Статистика инфракрасного излучения морской поверхности и ее применение для интерпретации данных дистанционного зондирования

• Автор: Иванов, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 150 с.

Оглавление
Введение

1.Обзор библиографии и обоснование выбора исходных данных.

1.1. Обзор библиографии и предшествующих работ по моделям излучения, статистике распределения параметров волнения и научная постановка задачи.

1.2 Сводка заимствованных формул и констант, используемых в работе.

1.2.1 Формулы для коэффициентов отражения и спектральных характеристик морской воды.

1.2.2 Функция углового распределение яркости нисходящего излучения небосвода

1.2.3. Закон распределения уклонов фацетов.

1.3. Исходные данные.

1.4. Выводы
2. Обоснование и вывод выражений для статистических характеристик ИК излучения взв'олнсва нной морской поверхности
2.1. Формирование ИК излучения взволнованной морской поверхности
2.1.1 Формирование ИК излучения фацета
2.1.2 Формирование ИК излучения единичного участка взволнованной поверхности
2.2 Плотность вероятности флуктуаций энергетической яркости ИК излучения взволнованной поверхности
2.2.1 Вывод формулы плотности вероятности в общем виде
2.2.2 Вывод формулы плотности вероятности для сплошной облачности
2.2.3 Вывод формулы плотности вероятности для ясного неба
2.3 Выводы
3.Влияние условий наблюдения на вид функции распределения и статистические характеристики флуктуаций яркости ИК излучения ВПМ.
3.1. Выбор исходных данных, и программа расчетов.
3.1.1. Обсуждение выбора расчетных точек.
3.1.2. Краткое описание компьютерной программы.
3.2. Исследование вида функции и(соз(са)).
3.3. Плотность вероятности яркости ВПМ.
3.3.1. Распределение яркости ВПМ при сплошной облачности
3.3.2. Примеры функций плотности вероятности яркости ВПМ для условий ЯН.
3.3.3. Исследование статистических характеристик распределения вероятности яркости ВПМ.
3.4. Выводы
4. Преобразование результатов численного эксперимента к виду, пригодному для применения в расчетах эффективности ИКП.
4.1. Влияние конечного спектрального диапазона и конечного поля зрения на статистические характеристики излучения ВПМ.
4.1.1. Влияние длины волны наблюдаемого излучения на вид функции распределения и статистические характеристики излучения ВПМ.
4.1.2. Нахождение плотности вероятности излучения ВПМ для конечного спектрального диапазона
4.1.3 Переход к полю зрения конечного размера
4.2. Учет влияния атмосферной трассы и оптической системы на наблюдаемое излучение ВПМ.
4.3.Выводы

5. Выбор рационального спектрального диапазона ИК аппаратуры обнаружения и распознавания с учетом флуктуаций фоновых шумов ВПМ.
5.1. Методика определения рационального диапазона
5.1.1 Физические предпосылки и исходные формулы
5.1.2 Обсуждение сделанных приближений и вывод 118 расчетной формулы.
5.1.3 Алгоритм оптимизации. Точная и приближенная схемы расчетов.
5.2. Пример нахождения рационального спектрального диапазона ИК прибора наблюдения за морской поверхностью.
5.3. Выводы
6. Определение загрязнений на морской поверхности.
7. Сравнение результатов расчета с эксперименталь-
ными данными
7.1. Методика измерений и измерительная аппаратура
7.2. Радиационный контраст природных образований и ненагретых объектов
7.2.1. Контрастное излучение участков на морской поверхности, имеющих различия по температуре
7.2.2.Аномалии волнения, связанные с изменением волнообразующих факторов
7.3 Выводы
Заключение. Основные выводы и результаты работы.
Литература

отражающей это излучение элементарной площадки шероховатой поверхности: {Х/2'ка.) ~3«1. Физически этот критерий связан с
тем, что при больших размерах рассматриваемой на шероховатой поверхности площадки а необходимо учитывать её возможную неплоскость и диффузную составляющую отраженного излучения. При соизмеримых размерах длины волны излучения X и отражающей площадки а нельзя пользоваться приближениями геометрической оптики. Минимальный размер участка отражающей поверхности а должен в 15-20 раз превышать длину волны электромагнитного излучения X, и, соответственно, для области 3 - 14 мкм минимальный линейный размер фацета в рамках рассматриваемой модели составляет не менее

Толщина поверхностного слоя воды <1, который реально участвует в формировании оптического поля (и, соответственно, является толщиной «поверхностной пленки»), зависит от соотношения длины волны X и показателя поглощения вещества на этой длине волны %(Я.) [9, с. 97] . Для воды в диапазоне
3-5 мкм основные процессы поглощения - излучения определяются поверхностным слоем толщиной с! » 100 мкм, а в диапазоне 7-14 мкм - соответственно с1 я 20 мкм.
Таким образом, при всей условности фацетного представления ВПМ, существуют вполне реальные физические объекты, которые можно соотнести с фацетами в рассматриваемой модели, и характеристики которых поддаются прямому или косвенному измерению (например, методом «зеркальных точек» [10]). ИК излучение фацета формируется за счёт двух составляющих: собственного теплового излучения поверхности и от-
ражённого от него ИК излучения других участков пространства. Отражённая составляющая может быть первоначально связана с нисходящим излучением небосвода, естественных или искусственных источников ИК излучения, с ИК излучением со-