станционном зондировании нас в основном интересует влияние на отражательную способность в областях длин волн, называемых «атмосферными окнами», где могут работать многоспектральные сканерные системы, приблизительно 0,3-1,3; 1,5-1,8 и 2,0-2,6 мкм отражательного диапазона спектра (см. разд. II.2, где рассмотрены атмосферные окна и приведен их полный список). Как показано на рис. V.10, в диапазонах длин волн,, где могут функционировать сканерные системы, а также в полосах водного поглощения есть значительные изменения отр а-

05 0,7 0,9 и 1,3 1,5 1,7 1,9 2.1 2,3 2,5 Длина волны (мкм)

Рис. V.9. Обратная зависимость между отражательной способностью листа и поглощением воды. Кривая водного поглощения показывает величину поглощения слоем воды толщиной 1 мм:

1 - отражательная способность листа; 2 - поглощение водой [3]

0,5 0,7 Q9 1,1 1,3 1,5 1.7 1,9 2,1 2.3 2,5 Длина волны (мчм)

Рис. V.W. Влияние содержания влаги-на отражательную способность листьев кукурузы:

Содержание влаги: 1 - <40%, 2 - 40-54%,. 3 - 54-66%, 4 - >66% [3]

жательной способности. Увеличение отражательной способности в диапазонах длин волн между полосами водного поглощения можно назвать эффектом переноса, а увеличение отражательной способности в полосах водного поглощения влияет на диапазоны длин волн между полосами водного поглощения, что-приводит к увеличению отражательной способности во всем среднем инфракрасном диапазоне.

Возможно, благодаря этому эффекту переноса имеется по крайней мере частичное увеличение отражательной способности в ближнем инфракрасном диапазоне (которое можно наблюдать на рис. V.10), обусловленное в данном случае большим увеличением отражательной способности в полосе поглощения хлорофилла при 0,66 мкм, а также в полосе водного поглощения при 1,4 мкм. Кроме того, в ближнем инфракрасном диапазоне длин волн происходят другие сложные взаимодействия энергии и вещества. С потерей листьями влаги сильные изменения их внутренней структуры влияют на отражательную способность в ближнем инфракрасном диапазоне [5, 7]. Есть еще много неразрешенных вопросов о взаимоотношении энергии и вещества в инфракрасном диапазоне длин волн.

. Отметим, что в видимой, ближней инфракрасной и средней инфракрасной частях спектра обнаруживаются четкие различия отражательной способности. В видимом диапазоне длин волн пигментация листьев является доминирующим фактором. Большая часть падающей энергии поглощается, а остальная ее часть отражается. Внутренняя структура листьев влияет на уровень отражательной способности в ближнем инфракрасном диапазоне, где примерно половина падающей энергии отражается, почти половина ее пропускается и очень небольшое количество поглощается листом. Общее содержание влаги в растительности влияет на отражательную способность в среднем инфракрасном диапазоне; большая часть падающей энергии поглощается водой, имеющейся в листе, а остальная ее часть отражается. Что касается спектральных характеристик многих различных видов растительности и факторов, влияющих на спектральный отклик объектов, измеряемый системами дистанционного зондирования, то здесь многое остается неизученным.

Задачи

V.5, а. Вся энергия, падающая на лист, должна быть либо .....

.либо......, либо.......

б) Напищите уравнение энергетического баланса и дайте краткую физическую интерпретацию каждого его члена.

V.6. Укажите в табл. V.2, какую отражательную способность будет иметь лист в четырех данных диапазонах длин волн (соответственно «высокую», «среднюю» или «низкую») при данных различных комбинациях пигментов.

V.7. Вычислите количество энергии, отраженной от двух слоев листьев, если 45% падающей на один лист энергии отр!ажается, 5% поглощается и 50% пропускается через лист.

Таблица V.2

Пигмент

0,4-0,5 мкм (синий)

0,5-0,6 мкм (зеленый)

0,6--0,7 мкм (красный)

0,7-0,9 мкм (ближний инфракрасный)

Хлорофилл (зеленый)

Ксантофилл (желтый), отсутствие хлорофилла

Антоцианин (щрасный), отсутствие хлорофилла

Антоцианин (красный), хлорофилл (зеленый)

Пигменты отсутствуют

V.8. Если два различных типа растительности имеют различный тон или цвет на цветной инфракрасной пленке, можно ли предполагать, что различие в цвете вызвано различием отражательной способности двух типов растительности в инфракрасном диапазоне? Почему?

V.9. Кривые отражательной способности больщинства типов здоровой зеленой растительности имеют одинаковую форму.. Объясните этот факт, рас-

смотрев взаимодействия энергии и вещества, происходящие в видимом, ближнем инфракрасном и среднем инфракрасном диапазонах спектра.

V.10. Уменьшение содержания влаги в листе вызовет.....отражательной способности в среднем инфракрасном диапазоне длин волн.

Цели изучения.

После изучения разд. V.3 читатель должен уметь:

1. Перечислить пять основных факторов, влияющих на характеристики отражательной способности почв. Установить, присущи ли эти свойства почве или нет.

2. Установить, вызовет ли изменение основных свойств почв,, которые Вы перечислили, увеличение или уменьшение отражательной способности в диапазоне длин волн 0,6-0,7 мкм.

3. Описать различия характеристик отражательной способности почв с различными размерами частиц (например, песка и глины) как функцию содержания влаги.

4. Описать два различных метода работы с многоспектральными сканерными данными, которые могут пояснить, чем вызван темный цвет почв - высоким содержанием органического вещества или высоким содержанием влаги.

V.3. Спектральные характеристики почвы

Кривые спектральной отражательной способности большинства почв обычно не так сложны по внешнему .виду, как кривые отражательной способности растительности На рис. V.11, например, изображены типичные кривые спектральной отражательной способности трех типов почв в воздушно-сухом состоянии. Как показывают эти кривые, одной из самых важных характеристик отражательной способности сухих почв обычно является увеличение отражательной способности увеличением длины волн ы, особенно в видимом .и, ё лижнем инфрагфас и о м "Хи а п а з о"-jTax спектра. Возможно, взаимодействия энергии ивещества li04B по сравнению с растительностью менее сложны., так как вся падающая энергия в этом случае либо поглощается, либо отражается, и нет пропускания энергии через почву, как в случае с растительностью. Однако сама почва представляет собой сложную смесь минеральных и органических веществ, обладающих различными физическими и химическими свойствами, которые могут влиять на ее цоглощательную и отражательную способность. Поэтому, хотя кривые отражательной способности (см. рис. V.11) в основном похожи по форме, есть ряд взаимосвязанных свойств почв, требующих рассмотрения при обсуждении вопроса о причинах различий амплитуд кривых. Содер-жание влаги,, количество органического вещества, окиси желе,-за, соответствующее содержание глины, пыли и песка, характе-ристики шероховатости поверхности почвы - все это, как мьт увидим, сильно влияет на спектральную отражательную способность почв.