Атмосфера и диапазоны
Семестр 5 · окна прозрачности · дымка · рефракция
На пару
- Съёмка всегда через среду: радиометрия и геометрия
- Lсенсор = T · Lземля + Lpath
- Окна прозрачности — где τ мало
- Рэлей vs Ми — почему синий садится первым
- Физика индексов — пара «отражение и рассеяние»
Зачем фотограмметристу
- рассеяние и поглощение сажают контраст (ФПМ атмосферы — звено произведения на А05)
- рефракция смещает направление луча — геометрия, не яркость
- окна задают, какие каналы вообще доходят до земли и обратно
- космический снимок на этой паре — иллюстрация диапазона, не замена АФС
Что видит сенсор
Lсенсор = T · Lземля + LpathT — пропускание столба воздуха; Lpath — путевое излучение (дымка как добавка)
Два разных контраста: объект/фон на земле и то, что осталось после дымки. Вычитание дымки (DOS) — оценка Lpath по тёмным пикселям, не «фильтр тумана» в телефоне.
Окна прозрачности атмосферы
Интервалы длин волн, где оптическая толщина τ атмосферы мала: сигнал доходит до земли и обратно. Вне окон съёмка «в землю» бессмысленна: поглощают O2, H2O, CO2, O3.
Окна — переписать
- видимый ~0,4–0,7 мкм — глаз, орто, дешифрирование
- NIR ~0,8 мкм — растительность; вода почти чёрная
- SWIR ~1,6 и 2,2 мкм — минералы, влажность
- тепловой ИК ≈ 8–14 мкм — своё излучение поверхности
- микроволны / РЛС — сквозь облака (А09)
Закон Бугера–Ламберта–Бера
I = I0 · e−τ, τ = k · sτ — оптическая толщина, s — путь, k — коэффициент среды
Рассеяние Рэлея
Частицы ≪ λ (молекулы). Сечение ∼ 1/λ4. Синее небо, красный закат, голубая дымка на дальнем плане. Коротковолновые каналы (синий) садятся первыми.
Рассеяние Ми
Капли, пыль порядка λ. Слабее зависит от длины волны: «белёсая» дымка, дым, облачность. Геометрическая оптика — крупные капли дождя и блики.
Не только оптика
- тепловой ИК — Гольфстрим, утечки; не топоплан 1:2000
- СВЧ / РЛС — складчатость под растительностью, другая модель камеры
- рефракция и дымка портят и ФПМ, и засечку
Полный разбор ρ(λ), BRDF, NDVI — отражение и рассеяние.
Вопросы
- Как атмосфера портит и радиометрию, и геометрию?
- Запишите Lсенсор = … Что такое Lpath?
- Приведите по одному продукту в видимом, тепловом и радиолокационном диапазоне.
- Почему синий канал чаще «молочный», чем NIR?