пропускания чистой воды, Вы заметите на рис. V.23, что дистиллированная вода поглощает очень мало энергии в видимом диапазоне длин волн менее 0,6 мкм. И, наоборот, как показано на рис. V.24, дистиллированной водой пропускается очень много падающего излучения в видимом диапазоне более коротких длин волн. Характеристики пропускания очень чистой воды океана или о-р» е, как характеристики дистиллирован-

X 5С

30!-

; 20

£ Ю

0,5 0,6

Длина волны (мкм)

0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0.65 0,70 .Длина волны (мкм)

Рис. V.23. Характеристики поглощения и рассеяния дистиллированной воды:

1 - поглощение, 2 - рассеяние [21]

Рис. V.24. Спектральный коэффициент пропускания 10-метрового слоя воды:

1 - дистиллированной (Халберт), 2 - в океане (Кларк и Джонес), 3 - в прибрежной зоне (Халберт), 4 - в заливе (Халберт) г [22], © авт. право, 1973, Амер. фотоерам-иетрическое об-во. Используется по разре-иению)

НОЙ воды [21, 23]. Однако заметим на рис. V.24 довольно сильное понижение пропускательной способности обычной воды с увеличением ее мутности и что длина волны для максимальной пропускательной способности несколько сдвигается в диапазоне более длинных волн. Высокие характеристики пропускания и низкие характеристики поглощения чистой воды свидетельствуют о том, что там, где слой воды довольно небольшой и она очень чистая, отраженная энергия, которая записывается системами дистанционного зондирования, работающими в видимом диапазоне более коротких длин волн, должна быть главным образом функцией песка, перегноя, горных пород или всего, что может находиться на дне. (Исключения, в основном, бывают в тех случаях, когда на поверхности воды происходит зеркальное отражение, которое часто называют «бликами солнца»).

Как и можно было предполагать, исходя из данных, представленных на рис. V.24, самые точные измерения глубины чистой воды можно получать в том диапазоне спектра, где самый высокий коэффициент пропускания, приблизительно при 0,48 мкм

в зелено-синей части спектра [22, 24]. Некоторые результаты работы с данными Ландсат 1 показали зависимость между длиной волны и возможностью определения глубины воды с высоты полёта спутника. Леплей, Фостер и Эверетт [25] определи-ти, что глубина проникновения для чистой воды-10 м в диапазоне 0,5-6,0 мкм; 3 м в диапазоне 0,6-7,0 мкм; 1 м в диапазоне 0,7-8,0 мкм и только 10 см в диапазоне 0,8-1,1 мкм, В Других исследованиях [26, 27] было также определено, что глубинные измерения лучше всего проводить с помощью данных Ландсат, полученных в диапазоне длин волн 0,5-0,6 мкм, но и обнаружено, что они успешны только в случае мелкой воды глубиной менее 5-15 м. Если же имеются данные Ландсат в диапазоне длин волн менее 0,5 мкм, информацию о глубине можно получить на большие глубины, так как максимальное проникновение происходит в длинах волн менее 0,5 мкм.

В естественных условиях вода обычно не бывает чистой, а содержит органические и неорганические примеси, некоторые из которых находятся во взвешенном состоянии. Эти вещества (см. рис. V.24) вызывают рассеяние и поглощение падающей энергии и, следовательно, значительные отклонения в пропускании энергии водой. Таким образом, измерение спектральной отражательной способности методами дистанционного зондирования зависит от взаимодействия между рассеянием, поглощением и пропусканием. Эти взаимодействия были предметом многих исследований по изучению различных состояний воды.

Мутность воды, вызываемая взвешенными осадками, является одним из основных факторов, влияющим на ее спектральные характеристики. Определив спектральные характеристики мутной и прозрачной воды в естественных условиях, Бартолуччи, Робинсон и Сильва [18] доказали, что мутная вода имеет более высокую отражательную способность, чем прозрачная вода, и что для мутной воды в отличие от прозрачной воды она самая высокая в более длинных длинах волн (рис. V.25). Они также установили, что для масс воды глубиной самое меньшее 30 см, количество взвешенных веществ в которых составляет 100 мг/л, измеренная с высоты полета спутника отражательная способность была функцией воды, а не глубинных характеристик.

Было показано, что измерение отражательной способности даже с высоты полета спутника во многом зависит от степени мутности воды. В одном исследовании было обнаружено, что между отражательной способностью в диапазоне 0,6-0,7 мкм и степенью мутности существует почти линейная saBHCHMocTbj [28]. Она имела место как для данных Ландсат, так и для исходных измерений, полученных над поверхностью воды (и одновременно с данными Ландсат), как показано на рис, V.26.

Содержание хлорофилла в воде также влияет на спектральные характеристики [29, 30]. Как показано на рис. V.27, при увеличении содержания хлорофилла происходит значительное уменьшение количества энергии, отражаемой в синей области

0,6 0,7 0,8 0.9 Длина волны (мкм)

Рис. V.25. Характеристики спектральной отражательной способности мутной и чистой воды в диапазоне длин волн 0,5-1,0 мкм:

1 - мутная речная вода (взвешенных частиц 99 мг/л), 2 - чистая озерная вода (взвешенных частиц 10 мг/л) ([18], © авт. право, 1977, Амер. фотограмметрическое об-во. Используется по разрешению)

Рис. V.27. Спектральная отражательная способность воды океана с различным содержанием хлорофилла: 1 - очень мало хлорофилла, 2 - мало хлорофилла, 3 - много хлорофилла. ([29], © авторское право, 1970, Амер. об-во прогресса науки. Используется по разрешению)

го о.

NO 0,6

0.4

О 0,2

30 IQQ 120 140 ВбДЫ

ffl QJ

80 г 60 40 20

J i

Рис. V.26. Зависимость между отражательной способностью в диапазоне длин волн 0,6-0,7 мкм и различной мутностью воды:

а - справочные данные, полученные с по-; мощью ручных приборов; б - уровни излучения, определенные Ландсат 1 [28]

Q 20 40 66 80 log 120 i4g МутнЬстЬ- воду

0,4 0,5 0,6 " 0,7

Длина волны (мкм-

ДЛИН волн, и ее увеличение в зеленой области длин волн. Эта зависимость между содержанием хлорофилла и спектральными характеристиками важна потому, что уровень содержания хлорофилла является показателем первичной продуктивности и эв-трофикации воды. Различные методы дистанционного зондирования использовались для исследования возможности наличия в воде водорослей и их концентраций, и некоторые исследователи 264