с использованием формул (1) и (2) находят интенсивность падавшей на них солнечной радиации (Е), Из общего потока солнечной радиации — (Е) определяют долю прямой солнечной радиации (Е ) по формуле

Е =(Š— Ep)sec hp, (3) где Ep = Е.С вЂ” рассеянная солнечная радиация;

С вЂ” доля рассеянной радиации в общем потоке солнечной радиации, Ее значение зависит от hp и определяется по специальным таблицам процентного содержания рассеяния радиации в общем потоке.

Значение коэффициента прозрачности атмосферы находят по формуле Бугера

Р=(, )М (4) где Ео — интенсивность солнечной радиации на верхней границе атмосферы (солнечная постоянная);

m =, — оптическая масса атмосsin hp феры в направлении на Солнце.

Затем измеряют оптические плотности изображения фотометрических участков и с использованием характеристической кривой применяемого при фотосъемке фотоматериала и эксплуатационных параметров съемочной аппаратуры находят соответст1789856

25

35

Составитель С, Юмашев

Редактор Т, Шагова Техред M.Ìoðãåíòýë Корректор А. Мотыль

Заказ 344 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 вующие им освещенности оптического изображения. Затем, используя их и значение прозрачности атмосферы, полученное по материалам тепловой съемки находят яркость воздушной линии, а по результатам измерений оптической плотности изображения природных объектов находит их яркости по известной формуле с использованием значений прозрачности атмосферы и яркости дымки.

Преимуществом заявленного способа является повышение точности определения

Формула изобретения

Способ определения яркости объектов, вкл ючающий фотосъемку объектов и эталонных участков, измерение оптических плотностей их фотографического изображения, определение прозрачности атмосферы и обработку результатов измерений, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности, в качестве эталонных выбирают участки с различными коэффициентами насыщения солнечной радиации, перед фотояркости ПО, и, как следствие, повышение достоверности определения физических характеристик за счет точного определения прозрачности атмосферы при устранении

5 влияния ошибок фотографического способа. Это повышает круг решаемых по материалам фотосъемки практических задач народнохозяйственного комплекса, таких как определения состояния сельскохозяйст10 венных и лесных угодий, почв, водоемов, дорог и т.п. по их отражательным характеристикам. съемкой определяют зависимость разности температур поверхности эталонных участков от прозрачности атмосферы, одновременно с фотосъемкой производят съемку эталонных участков в тепловом диапазоне спектра электромагнитного излучения с последующим определением температуры их поверхности в момент съемки, а прозрачность атмосферы определяют с учетом разности температур поверхностей эталонных участков.