Способ дистанционного измерения коэффициента спектральной яркости моря

 

ИЗОБРЕТЕНИЕ ОТНОСИТСЯ К ФОТОМЕТРИЧЕСКИМ ИЗМЕРЕНИЯМ И МОЖЕТ БЫТЬ ИСПОЛЬЗОВАНО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА СПЕКТРАЛЬНОЙ ЯРКОСТИ МОРЯ ПРИ ВЕРТИКАЛЬНОМ ЗОНДИРОВАНИИ С НИЗКОЛЕТЯЩИХ НОСИТЕЛЕЙ АППАРАТУРЫ. ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ - ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ И УПРОЩЕНИЕ ПРОЦЕССА ИЗМЕРЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ПАСМУРНОГО НЕБА. ЭТО ДОСТИГАЕТСЯ ПУТЕМ СИНХРОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНОЙ ЯРКОСТИ ВОСХОДЯЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ДЛИНЕ ВОЛНЫ, ЛЕЖАЩЕЙ В ВИДИМОМ ДИАПАЗОНЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН И КРАСНОЙ ОБЛАСТИ СПЕКТРА (Λ<SB POS="POST">0</SB>*98700 НМ) И ОДНОКРАТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ В ПРОИЗВОЛЬНОЕ ВРЕМЯ СПЕКТРАЛЬНОЙ ЯРКОСТИ НЕБОСВОДА В ЗЕНИТЕ НА ТЕХ ЖЕ ДЛИНАХ ВОЛН В ЗАДАННОМ ДИАПАЗОНЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН И В КРАЙНОЙ ОБЛАСТИ СПЕКТРА И ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА СПЕКТРАЛЬНОЙ ЯРКОСТИ МОРЯ ПО ВЫРАЖЕНИЮ ρ(Λ<SB POS="POST">I</SB>)=A<SP POS="POST">.</SP>R[(B(Λ<SB POS="POST">I</SB>)/B(Λ<SB POS="POST">O</SB>)<SP POS="POST">.</SP>(B<SB POS="POST">Н</SB>(Λ<SB POS="POST">O</SB>)/B<SB POS="POST">Н</SB>(Λ<SB POS="POST">I</SB>)-1], ГДЕ ρ(Λ<SB POS="POST">I</SB>) - КОЭФФИЦИЕНТ СПЕКТРАЛЬНОЙ ЯРКОСТИ МОРЯ НА ДЛИНЕ ВОЛНЫ ΛI

B(Λ<SB POS="POST">I</SB>) И B(Λ<SB POS="POST">0</SB>) - СПЕКТРАЛЬНЫЕ ЯРКОСТИ ВОСХОДЯЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ МОРЯ СООТВЕТСТВЕННО НА ДЛИНАХ ВОЛН Λ<SB POS="POST">I</SB> И Λ<SB POS="POST">O</SB> *98 700 НМ

B<SB POS="POST">Н</SB>(Λ<SB POS="POST">I</SB>) И B<SB POS="POST">Н</SB>(Λ<SB POS="POST">O</SB>) - СПЕКТРАЛЬНЫЕ ЯРКОСТИ НЕБОСВОДА, ИЗМЕРЕННЫЕ ОДНОКРАТНО В ЗЕНИТЕ В ПРОИЗВОЛЬНОЕ ВРЕМЯ СООТВЕТСТВЕННО НА ДЛИНАХ ВОЛН Λ<SB POS="POST">I</SB> И Λ<SB POS="POST">O</SB> *98 700 НМ

А = 1,33 - ПОСТОЯННЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ

R - КОЭФФИЦИЕНТ ФРЕНЕЛЕВСКОГО ОТРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ РАЗДЕЛА ВОЗДУХ-ВОДА, РАВНЫЙ 0,02 ПРИ ИЗМЕРЕНИИ В НАДИР.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„ЯЦ„„1525?53 (51)4 G 01 N 21/27

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4439387/31-25 (22) 28.03.88 (46) 30.11,89. Бкл. У 44 (71) Научно-производственное объединение космических исследований (72) В.М.Фортус, Ю.В.Каллиников, . Ф.М.Аллахвердов и М.Б.Эфендиев (53) 535.24(088.8) (56) Монин А.С. и Красицкий.В.П.

Явления на поверхности .океана.

Л.: Гидрометеоиздат, 1985, с. 327.. (54) СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА СПЕКТРАЛЬНОЙ ЯРКОСТИ МОРЯ (57) Изобретение относится к фото метрическим измерениям и может быть использовано для дистанционного определения коэффициента спектральной яркости моря при вертикальном зондировании с низколетящих носителей . аппаратуры. Цель изобретения — повышение точности и упрощение процес. са измерения в условиях пасмурного неба. Это достигается путем синхронного измерения спектральной яркости

Изобретение касается фотометрических измерений и может быть использовано для дистанционного определения оптических характеристик морской среды (коэффициента спектральной яркости — КСЯ) и получения связанных с ними сведений о различных процессах в море, применяемых для определения поглощающих и рассеивающих характеристик, концентрации и состава взве2 восходящего излучения на длине волны, лежащей в видимом диапазоне электромагнитных волн и красной области спектра (o7 700 HM) и однократного измерения в произвольное время спектральной яркости небосвода в зените на тех же длинах волн в заданном днапазоне электромагнитных волн и в крайной области спектра и определения коэффициента спектральной яркости моря по- выражению у C Л; ) = а В ((В(Л; ) /Â(Ä, } . ( д(Л, )/

/В „(Л; ) -1, где р (Л; ) =-коэффициент спЕктральной яркости моря на длине волны Л;; В(Л;) и В(Л ) — спектральные яркости восходящего излучения моря соответственно на длинах волн и Л,> 700 ì, В„(Л,.) и В„(Л,)— спектральные яркости небосвода, измеренные однократно в зените в произвольное время соответственно на длинах волн Л, и Л, 7 700 нм; а =

1,33 — постоянный коэффициент; R —. коэффициент френелевского отражения поверхности раздела воздух — вода, . равный 0,02 при измерении в надир. шенных в воде частиц, концентрации хлорофилла, для визуализации течений, выявления потенциальных рыбопромысловых районов, изучения динамики слоя скачка, картнрования потоков терригенного материала, классификации типов вод и т.п.

Целью изобретения является повышение точности и упрощение процес1525753 са измерения в условиях пасмурного неба.

Способ осуществляется с помощью стандартного многоканального спектрофотометра видимого диапазона, поз-

5 воляющего работать в диапазоне длин волн, включающих й» )700 нм. Перед началом измерений КСЯ проводится в пасмурную погоду однократное измерение спектральных яркостей В н(Л )

1 и В „(Л,) небосвода в зените на длинах волн Л. и Л

I »

Измеренные значения используются в дальнейшем при замерах КСЯ как I5 постоянные характеристики прибора, и по этим значениям.,можно нормировать сигналы измеряемых в полете спектральных яркостей восходящего излучения с поверхности моря Измере 20 ния величин В„(Л.) и В„(Л,) могут проводиться и после окончания измерейий спектральных яркостей восходящего от моря излучения (в условиях пасмурного неба).

Затем измеряют спектральную яр костьь. восходящего от моря излучения в видимом диапазоне электромагнитных волн, одновременно измеряют спект. ральную яркость восходящего излуче ния на длине волны, лежащей в крас.ной области спектра (Л, > 700 нм), и определяют коэффициент спектраль íîé яркости моря по выражению

Гв(л;) в„(Л,) где р (Л; ) в (л;) и В (Л,) в„(й., ) ив„(Л ) а = 1,.53

H — коэффициент спектральной яркости моря на длине волны Л,-; 40 — спектральные яркости восходящего излучения моря соответственно на длинах волн Л; и 45

Д ) 700 нм, спектральные яркости небосвода, однократно измеренные в зените тем же спектрофотометром,в произвольное вре" мя соответственно на длинах волн Л и Л >

7 700 нм; — постоянный коэффициент; — коэффициент френелевского отражения поверхности раздела вода— воздух, равный 0,02 при измерении в надир, Изобретение основано на следующих положениях.

При определении КСЯ поверхности моря с помощью вертикального дистанционного зондирования поглощение cseта морской водой в красной области оптического диапазона (Л, ) 700 нм) становится значительным, свет практически перестает проникать в воду, поэтому рассеянное морем излучение определяется только светом, отраженным от границы раздела вода — воздух, т.е. в (й,) = в„(Л,) = в в„(л»), (г) где В „(й») — спектральная яркость света, отраженная поверхностью моря на дли-к не волны

Наиболее сложным является измерение КСЯ в пасмурную погоду, когда из-за переменных толщин и состава облачности велика временная изменчивость измеряемых величин. В этом случае зависимость спектральной яркости неба, обусловленная многократным рассеянием на крупном аэрозоле, практически однородна по небосводу, а угловая зависимость имеет кардиоидный вид. При кардиоидном распределении яркости небосвода величины В» и В„ могут быть связаны выражением В„(Л; ) = а В,(Л;), (3) где а — коэффициент, зависящий от состава и вида облачности, меняется в пределах 1,251,43.

Относительная спектральная характеристика суммарного излучения, падающего на.поверхность моря, практически не зависит от состояния атмосферы в большом диапазоне зенитных углов Солнца (6 с (бО ). Это положение справедливо и для отношения

Во(Л; )

В Т 7 п""урную п г д » 0 в (Л ° ) отношения --" †. Следовательно, в нiilo) последнее отношение может быть измерено однократно и независимо от проведения измерений спектральной яркости восходящего излучения В (Л;).

152575

ГВ(Л;) a„(.) (в7 ь,7 в„7х, Т ) а-133

В(Л,) и В(Л,) Измерение спектральной яркости

В (Д ) позволяет учитывать суммарную изменчивость уровня освещенности

1 поверхности и коэффициента отражения поверхности раздела вода — воздух °

Учитывая рассмотренные положения и формулы (2) и (3), из известного выражения

«В (Л;) -НВ„(Л;) (Л ) 1 .н ч о ( где В (Л ) — спектральная яркость н участка небосвода, можно вывести соотношение (1) для

15 коэффициента спектральной яркости моРЯ Р(Л1).

При линейной зависимостч сигнала спектрофотометра от измеряемой яркости выражение (1) можно преобразовать следующим образом:

U Ä(Л,) р(в ) = л — "+- - —

1.1п(A, ) н в U (А;) где U (Л. ) = - — - - сигнал спеки U (Ло) трофотометра при измерении В(Л,), нормированный на значение

U и (Л,), полученное при 30 измерении 5(Л,);

« U "(Л;} (Л. ) = — — — - - — сигнал спектроН 1 П„

Ло

1 } отометра при измерении

В „(Л,. ), HoPMHPoBBHHbIA 35 на зйачение U "(Л,), полученный при измерении В„(il ).

Как было отмечено выше, в пасмур,Ви(Л ) 40 ную погоду отношение — т-- не завиВ н Л ) сит от состояния атмосферы и уровня освещенности, поэтому функция

U „"(Л,), зависящая от спектрального состава излучения небосвода и спект- 45 ральной чувствительности спектрофотометра, может счит(иться некоторой заданной калибровочной функцией, определяемой независимо от измерения и „ (л;). 50

Таким образом, для определения

КСЯ в пасмурную погоду необходимо измерять только нормированную спектральную яркость восходящего излучения. 55

Благодаря синхронному измерению спектральной яркости восходящего излучения на некоторой фиксированной длине волны .Л, > 700 нм, а также

3 6 одйократному независимому измерению в произвольное время спектральных яркостей небосвода на длинах. волн

Л. и Л, упрощается процесс проведения измерений КСЯ поверхности моря и повышается точность определения

КСЯ sa счет уменьшения влияния из менчивости коэффициента френеленского отражения поверхности раздела вода — воздух и отсутствия погрешности из-за пространственно-временной изменчивости освещения при несинхронных измерениях.

Формула изобрет.ения

Способ дистанционного измерения коэффициента спектральной яркости моря, заключающийся в том, что измеряют спектральную яркость В (Л,.) .восходящего от поверхности моря излучения в видимом диапазоне длин .электромагнитных волн и опреде1 ляют коэффициент спектральнай яркости моря, отличающийся тем, что, с .целью повьппення точности и упрощения процесса измерения в условиях пасмурного неба, одновременно измеряют спектральную яркость восходящего излучения на длине волны Лс, большей 700 нм, в произвольное время до или после указанных измерений в условиях пасмурного неба однократно измеряют спектральную яркость небосвода в зените в том же диапазоне длин Л электромагнит1 ных волн и на той же длине волны Л а коэффициент спектральной яркости определяют по выражению где у (М,) — коэффициент спектральной яркости моря на длине волны — постоянный коэффициент; — коэффициент френелевского отражения поверхности раздела вода-воз.дух, равный 0,02 при измерении в надир; — спектральные яркости восходящего излучения моря соответственно на длинах волн Л. и Л, р ) 700 нм;,)525753

Составитель В. Калечиц

Техред JI,Îëèéíûê Корректор H.Êoðîëü

Редактор А. Маковская

Заказ 723I/47 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

В„(Л; ) и Б„(il ) — спектральные яркости небосвода, измеренные однократно в зените в про5 извольное время соответственно на длинах волн

Д, и Л > 700 нм.

Способ дистанционного измерения коэффициента спектральной яркости моря Способ дистанционного измерения коэффициента спектральной яркости моря Способ дистанционного измерения коэффициента спектральной яркости моря Способ дистанционного измерения коэффициента спектральной яркости моря 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к биофизике, в частности к определению кинетических параметров плавления ДНК

Изобретение относится к способам фотометрического определения марганца (УП) в растворах

Изобретение относится к способам определения кальция в твердых материалах

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для контроля влажности в целлюлозно-бумажной, текстильной, химической и пищевой промышленности

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения суммы тяжелых металлов в водах, и может быть использовано в лабораториях контроля природных и сточных вод с целью повышения селективности определения по отношению к алюминию, магнию, кальцию и упрощения процесса

Изобретение относится к спектрофотометрическим способам определения титана в присутствии ванадия

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам экстракционно-фотометрического определения индия, и может быть использовано при анализе промышленных и полупроводниковых объектов с целью повышения чувствительности и избирательности определения

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам подготовки проб к анализу, и может быть использовано для спектрофотометрического определения селена в сере с целью упрощения и ускорения способа

Изобретение относится к сельскому хозяйству

Изобретение относится к способу первоначальной калибровки или повторной калибровки второго спектрометра в свете первого спектрометра или, соответственно, его самого

Изобретение относится к атмосферной оптике и предназначено для исследования распространения света в атмосфере

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и найдет применение в приборах капиллярного электрофореза и хроматографах при проведении высокочувствительного детектирования компонентов проб, движущихся в капилляре

Изобретение относится к измерительной технике и технологии контроля качества отстоя и может быть использовано в гидрометаллургии, обогащении полезных ископаемых, химической промышленности и др

Изобретение относится к средствам аналитического контроля мутных сред и может быть применено в современных автоматических системах управления технологическими процессами в металлургической, целлюлозно-бумажной, пищевой и химической промышленности для оперативного определения концентрации взвешенных частиц в технологических растворах
Наверх