V.13. На рис. V.20 даны характеристики спектральной отражательной способности влажной песчаной почвы. Нарисуйте кривую на координатной плоскости, представляющую характеристику отражательной способности этой почвы после того, как она подверглась воздушной сушке.

V.14. Снова решите задачу V.13, предполагая, что в почве было высокое содержание глины.

V.15. Почему характеристики отражательной способности воздушносухих глинистых почв имеют характерные полосы водного поглощения, а воздушно-сухих песчаных почв - нет?

V.16.. Два студента обсуждали экспериментальный способ использования дистанционного зондировання для определения содержания влаги в поч- йГ ве. Студент А (который тщательно l; изучил разд. V.3 этой книги, но не 20

читал разд. П.2), предложил выпол- «5 нить измерения отражательной сло-

та о

собности в видимом диапазоне спект- о 5 0,5 0,э 13 7 2,1 2. ра и в диапазоне при 1,4 мкм. Сту- Длина волны (мкм)

дент В (который тщательно изучил как разд. V.3, так и разд. 11.2 этой у of)

книги), согласился, что выполнение измерений в видимом диапазоне целесообразно, но сказал, что измерения при 1,4 мкм бесполезны. На чем основано это утверждение?

V.17. Рассмотрите вопрос о том, как различные почвы, перечисленные в табл. V.3, будут выглядеть на изображениях в отражательном и тепловом диапазонах (см. рис. V.10). Заполните таблицу, указав, какого цвета (светлого или темного) будут почвы на двух изображениях.

V.18. Предположите, что область обна.женной почвы была темного тона на изображении в видимом диапазоне длин волн. Опишите два подхода с использованием многоспектральных сканерных данных, с помощью которых можно определить, является ли темный цвет почвы результатом высокого содержания органического вещества или влаги.

Цели изучения.

После изучения разд. V.4 читатель должен уметь:

1. Определить диапазоны длин волн, в которых лучше всего можно: а) провести границу между водной поверхностью и окружающей сушей; б) оценить состояние воды.

2. Дать общую форму характеристик отражательной способности прозрачной и мутной воды.

3. Определить факторы, которые могут оказывать значительное влияние на характеристики отражательной способности воды.

4. Установить, какие диапазоны длин волн лучше всего подходят для того, чтобы отличить облака от снежного покрова,

V.4. Спектральные характеристики воды и снега

Спектральные характеристики воды, так же как и спектральные характеристики растительности и почвы, изменяются с длиной волны, в соответствии с имеющим место взаимодействием энер--гии и вещества. Что касается поверхности воды, то здесь эти взаимодействия вызваны природой самой воды; кроме того, на них влияют различия в состоянии воды. Как мы увидим, опре-17* 25а

0,5 0,6

0,7 0.8 0,9 1,0 U 1,2 Длина волны (мкм)

1.3 1,5 1,7 1,9 2,1 2,3

Рис. V.2J. Характеристики спектральной отражательной способности зеленой растительности, почвы и чистой воды:

3 - почва (пылеватый суглинок), 2 - зеленая растительность (кукуруза), 3 - чистая вода озера (взвешенных частиц 10 мг/л), 4 - данных нет из-за ограничения технических характеристик приборов. {[18], © авт. право, 1977, Амер. фотогра.мметрическое об-во. Используется по разрешению)

Рис. V.22. Изображения Ландсат, показывающие низкую отражательную способность воды по сравнению с растительностью или почвой в отражательном инфракрасном диапазоне спектра

делить местонахождение и установить границы массоводы с помощью дистанционного зондирования очень легко на «зобра-}кениях в ближнем инфракрасном диапазоне длин во.дн, ..хотя некоторые аспекты состояния воды лучше всего определяются с использованием данных, полученных в видимом диапазоне. Картографирование размеров и состояния снежного покрова для лучшего предсказания стока пакового снега няилуит-:::,! образом может быть выполнено в среднем инфракрасном диапазоне.

Рассмотрим прежде всего ближний и средний инфракрасный диапазоны, где, как Вы помните из рис. V.9, даже очень тонкий слой воды (в жидком состоянии) имеет несколько отчетливых сильных полос поглощения. В естественных условиях поверх-" ностью воды поглощается почти вся падающая энергия в ближнем и среднем инфракрасном диапазонах длин волн, даже если слой воды небольшой. Вследствие такого сильного поглощения энергии водой в этих диапазонах может быть отражено лишь очень небольшое количество энергии. Это очень выгодно для, дистанционного исследования, поэтому отражательная способность воды в отражательном инфракрасном диапазоне спектра четко выражена и гораздо ниже, чем отражательная способность растительности или почвы (рис. V.21). Четкие различия-отражательной способности в инфракрасном диапазоне делают возможными простую идентификацию и картографирование водных поверхностей. Например, на черно-белых инфракрасных аэрофотоснимках или многоспектральных сканерных изображениях в отражательном инфракрасном диапазоне спектра (рис. V.22) вода чёрного цвета и хорошо отличается от окружающих ее растительности и почвы. Специалисты, работающие с данными Ландсат, утверждают, что определить местонахождение даже очень маленьких прудов или озер (площадью 2- 4 га) можно очень быстро и легко [19, 20].

В видимом диапазоне спектра взаимодействия энергии и вещества для масс воды более сложны. Хотя эти взаимодействия можно представить в виде уравнения энергетического баланса

компоненты различных членов уравнения определить нелегко. Член, обозначающий отражательную способность, может определять отражательную способность поверхности воды, материалов на дне или взвешенных частиц воды. Характеристики поглощения и пропускания являются не только функциями самой воды, но на них также сильно влияют различия типов и размеров веществ, содержащихся в воде, как органических, так и неорганических.

Чтобы определить, какую информацию о состоянии и качестве воды можно получить с помощью измерений отражательной способности в видимом диапазоне, были изучены спектральные характеристики воды, находящейся в различных условиях. Вначале, рассматривая характеристики поглощения и