RU2045747C1 - Method of remote determination of geophysical and geometrical characteristics of oceanic sphere and device for its implementation - Google Patents

Method of remote determination of geophysical and geometrical characteristics of oceanic sphere and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2045747C1
RU2045747C1 SU4913181A RU2045747C1 RU 2045747 C1 RU2045747 C1 RU 2045747C1 SU 4913181 A SU4913181 A SU 4913181A RU 2045747 C1 RU2045747 C1 RU 2045747C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
signals
ocean
red
infrared
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Владимирович Вишневский
Original Assignee
Владимир Владимирович Вишневский
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Владимирович Вишневский filed Critical Владимир Владимирович Вишневский
Priority to SU4913181 priority Critical patent/RU2045747C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2045747C1 publication Critical patent/RU2045747C1/en

Links

Abstract

FIELD: technology for photography of water areas from flying vehicles. SUBSTANCE: method is aimed at increase of measurement precision by means of adaptation of parameters of spectral photometry zones of underlying surface depending on optical condition of oceanic medium, by means of realization of oceanic and atmospheric correction with the aid of phenomenological model and use of corrected algorithms of determination of characteristics to be found. EFFECT: increased measurement precision. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике съемки водных пространств с летательных аппаратов и может быть использовано для геодезических, географических и природоресурсных исследований океана, континентального шельфа и прибрежной зоны. The invention relates to techniques for shooting water spaces from aircraft and can be used for geodetic, geographical and environmental studies of the ocean, continental shelf and coastal zone.

Известен способ дистанционного определения геофизических и геометрических характеристик океаносферы путем приема излучения от участка подстилающей поверхности океана с двух различных направлений, определяемый сканированием по участнику подстилающей поверхности океана под двумя противоположными углами к вертикали места по трассе движения летательного аппарата над океаном, преобразования излучения в электрические сигналы, получения по ним двух изображений участка подстилающей поверхности океана, измерения расстояния Х между идентичными элементами двух изображений участка подстилающей поверхности океана по их продольной оси и определения разности Δh высот h1 и h2 двух элементов континентального шельфа.A known method for remote determination of the geophysical and geometric characteristics of the oceanosphere by receiving radiation from a portion of the underlying surface of the ocean from two different directions, determined by scanning the participant of the underlying surface of the ocean at two opposite angles to the vertical of the place along the path of the aircraft over the ocean, converting radiation into electrical signals, obtaining two images of a plot of the underlying surface of the ocean, measuring the distance X between the elements of two images of the underlying ocean surface along their longitudinal axis and determining the difference Δh of heights h 1 and h 2 of the two elements of the continental shelf.

Недостатком этого способа является невысокая точность измерений. The disadvantage of this method is the low accuracy of the measurements.

Известно устройство для дистанционного определения геофизических и геометрических характеристик океаносферы, содержащее сферическое зеркало, развертывающее устройство с анализирующими диафрагмами, спектроделительную систему, приемники излучения, блоки амплитудной обработки видеосигналов, каждый из которых соединен входом с выходом соответствующего приемника излучения, канал связи, соединенный входами с выходами блоков амплитудной обработки видеосигналов, блок отображения информации и блок двумерной обработки информации, соединенный входом с выходом канала связи, а выходом с входом блока отображения информации. A device for remote determination of the geophysical and geometric characteristics of the oceanosphere, containing a spherical mirror, a deploying device with analyzing diaphragms, a spectro-splitting system, radiation receivers, amplitude processing units of video signals, each of which is connected by an input to an output of a corresponding radiation receiver, a communication channel connected by inputs to outputs blocks of amplitude processing of video signals, an information display unit and a two-dimensional information processing unit, input with the output of the communication channel, and output with the input of the information display unit.

Недостатком этого устройства является невысокая точность измерений. The disadvantage of this device is the low accuracy of the measurements.

Целью изобретения является повышение точности измерений. The aim of the invention is to improve the accuracy of measurements.

Поставленная цель достигается в способе дистанционного определения геофизических и геометрических характеристик океаносферы путем приема излучения от участка подстилающей поверхности океана с двух различных направлений, определяемых сканированием по участку подстилающей поверхности океана под двумя противоположными углами к вертикали места по трассе движения летательного аппарата над океаном, преобразования излучения в электрические сигналы, получения по ним двух изображений участка подстилающей поверхности океана, измерения расстояния Х между идентичными элементами двух изображений участка подстилающей поверхности океана по их продольной оси и определения разности Δh высот h1 и h2 двух элементов континентального шельфа тем, что в нем прием излучения ведут при круговом сканировании участка подстилающей поверхности океана под равновеликими углами θ к вертикали места в двух диаметрально противоположных дуговых сканах с угловыми размерами 2А < 180о, осуществляют разложение принимаемого излучения на спектральные составляющие, формируют два спектра принимаемого излучения и преобразуют его в электрический видеосигнал, измеряют значения видеосигнала в двух участках спектра с длинами волн 0,35-0,42 мкм и 0,66-0,755 мкм, сравнивают два значения видеосигнала с эталонными, по результатам сравнения определяют спектральную зависимость оптической характеристики атмосферы по формуле
f(λ,λo)

Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004

измеряют значения видеосигнала в промежутке между первой и второй длинами волны излучения, определяют по ним спектр излучения водных масс океана Lок, координаты цветности и длину волны максимума спектра излучения, по этим данным определяют оптимальную спектральную зону красного-инфракрасного участка и зоны видимого диапазона, при смещении оптимальной зоны красного-инфракрасного участка от исходной повторно измеряют значение видеосигнала в этом участке спектра, после чего уточняют спектральную зависимость f(λ, λo) оптической характеристики атмосферы, выделяют оптимальные зоны во втором спектре принимаемого излучения, преобразуют излучение спектральных зон в электрические сигналы, формируют дополнительное количество идентичных сигналов красной-инфракрасной зоны по числу остальных зон видимого диапазона, усиливают дополнительные сигналы красной-инфракрасной зоны пропорционально коэффициенту
Kу= Kof(λ, λo)
Figure 00000005
вычитают усиленные по такому закону дополнительные сигналы красной-инфракрасной зоны из сигналов остальных зон видимого диапазона и получают разностные сигналы U1, по отношению разностных сигналов U1 определяют индекс цвета масс, по значениям разностных сигналов U1 для каждого дугового скана формируют однозональные изображения участка подстилающей поверхности океана, а измерение расстояний Х между идентичными элементами двух изображений участка подстилающей поверхности океана ведут по изображениям континентального шельфа в выделенной зоне максимальной прозрачности вод, разности Δh высот h1 и h2 двух элементов континентального шельфа определяют по формуле
Δh= h
Figure 00000006
по полученным данным одновременно определяют концентрацию примесей в воде, в том числе и концентрацию хлорофилла по формуле
C= A(κуд)
Figure 00000007
а также гидрооптические характеристики водных масс, рельеф поверхности и дна океана, на однозональных изображениях участка подстилающей поверхности выделяют граничные участки континентального шельфа с глубинами невидимого дна, ослабляют сигналы U1, соответствующие элементам изображения этих участков пропорционально коэффициенту
K(λ,
Figure 00000008
)= 1-exp[-α(λ,
Figure 00000009
)Z(
Figure 00000010
)(secθ′+secθ′] вычитают из сигналов U1, соответствующих элементам изображения участка подстилающей поверхности ослабленные сигналы U1(λ)K(λ) U2(λ) элементов граничных участков с глубинами невидимости дна, разностный сигнал U3 U1 U2 усиливают пропорционально коэффициенту
Kу(λ,
Figure 00000011
)
Figure 00000012
по значениям усиленных сигналов U4 Kу.U3 формируют однозональные изображения континентального шельфа, по ним вторично измеряют величины Х, по которым определяют уточненные значения Δh, по уточненным значениям Δh и спектру диффузионного излучения океана Lок(λ) определяют спектр излучения видимых объектов дна океана, координаты цветности, эффективную длину волны спектра излучений, формируют уточненные однозональные изображения континентального шельфа и по полученным данным осуществляют выделение его из геофизических и геометрических характеристик, где
f (λ, λo)=ra(λ)/ra(λo),
rа коэффициент яркости излучения атмосферы с учетом отражения рассеянного излучения от водной поверхности;
λ длина волны излучения;
λо опорная длина волны излучения;
λ1, λ2 длины волн первого 0,35-0,42 мкм и второго 0,66-0,75 мкм диапазонов излучений;
L яркость системы атмосфера океан;
rэт коэффициент яркости эталонной атмосферы с учетом отражения рассеянного излучения от водной поверхности;
Хэт показатель степени спектральной изменчивости эталонной атмосферы;
К0 коэффициент усиления сигнала красной инфракрасной зоны;
S0 солнечная постоянная;
n показатель преломления воды;
A, B функции удельного показателя поглощения хлорофилла;
Lок яркость диффузного излучения океана;
α показатель вертикального ослабления воды;
θo зенитное расстояние Солнца;
sin (θ1'θo')=sin (θ, θo)/n;
Z глубина.This goal is achieved in a method for remote determination of the geophysical and geometric characteristics of the oceanosphere by receiving radiation from a portion of the underlying surface of the ocean from two different directions, determined by scanning over a portion of the underlying surface of the ocean at two opposite angles to the vertical of the place along the path of the aircraft over the ocean, converting radiation into electrical signals, obtaining on them two images of a plot of the underlying surface of the ocean, measuring p the distance X between identical elements of two images of a portion of the underlying ocean surface along their longitudinal axis and determining the difference Δh of heights h 1 and h 2 of two elements of the continental shelf by the fact that radiation is received therein by circular scanning of a portion of the underlying ocean surface at equal angles θ to the vertical place in two diametrically opposite arcuate scans with angular dimensions 2A <180, the received radiation is decomposed into its spectral components, forming two spectra prinimaemog radiation and convert it into an electric video signal, measure the value of the video signal in two parts of the spectrum with wavelengths of 0.35-0.42 μm and 0.66-0.755 μm, compare two values of the video signal with the reference ones, determine the spectral dependence of the optical characteristic of the atmosphere by comparison according to the formula
f (λ, λ o )
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004

measure the value of the video signal in the interval between the first and second wavelengths of radiation, determine the emission spectrum of ocean water masses L ok , the color coordinates and the wavelength of the maximum emission spectrum, from these data determine the optimal spectral region of the red-infrared region and the visible range, displacement red-infrared portion of the initial zone of optimum re-measured value of the video signal in this region of the spectrum, and then specify the spectral dependence of f (λ, λ o) the Features optical ISTIC atmosphere secrete optimal zones in the second spectrum of the received radiation is converted into radiation of the spectral bands into electrical signals that form the additional number of identical signals red-infrared region according to the number of the remaining zones in the visible range, increase the additional signals red-infrared zone in proportion factor
K y = K o f (λ, λ o )
Figure 00000005
subtracted reinforced by such law additional signals red-infrared band of the signals of the other zones of the visible range to obtain difference signals U 1, relative difference signals U 1 determined mass index colors according to the values of difference signals U 1 for each arc scan form single-zone of the image area underlying the surface of the ocean, and the measurement of the distances X between identical elements of two images of a portion of the underlying surface of the ocean is carried out on the images of the continental shelf in the section the zone of maximum transparency of water, the difference Δh of heights h 1 and h 2 of two elements of the continental shelf is determined by the formula
Δh = h
Figure 00000006
according to the data obtained, the concentration of impurities in water is simultaneously determined, including the concentration of chlorophyll according to the formula
C = A (κ bpm )
Figure 00000007
as well as the hydro-optical characteristics of water masses, the relief of the surface and bottom of the ocean, on single-zone images of the underlying surface area, boundary sections of the continental shelf with depths of the invisible bottom are distinguished, weaken the signals U 1 corresponding to the image elements of these sections in proportion to the coefficient
K (λ,
Figure 00000008
) = 1-exp [-α (λ,
Figure 00000009
) Z (
Figure 00000010
) (secθ ′ + secθ ′] are subtracted from the signals U 1 corresponding to the image elements of the underlying surface area, the attenuated signals U 1 (λ) K (λ) U 2 (λ) of the elements of the boundary sections with bottom invisibility depths, the difference signal U 3 U 1 U 2 reinforce in proportion to the coefficient
K y (λ,
Figure 00000011
)
Figure 00000012
single-zonal images of the continental shelf are formed from the amplified signals U 4 K at. U 3 , they are used to measure X values a second time, by which the determined Δh values are determined, from the adjusted Δh values and the ocean diffusion radiation spectrum L ok (λ), the radiation spectrum of visible objects is determined the ocean floor, chromaticity coordinates, the effective wavelength of the emission spectrum, form the refined single-zone images of the continental shelf and according to the data obtained, it is extracted from geophysical and geometric Characteristics where
f (λ, λ o ) = r a ( λ) / r a (λ o ),
r a the brightness coefficient of atmospheric radiation, taking into account the reflection of scattered radiation from the water surface;
λ radiation wavelength;
λ about the reference wavelength of the radiation;
λ 1 , λ 2 wavelengths of the first 0.35-0.42 μm and the second 0.66-0.75 μm radiation ranges;
L The brightness of the ocean atmosphere system;
r et luminance factor of the reference atmosphere, taking into account the reflection of scattered radiation from the water surface;
X et an indicator of the degree of spectral variability of the reference atmosphere;
To 0 the gain of the signal of the red infrared zone;
S 0 solar constant;
n refractive index of water;
A, B function of the specific absorption coefficient of chlorophyll;
L ok the brightness of the diffuse radiation of the ocean;
α indicator of vertical attenuation of water;
θ o the zenithal distance of the sun;
sin (θ 1 'θ o ') = sin (θ, θ o ) / n;
Z depth.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для дистанционного определения геофизических и геометрических характеристик океаносферы, содержащее сферическое зеркало, развертывающее устройство с анализирующими диафрагмами, спектроделительную систему, приемники излучения, блоки амплитудной обработки видеосигналов, каждый из которых соединен входом с выходом соответствующего приемника излучения, канал связи, соединенный входами с выходами блоков амплитудной обработки видеосигналов, блок отображения информации и блок двумерной обработки информации, соединенный входом с выходом канала связи, а выходом с входом блока отображения информации, снабжено вторым сферическим зеркалом, светоделителем, квантовым усилителем, линейным многоэлементным приемником излучения, блоком формирования сигналов управления линейным многоэлементным приемником излучения, блоком амплитудной обработки видеосигнала линейного многоэлементного приемника излучения, аналого-цифровым преобразователем, блоком вычисления спектрозональных параметров и коэффициентов усиления сигналов красной-инфракрасной зоны, цифроаналоговым преобразователем, линейкой подвижных щелевых диафрагм, световодами в количестве, равном количеству приемников излучения, блоком схем вычитания электрических сигналов, блоком юстировки щелевых диафрагм, при этом развертывающее устройство выполнено в виде трех анализирующих диафрагм, а блок амплитудной обработки видеосигнала красной-инфракрасной зоны имеет дополнительное количество выходов по числу остальных зон видимого диапазона, при этом второе сферическое зеркало установлено на входе развертывающего устройства, на выходе полихроматора установлен светоделитель с возможностью формирования двух фокальных плоскостей, причем в первой фокальной плоскости полихроматора установлен квантовый усилитель, оптически сопряженный с линейным многоэлементным приемником, на вход линейного многоэлементного приемника излучения подключен блок формирования сигналов управления линейным многоэлементным приемником излучения, соединенный с развертывающим устройством, а выход линейного многоэлементного приемника излучения подключен к блоку амплитудной обработки видеосигнала линейного многоэлементного приемника излучения, выход которого соединен с аналого-цифровым преобразователем, соединенным выходом с входом блока вычисления спектрозональных параметров и коэффициентов усиления сигналов красной-инфракрасной зоны, который выходом соединен с входом цифроаналогового преобразователя, соединенным выходом со входом блока обработки видеосигнала красного-инфракрасного диапазона и с входом блока юстировки щелевых диафрагм, установленным во второй фокальной плоскости полихроматора и оптически сопряженным с помощью оптических световодов с приемниками излучения, блоки амплитудной обработки видеосигналов видимого диапазона подключены к первым входам блоков вычитания, к вторым входам которых подключены дополнительные выходы блока амплитудной обработки видеосигнала красного-инфракрасного диапазона, а выходы блоков вычитания соединены через канал связи с блоком двумерной обработки информации. This goal is achieved in that a device for remote determination of geophysical and geometric characteristics of the oceanosphere, containing a spherical mirror, a deploying device with analyzing diaphragms, a spectro-splitting system, radiation receivers, amplitude processing units for video signals, each of which is connected to the input with the output of the corresponding radiation receiver, a communication channel connected by the inputs to the outputs of the blocks of the amplitude processing of video signals, the information display unit and the two-dimensional block information processing, connected to the input with the output of the communication channel, and the output with the input of the information display unit, is equipped with a second spherical mirror, a beam splitter, a quantum amplifier, a linear multi-element radiation receiver, a block for generating control signals of a linear multi-element radiation receiver, an amplitude signal processing unit for a video signal of a linear multi-element radiation receiver , an analog-to-digital converter, a unit for calculating spectrozonal parameters and signal amplification factors to infrared zone, digital-to-analog converter, a ruler of movable slit apertures, optical fibers in an amount equal to the number of radiation receivers, a block for subtracting electrical signals, a block for adjusting a slit apertures, while the deployment device is made in the form of three analyzing apertures, and the amplitude-processing block of the video signal is red -infrared zone has an additional number of outputs according to the number of remaining zones of the visible range, while the second spherical mirror is installed at the input of of a rotating device, a beam splitter is installed at the output of the polychromator with the possibility of forming two focal planes, and in the first focal plane of the polychromator there is a quantum amplifier optically coupled to a linear multi-element receiver, a signal generation unit for controlling a linear multi-element radiation receiver connected to a linear multi-element radiation receiver is connected to deployment device, and the output of the linear multi-element radiation receiver is connected the video signal amplitude processing unit of the linear multi-element radiation receiver, the output of which is connected to an analog-to-digital converter, connected by the output to the input of the spectrozonal parameters and red-infrared zone signal amplification unit, which is connected by the output to the input of the digital-analog converter, connected by the output to the input of the video processing unit red-infrared range and with the input of the adjustment unit of the slit apertures installed in the second focal plane of a polychromator and optically coupled using optical fibers with radiation receivers, the visible-amplitude video signal processing units are connected to the first inputs of the subtraction units, the additional inputs of the red-infrared video signal amplitude-processing unit are connected to the second inputs, and the outputs of the subtraction units are connected via a communication channel with a two-dimensional information processing unit.

На фиг. 1 изображены схема дистанционного зондирования и функциональная схема устройства для дистанционного определения геофизических и геометрических характеристик океаносферы; на фиг. 2 изображены графики функции А(κуд), В(κуд) для различных диапазонов концентрации хлорофилла, найденные модельно, где А1, В1 соответствуют диапазону изменения концентрации хлорофилла от 0,04 до 0,14 мг/м3, А2, В2 от 0,2 до 0,5 мг/м3, А3, В3 от 0,5 до 9,2 мг/м3.In FIG. 1 shows a remote sensing circuit and a functional diagram of a device for remote determination of the geophysical and geometric characteristics of the oceanosphere; in FIG. Figure 2 shows graphs of the functions A (κ beats ), B (κ beats ) for various ranges of chlorophyll concentration, found model, where A1, B1 correspond to the range of changes in the concentration of chlorophyll from 0.04 to 0.14 mg / m 3 , A2, B2 from 0.2 to 0.5 mg / m 3 , A3, B3 from 0.5 to 9.2 mg / m 3 .

Предлагаемое устройство содержит сферические зеркала 1 и 2, развертывающее устройство 3 с анализирующими диафрагмами, линейку 4 подвижных щелевых диафрагм, спектроделительную систему 5, приемники 6 излучения, блоки 7 амплитудной обработки видеосигналов, каждый из которых соединен входом с выходом соответствующего приемника излучения, канал 8 связи, соединенный входами с выходами блоков 7, блок 9 отображения информации, блок 10 двумерной обработки информации, соединенный входом с выходом канала 8, а выходом с входом блока 9, светоделитель 11, квантовый усилитель 12, линейный многоэлементный приемник 13 излучения, блок 14 формирования сигналов управления линейным многоэлементным приемником 13 излучения, блок 15 амплитудной обработки видеосигнала линейного многоэлементного приемника 13 излучения, аналого-цифровой преобразователь 16, блок 17 вычисления спектрозональных параметров и коэффициентов усиления сигналов красной-инфракрасной зоны, цифроаналоговый преобразователь 18, световоды 19 в количестве, равном количеству приемников 6 излучения, блок 20 схем вычитания электрических сигналов и блок 21 юстировки подвижных щелевых диафрагм 4. При этом развертывающее устройство 3 выполнено в виде трех анализирующих диафрагм, а блок 7 амплитудной обработки видеосигнала красной-инфракрасной зоны имеет дополнительное количество выходов по числу остальных зон видимого диапазона. При этом сферические зеркала 1 и 2 установлены на входе развертывающего устройства 3, на выходе полихроматора установлен светоделитель 11 с возможностью формирования двух фокальных плоскостей. Причем в первой фокальной плоскости полихроматора установлен квантовый усилитель 12, оптически сопряженный с линейным многоэлементным приемником 13 излучения. На вход приемника 13 подключен блок 14, соединенный с развертывающим устройством 3, а выход приемника 13 подключен к блоку 15, выход которого соединен с аналого-цифровым преобразователем 16, соединенным выходом с входом блока 17, который выходом соединен с входом цифроаналогового преобразователя 18, соединенным выходами с входом блока 7 входом блока 21, установленным во второй фокальной плоскости полихроматора и оптически сопряженным с помощью оптических световодов с приемниками 6 излучения. Блоки 7 подключены к первым входам блоков 20 вычитания, к вторым входам которых подключены дополнительные выходы блока 7, а выходы блоков 20 вычитания соединены через канал 8 связи с блоком 10 двумерной обработки информации. The proposed device comprises spherical mirrors 1 and 2, a deploying device 3 with analyzing diaphragms, a line 4 of movable slotted diaphragms, a spectro-splitting system 5, radiation receivers 6, amplitude processing units 7 for video signals, each of which is connected by an input to the output of a corresponding radiation receiver, communication channel 8 connected by inputs to outputs of blocks 7, information display unit 9, two-dimensional information processing unit 10, connected by input to output of channel 8, and output with input of block 9, beam splitter 11, kva power amplifier 12, linear multi-element receiver 13 of radiation, block 14 for generating control signals of linear multi-element receiver 13 of radiation, block 15 of the amplitude of the video signal processing of linear multi-element receiver 13 of radiation, analog-to-digital Converter 16, block 17 for calculating spectral parameters and amplification factors of red-infrared signals zone, digital-to-analog converter 18, optical fibers 19 in an amount equal to the number of radiation receivers 6, block 20 of the circuit for subtracting the electrical signal s and alignment block 21 movable slit diaphragms 4. This scanner 3 is designed as a three diaphragms analyzing and processing unit 7 of the amplitude of video red-infrared band has additional outputs by the number of remaining bands in the visible range. In this case, spherical mirrors 1 and 2 are installed at the inlet of the scattering device 3, a beam splitter 11 is installed at the output of the polychromator with the possibility of forming two focal planes. Moreover, a quantum amplifier 12 is installed in the first focal plane of the polychromator, which is optically coupled to a linear multi-element radiation receiver 13. At the input of the receiver 13, a block 14 connected to a scattering device 3 is connected, and the output of the receiver 13 is connected to a block 15, the output of which is connected to an analog-to-digital converter 16, connected by an output to the input of a block 17, which is connected by an output to the input of a digital-to-analog converter 18, connected the outputs with the input of block 7, the input of block 21 installed in the second focal plane of the polychromator and optically coupled using optical fibers with radiation receivers 6. Blocks 7 are connected to the first inputs of the subtraction blocks 20, the additional outputs of block 7 are connected to the second inputs of which, and the outputs of the subtraction blocks 20 are connected through the communication channel 8 to the block 10 of two-dimensional information processing.

Предлагаемый способ заключается в том, что принимают излучение от участка подстилающей поверхности океана с двух различных направлений, определяемых сканированием по участку подстилающей поверхности океана под двумя противоположными углами к вертикали места по трассе движения летательного аппарата над океаном, преобразуют излучение в электрические сигналы, получают по ним два изображения участка подстилающей поверхности океана, измеряют расстояния Х между идентичными элементами двух изображений участка подстилающей поверхности океана по их продольной оси и определяют разности Δh высот h1 и h2 двух элементов континентального шельфа. При этом прием излучения ведут при круговом сканировании участка подстилающей поверхности океана под равновеликими углами θ и вертикали места в двух диаметрально противоположных дуговых сканах с угловыми размерами 2А < 180о, осуществляют разложение принимаемого излучения на спектральные составляющие, формируют два спектра принимаемого излучения, усиливают интенсивность первого спектра принимаемого излучения и преобразуют его в электрический видеосигнал, измеряют значения видеосигнала в двух участках спектра с длинами волн 0,35-0,42 мкм и 0,66-0,755 мкм, сравнивают два значения видеосигнала с эталонными по результатам сравнения определяют спектральную зависимость оптической характеристики атмосферы по формуле
f(λ,λo)

Figure 00000013
Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000016

измеряют значения видеосигнала в промежутке между первой и второй длиной волны излучения, определяют по ним спектр излучения водных масс Lок, координаты цветности и длину волны максимума спектра излучения, по этим данным определяют оптимальную спектральную зону красного-инфракрасного участка и зоны видимого диапазона, при смещении оптимальной зоны красного-инфракрасного участка от исходной повторно измеряют значения видеосигнала в этом участке спектра. После чего уточняют спектральную зависимость f(λ, λo) оптической характеристики атмосферы, выделяют оптимальные зоны во втором спектре принимаемого излучения, преобразуют излучение спектральных зон в электрические сигналы, формируют дополнительное количество идентичных сигналов красной-инфракрасной зоны по числу остальных зон видимого диапазона, усиливают дополнительные сигналы красной-инфракрасной зоны пропорционально коэффициенту
Kу= Kof(λ, λo)
Figure 00000017
вычитают усиленные по такому закону дополнительные сигналы красной-инфракрасной зоны из сигналов остальных зон видимого диапазона и получают разностные сигналы U1, по отношению разностных сигналов U1 определяют индекс цвета масс, по значениям разностных сигналов U1 для каждого дугового скана формируют однозольные изображения участка подстилающей поверхности океана, а измерение расстояний Х между идентичными элементами двух изображений участка подстилающей поверхности океана ведут по изображениям континентального шельфа в выделенной зоне максимальной прозрачности вод. Разности Δh высот h1 и h2 двух элементов континентального шельфа определяют по формуле
Δh=h
Figure 00000018
По полученным данным одновременно определяют концентрацию примесей в воде, в том числе концентрацию хлорофилла по формуле:
C= A(κуд)
Figure 00000019
а также гидрооптические характеристики водных масс, рельеф поверхности и дна океана. На однозональных изображениях участка подстилающей поверхности выделяют граничные участки континентального шельфа с глубинами невидимости дна ослабляют сигналы U1, соответствующие элементам изображения этих участков, пропорционально коэффициенту
K(λ,
Figure 00000020
)= 1-exp[-α(λ,
Figure 00000021
)Z(
Figure 00000022
)(secθ′+secθ′] вычитают из сигналов U1, соответствующих элементам изображения участка подстилающей поверхности, ослабленные сигналы U1(λ)K(λ) U2(λ) элементов граничных участков с глубинами невидимости дна. Разностный сигнал U3 U1 U2 усиливают пропорциоально коэффициенту Kу(λ,
Figure 00000023
)
Figure 00000024
По значениям усиленных сигналов U4 KуU3 формируют однозональные изображения континентального шельфа. По ним вторично измеряют величины Х, по которым определяют уточненные значения. По уточненным значениям Δh и спектру диффузного излучения океана Lок определяют спектр излучения видимых объектов дна океана, координаты цветности, эффективную длину волны спектра излучений, формируют уточненные однозональные изображения континентального шельфа и по полученным данным осуществляют выделение его геофизических и геометрических характеристик. При этом f( λ, λо) ra(λ)/ra( λо), где rа коэффициент яркости излучения атмосферы с учетом отражения рассеянного излучения от водной поверхности, λ длина волны излучения, λо опорная длина волны излучения, λ1, λ2 длины волн первого 0,35-0,42 мкм и второго 0,66-0,75 мкм диапазонов излучений, L яркость системы атмосфера-океан, rэт коэффициент яркости эталонной атмосферы с учетом отражения рассеянного излучения от водной поверхности, κэт(λ) показатель степени спектральной изменчивости эталонной атмосферы, К0 коэффициент усиления сигнала красной-инфракрасной зоны, S0 солнечная постоянная, n показатель преломления воды, А, В функции удельного показателя поглощения хлорофилла, Lок яркость диффузного излучения океана, α- показатель вертикального ослабления воды, θ зенитное расстояние Солнца, sin(θ', θo') sin(θ′,
Figure 00000025
)
Figure 00000026
sin(θ, θo) sin(θθo), Z глубина.The proposed method consists in the fact that radiation from a portion of the underlying surface of the ocean is received from two different directions, determined by scanning over a portion of the underlying surface of the ocean at two opposite angles to the vertical of the place along the flight path of the aircraft above the ocean, the radiation is converted into electrical signals, received from them two images of a plot of the underlying surface of the ocean, measure the distance X between identical elements of two images of a plot of the underlying surface of kean along their longitudinal axis and determine the difference Δh heights h 1 and h 2 two elements of the continental shelf. In this reception of the radiation is conducted at a circular scanning portion of the underlying surface of the ocean by equal size angles θ and the vertical space in the two diametrically opposite arcuate scans with angular dimensions 2A <180, carried decomposition received radiation into its spectral components, forming two spectral radiation received, increase the intensity of the first the spectrum of the received radiation and convert it into an electrical video signal, measure the value of the video signal in two parts of the spectrum with wavelengths of 0.35-0.42 microns and 0.66-0.755 μm, two values of the video signal are compared with the reference ones; the spectral dependence of the optical characteristic of the atmosphere is determined by the formula
f (λ, λ o )
Figure 00000013
Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000016

measure the value of the video signal between the first and second wavelengths of radiation, determine the emission spectrum of the water masses L ok , the color coordinates and the wavelength of the maximum emission spectrum, from these data determine the optimal spectral region of the red-infrared region and the visible range, with a shift the optimal zone of the red-infrared portion from the original is re-measured the value of the video signal in this portion of the spectrum. After that, the spectral dependence f (λ, λ o ) of the atmospheric optical characteristic is refined, the optimal zones in the second spectrum of the received radiation are isolated, the radiation of the spectral zones is converted into electrical signals, an additional number of identical red-infrared signals are generated by the number of other zones in the visible range, amplified additional red-infrared signals are proportional to the coefficient
K y = K o f (λ, λ o )
Figure 00000017
subtracted reinforced by such law additional signals red-infrared band of the signals of the other zones of the visible range to obtain difference signals U 1, relative difference signals U 1 determined mass index colors according to the values of difference signals U 1 for each arc scan form odnozolnye image area underlying the surface of the ocean, and the measurement of the distances X between identical elements of two images of a portion of the underlying surface of the ocean is carried out from the images of the continental shelf in the selected the zone of maximum water transparency. Differences Δh of heights h 1 and h 2 of two elements of the continental shelf are determined by the formula
Δh = h
Figure 00000018
According to the data obtained, the concentration of impurities in water is simultaneously determined, including the concentration of chlorophyll according to the formula:
C = A (κ bpm )
Figure 00000019
as well as hydro-optical characteristics of water masses, the relief of the surface and bottom of the ocean. On single-zone images of the underlying surface area, boundary sections of the continental shelf with depths of bottom invisibility are distinguished, they weaken the signals U 1 corresponding to the image elements of these sections, in proportion to the coefficient
K (λ,
Figure 00000020
) = 1-exp [-α (λ,
Figure 00000021
) Z (
Figure 00000022
) (secθ ′ + secθ ′] is subtracted from the signals U 1 corresponding to the image elements of the underlying surface area, the attenuated signals U 1 (λ) K (λ) U 2 (λ) of the elements of the boundary sections with bottom invisibility depths. Difference signal U 3 U 1 U 2 reinforce in proportion to the coefficient K y (λ,
Figure 00000023
)
Figure 00000024
By the values of the amplified signals U 4 K , U 3 form single-zone images of the continental shelf. The values of X are secondly measured from them, by which the specified values are determined. Using the updated values of Δh and the spectrum of diffuse radiation of the ocean, L ok, determine the radiation spectrum of visible objects of the ocean floor, the color coordinates, the effective wavelength of the radiation spectrum, formulate accurate single-zone images of the continental shelf and, based on the data obtained, extract its geophysical and geometric characteristics. Moreover, f (λ, λ о ) r a (λ) / r a (λ о ), where r а is the brightness coefficient of atmospheric radiation taking into account the reflection of scattered radiation from the water surface, λ is the radiation wavelength, λ is the reference radiation wavelength, λ 1 , λ 2 wavelengths of the first 0.35-0.42 μm and the second 0.66-0.75 μm radiation ranges, L brightness of the atmosphere-ocean system, r et brightness coefficient of the reference atmosphere, taking into account the reflection of scattered radiation from the water surface , κ fl (λ) an indicator of the degree of spectral variability of the reference atmosphere, K 0 red-infrared signal gain area, S 0 solar constant, n refractive index of water, A, B as a function of the specific absorption coefficient of chlorophyll, L ok brightness of diffuse radiation of the ocean, α - index of vertical attenuation of water, θ zenith distance of the Sun, sin (θ ', θ o ') sin (θ ′,
Figure 00000025
)
Figure 00000026
sin (θ, θ o ) sin (θθ o ), Z depth.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. The proposed device operates as follows.

Сферические зеркала 1 и 2 принимают световые волны, излучаемые атмосферой и океаном под равновеликими углами θ перед космическим летательным аппаратом и позади его, выделяя на водной поверхности две дуги с угловыми размерами 2А, лежащими на одной окружности в плоскости предметов. Принимаемое излучение отражается зеркалами 1 и 2 в сторону развертывающего устройства 3, которое вращается вокруг своей оси, совмещенной с биссектрисой угла пересечения оптических осей сферических зеркал 1 и 2. При вращении развертывающего устройства 3 три его анализирующие диафрагмы последовательно перемещаются вдоль каждого зеркала 1 и 2, формируя мгновенное поле приема, которое в пространстве предметов последовательно перемещается сначала вдоль одной дуги, а затем вдоль другой дуги, лежащей на океанской поверхности. Излучение от элемента дуговой полосы океанской поверхности, отражаясь от сферических зеркал 1 и 2, проходит через анализирующие диафрагмы и попадает в полихроматор. Там принятое от атмосферы и океана излучение разлагается в спектр, изображение которого с помощью светоделителя 11 отображается в две фокальные плоскости полихроматора. Изображение в первой фокальной плоскости полихроматора, попадающее на квантовый усилитель 12, усиливается и передается на линейный многоэлементный приемник 13 излучения, который преобразует усиленное изображение спектра яркости элемента океанской поверхности в электрический видеосигнал. Момент и процесс формирования видеосигнала для каждого элемента океанской поверхности определяется угловым положением развертывающего устройства 3 через формирователь 14 управляющих импульсов, электрические импульсы которого подаются на линейный многоэлементный приемник 13 излучения. Видеосигнал, снимаемый с линейного многоэлементного приемника 13 излучения фильтруется, преобразуется и усиливается блоком 15 амплитудной обработки видеосигнала и подается в аналого-цифровой преобразователь 16 и затем в блок 17 вычитания спектрозональных параметров и коэффициентов усиления сигналов красной-инфракрасной зоны. Там значения видеосигнала в двух участках спектра λλ 0,35-0,42 мкм и λλ 0,66-0,755 мкм сравниваются с эталонными из банка эталонных данных, содержащихся в памяти этого блока 17. По результатам сравнения выбираются ближайшие эталонные значения видеосигнала, пропорциональные спектральной яркости излучения атмосферы и океана и вычисляется зависимость f(λ, λо) спектральной изменчивости оптических характеристик атмосферы.Spherical mirrors 1 and 2 receive light waves emitted by the atmosphere and the ocean at equal angles θ in front of and behind the spacecraft, highlighting on the water surface two arcs with angular dimensions 2A lying on the same circle in the plane of objects. The received radiation is reflected by mirrors 1 and 2 towards the scattering device 3, which rotates around its axis, combined with the bisector of the angle of intersection of the optical axes of the spherical mirrors 1 and 2. When the scrolling device 3 rotates, its three analyzing diaphragms move sequentially along each mirror 1 and 2, forming an instantaneous reception field, which in the space of objects sequentially moves first along one arc, and then along another arc lying on the ocean surface. Radiation from an element of the arc strip of the ocean surface, reflected from spherical mirrors 1 and 2, passes through the analyzing diaphragms and enters the polychromator. There, the radiation received from the atmosphere and the ocean is decomposed into a spectrum, the image of which is displayed using the beam splitter 11 in two focal planes of the polychromator. The image in the first focal plane of the polychromator incident on the quantum amplifier 12 is amplified and transmitted to a linear multi-element radiation receiver 13, which converts the amplified image of the brightness spectrum of the ocean surface element into an electric video signal. The moment and the process of generating a video signal for each element of the ocean surface is determined by the angular position of the deployment device 3 through the driver 14 of the control pulses, the electrical pulses of which are fed to the linear multi-element receiver 13 of the radiation. The video signal taken from the linear multi-element radiation receiver 13 is filtered, converted and amplified by the video signal amplitude processing unit 15 and supplied to the analog-to-digital converter 16 and then to the subtracting spectrozonal parameters and red-infrared signal gain coefficients. There, the video signal values in two spectral regions λλ 0.35-0.42 μm and λλ 0.66-0.755 μm are compared with the reference data from the bank of reference data contained in the memory of this block 17. Based on the results of the comparison, the nearest reference video values proportional to the spectral radiation intensity of the atmosphere and the ocean, and the dependence f (λ, λ о ) of the spectral variability of the optical characteristics of the atmosphere is calculated.

По измеренным значениям видеосигнала в промежутке между первой и второй длиной волны излучения вычисляют спектр излучения водных масс океана, координаты цветности и эффективную длину волны спектра излучений. По этим данным определяют оптимальную спектральную зону красного-инфракрасного участка и зоны видимого диапазона. При смещении оптимальной зоны красного-инфракрасного участка от исходной по значению видеосигнала, но уже в оптимальной зоне, вычисляют новую зависимость. From the measured values of the video signal in the interval between the first and second radiation wavelengths, the radiation spectrum of the ocean water masses, the chromaticity coordinates, and the effective wavelength of the radiation spectrum are calculated. Based on these data, the optimal spectral region of the red-infrared region and the visible region are determined. When the optimal zone of the red-infrared region is shifted from the original one by the value of the video signal, but already in the optimal zone, a new dependence is calculated.

Найденные цифровые значения параметров зон и характеристики f(λ, λо) подаются на цифроаналоговый преобразователь 18, где они преобразуются в управляющие сигналы. Управляющий сигнал о положении оптимальных зон дистанционного зондирования в спектре отражаемого океаном излучения подается на блок 21 юстировки щелевых диафрагм, который осуществляет юстировку щелевых диафрагм линейки 4 подвижных диафрагм, выделяющих требуемые зоны во втором изображении спектра принятого излучения общим числом N. Излучение, прошедшее каждую щелевую диафрагму линейки 4 подвижных диафрагм по N световодам 19, передается на N приемников 6 излучения, где преобразуется в N электрических сигналов, пропорциональных спектральной освещенности элемента изображения океанской поверхности. Эти сигналы по числу спектральных зон дистанционного зондирования океана фильтруются, преобразуются и усиливаются N блоками 7 амплитудной обработки видеосигналов. Длины волн N зон дистанционного зондирования могут быть, например, следующими: 0,44 мкм, 0,52 мкм, 0,55 мкм длины волн для определения гидрооптических и гидробиологических характеристик, 0,53 мкм длина волны максимальной прозрачности чистых океанских вод для исследования континентального шельфа, 0,61 мкм длина волны для определения минеральной взвеси в воде, 0,67 мкм длина волны, на которой в чистых океанских водах диффузное отражение пренебрежимо мало и которая в этой связи используется для исследования характеристик водной поверхности и является опорной для атмосферной коррекции. На блок 7 амплитудной обработки видеосигналов красной-инфракрасной зоны подаются управляющие сигналы с блока 17 вычисления спектрозональных параметров и коэффициентов усиления сигналов красной-инфракрасной зоны через цифроаналоговый преобразователь 18 для регулировки усиления дополнительных сигналов этой зоны по числу остальных сигналов видимого диапазона, например, с такими длинами волн λ= 0,44 мкм, 0,52 мкм, 0,55 мкм, 0,61 мкм. Эти дополнительные сигналы видеоканала красного-инфракрасного диапазона числом, равным N 1 подаются на соответствующее число схем вычитания блока 20 схем вычитания электрических сигналов. На каждую отдельную схему вычитания подается еще и видеосигнал с отдельного видеоканала за исключением канала красного-инфракрасного диапазона. Разностные видеосигналы блока 20 схем вычисления и видеосигналы с блока 7 амплитудной обработки видеосигналов красной-инфракрасной зоны, а также сигналы с блока 17 вычиcления спектрозональных параметров и коэффициентов усиления сигналов красной-инфракрасной зоны в цифровом виде через канал 8 связи направляются в блок 10 обработки информации для формирования однозональных и цветных изображений океана в блоке 9 отображения информации.The found digital values of the zone parameters and characteristics f (λ, λ о ) are fed to a digital-to-analog converter 18, where they are converted into control signals. The control signal about the position of the optimal remote sensing zones in the spectrum of the ocean reflected radiation is fed to the slit diaphragm alignment unit 21, which adjusts the slit diaphragms of the line 4 of movable diaphragms, which select the required zones in the second image of the received radiation spectrum with the total number N. Radiation transmitted through each slit diaphragm a line of 4 movable diaphragms along N optical fibers 19, is transmitted to N radiation detectors 6, where it is converted to N electrical signals proportionally spectrally illuminance image ocean surface element. These signals are filtered, converted and amplified by N units 7 of the amplitude processing of video signals according to the number of spectral zones of remote sensing of the ocean. The wavelengths of N remote sensing zones can be, for example, the following: 0.44 microns, 0.52 microns, 0.55 microns wavelengths for determining hydro-optical and hydrobiological characteristics, 0.53 microns maximum maximum transparency wavelengths of pure ocean waters for continental studies shelf, 0.61 μm wavelength for determining the mineral suspension in water, 0.67 μm wavelength at which diffuse reflection is negligible in clear ocean waters and which is therefore used to study the characteristics of the water surface and is reference for atmospheric correction. To the block 7 of the amplitude processing of video signals of the red-infrared zone, control signals from the block 17 for calculating the spectrozonal parameters and the amplification coefficients of the signals of the red-infrared zone are fed through a digital-to-analog converter 18 to adjust the gain of the additional signals of this zone according to the number of other signals in the visible range, for example, with such length waves λ = 0.44 μm, 0.52 μm, 0.55 μm, 0.61 μm. These additional signals of the red-infrared video channel by a number equal to N 1 are supplied to the corresponding number of subtraction schemes of the block 20 of the schemes for subtracting electrical signals. For each individual subtraction scheme, a video signal from a separate video channel is also provided with the exception of the red-infrared channel. The differential video signals of block 20 of the calculation circuit and video signals from block 7 of the amplitude processing of video signals of the red-infrared zone, as well as signals from the block 17 of the calculation of spectrozonal parameters and amplification factors of the signals of the red-infrared zone in digital form, are sent through the communication channel 8 to the information processing block 10 for the formation of single-zone and color images of the ocean in block 9 information display.

В блоках 10 и 9 из сигналов, полученных последовательно для всех элементов дуговой полосы поверхности океана, вдоль которой осуществляется сканирование, формируют строку однозонального изображения. Кадры формируются из дуговых строк, последовательно регистрируемых за счет перемещения сканирующего оптико-электронного устройства вдоль трассы полета космического летательного аппарата. Кадровая информация представляется в цифровом виде или в виде изображений. В блоке 10 двумерной обработки информации для каждого элемента кадра определяется отношение разностных сигналов, по ним определяется индекс цвета водных масс, спектральные показатели вертикального ослабления и концентрации хлорофилла в воде с использованием априорных данных об удельном показателе поглощения хлорофилла в водах данного района и времени зондирования. По абсолютному значению разностного сигнала в участке 0,56 мкм 0,62 мкм определяют концентрацию мелкой взвеси в воде. Вычисленные характеристики водных масс океана представляются в блоке 9 отображения информации в цифровом виде или в виде изображения, плотность или цвет которых соответствует определенному значению того или иного параметра. In blocks 10 and 9, from the signals obtained sequentially for all elements of the arc strip of the ocean surface along which the scan is carried out, a single-zone image line is formed. Frames are formed from arc lines sequentially recorded by moving the scanning optical-electronic device along the flight path of the spacecraft. Personnel information is presented in digital form or in the form of images. In block 10 of two-dimensional information processing, for each frame element, the ratio of difference signals is determined, which determines the color index of water masses, spectral indicators of vertical attenuation and chlorophyll concentration in water using a priori data on the specific indicator of chlorophyll absorption in the waters of this region and sounding time. The absolute value of the difference signal in the area of 0.56 μm 0.62 μm determines the concentration of fine suspended matter in water. The calculated characteristics of the water masses of the ocean are presented in block 9 for displaying information in digital form or in the form of an image, the density or color of which corresponds to a certain value of a parameter.

Рельеф поверхности океана или поверхностных природных объектов определяется по двум однозональным стереоскопическим кадрам, полученным в красном-инфракрасном диапазоне. На них выделяют идентичные объекты, их элементы. Измеряют расстояние Х между идентичными элементами двух изображений объекта и вычисляют разность высот элементов объекта. По этим данным определяют рельеф объекта, который может быть отображен в цифровом виде, в виде изображений изолиний равных высот или в виде изображений, плотность которых пропорциональна высоте. The relief of the ocean surface or surface natural objects is determined by two single-zone stereoscopic frames obtained in the red-infrared range. Identical objects and their elements are distinguished on them. Measure the distance X between identical elements of two images of the object and calculate the height difference between the elements of the object. According to these data, determine the relief of the object, which can be displayed digitally, in the form of contour images of equal heights or in the form of images whose density is proportional to the height.

Характеристики подводных объектов определяются после океаносферной коррекции. Сначала по двум стереоскопическим кадрам, получаемым в зоне максимальной прозрачности океанских вод определяют рельеф дна. Выделяют граничные участки континентального шельфа с глубинами невидимости дна. Используя полученные значения спектрального показателя вертикального ослабления для пограничных участков и значения глубины элементов дна, ослабляют видеосигнал пограничного участка пропорционально коэффициенту К(

Figure 00000027
, λ, λ) и вычитают в блоке 10 двумерной обработки информации эти ослабленные сигналы из сигналов элементов изображений дна и получают контрастные изображения дна без помехообразующей толщи океанских вод над дном. Затем сигналы этих изображений усиливают пропорционально коэффициенту Ку(
Figure 00000028
, λ, λ), т.е. пропорционально ослаблению толщей воды солнечного света, упавшего на дно и отразившегося от дна, и получают еще более контрастные изображения природных объектов континентального шельфа, как будто бы он не покрыт слоем воды. По двум таким стереоскопическим кадрам континентального шельфа вновь проводят измерение Х и уточненное определение рельефа. По уточненным значениям глубин континентального шельфа и спектрам диффузного излучения его элементов вычисляют спектры яркости, спектры коэффициентов яркости данных объектов, вычисляют координаты их цветности, эффективные длины волн и по сигналам, пропорциональным коэффициентам яркости элементов дна в блоке 9 отображения информации, формируют уточненные однозональные изображения континентального шельфа.Characteristics of underwater objects are determined after oceanospheric correction. First, the bottom topography is determined by two stereoscopic frames obtained in the zone of maximum transparency of ocean waters. The boundary sections of the continental shelf with depths of bottom invisibility are distinguished. Using the obtained values of the spectral index of vertical attenuation for the boundary sections and the depth values of the bottom elements, weaken the video signal of the boundary section in proportion to the coefficient K (
Figure 00000027
, λ, λ) and subtracted in the block 10 two-dimensional information processing these attenuated signals from the signals of the image elements of the bottom and receive contrasting images of the bottom without interfering thickness of ocean water above the bottom. Then the signals of these images are amplified in proportion to the coefficient K y (
Figure 00000028
, λ, λ), i.e. in proportion to the weakening of the water thickness of sunlight falling to the bottom and reflected from the bottom, and get even more contrasting images of the natural objects of the continental shelf, as if it were not covered with a layer of water. Two such stereoscopic frames of the continental shelf are again used to measure X and an improved definition of the relief. Using the updated values of the depths of the continental shelf and the spectra of diffuse radiation of its elements, luminance spectra, spectra of the brightness coefficients of these objects are calculated, their color coordinates, effective wavelengths are calculated, and signals proportional to the brightness coefficients of the bottom elements in the information display unit 9 are formed, and the updated single-zone continental images the shelf.

По полученным изображениям и изображениям рельефа континентального шельфа осуществляют выделение его геологических и геоботанических структур. Комплекс тематических изображений океана применяют для картографирования, мониторинга и моделирования океаносферы. According to the obtained images and relief images of the continental shelf, their geological and geobotanical structures are distinguished. The complex of thematic images of the ocean is used for mapping, monitoring and modeling of the oceanosphere.

Claims (2)

1. Способ дистанционного определения геофизических и геометрических характеристик океаносферы путем приема излучения от участка подстилающей поверхности океана с двух различных направлений, определяемых сканированием по участку подстилающей поверхности океана под двумя противоположными углами к вертикали места по трассе движения летательного аппарата над океаном, преобразования излучения в электрические сигналы, получения по ним двух изображений участка подстилающей поверхности океана, измерения расстояния X между идентичными элементами двух изображений участка подстилающей поверхности океана по их продольной оси и определения разности Δh высот h1 и h2 двух элементов континентального шельфа, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, прием излучения ведут при круговом сканировании участка подстилающей поверхности океана под равновеликими углами θ к вертикали места в двух диаметрально противоположных дуговых сканах с угловыми размерами 2А < 180o, осуществляют разложение принимаемого излучения на спектральные составляющие, формируют два спектра принимаемого излучения, интенсивность первого спектра принимаемого излучения и преобразуют его в электрический видеосигнал, измеряют значения видеосигнала в двух участках спектра с длинами волн 0,35 0,42 и 0,66 0,755 мкм, сравнивают два значения видеосигнала с эталонными, по результатам сравнения определяют спектральную зависимость оптической характеристики атмосферы по формуле
Figure 00000029

измеряют значения видеосигнала в промежутке между первой и второй длинами волны излучения, определяют по ним спектр излучения водным масс океана Lо к, координаты цветности и длину волны максимума спектра излучения, по этим данным определяют оптимальную спектральную зону красного-инфракрасного участка и зоны видимого диапазона, при смещении оптимальной зоны красного-инфракрасного участка от исходной повторно измеряют значение видеосигнала в этом участке спектра, после чего уточняют спектральную зависимость f(λ, λo) оптической характеристики атмосферы, выделяют оптимальные зоны во втором спектре принимаемого излучения, преобразуют излучение спектральных зон в электрические сигналы, формируют дополнительное количество идентичных сигналов красной-инфракрасной зоны по числу остальных зон видимого диапазона, усиливают дополнительные сигналы красной-инфракрасной зоны пропорционально коэффициенту
Figure 00000030

вычитают усиленные по такому закону дополнительные сигналы красной-инфракрасной зоны от сигналов остальных зон видимого диапазона и получают разностные сигналы U1, по отношению разностных сигналов U1 определяют индекс цвета масс, по значениям разностных сигналов U1 для каждого дугового скана формируют однозональные изображения участка подстилающей поверхности океана, а измерение расстояний X между идентичными элементами двух изображений участка подстилающей поверхности океана ведут по изображениям континентального шельфа в выделенной зоне максимальной прозрачности вод, разности Δh высот h1 и h2 двух элементов континентального шельфа определяют по формуле
Figure 00000031

по полученным данным одновременно определяют концентрацию примесей в воде, в том числе концентрацию хлорофилла по формуле
Figure 00000032

а также гидрооптические характеристики водных масс, рельеф поверхности и дна океана, на однозональных изображениях участка подстилающей поверхности выделяют граничные участки континентального шельфа с глубинами невидимости дна, ослабляют сигналы U1, соответствующие элементы изображения этих участков, пропорционально коэффициенту
Figure 00000033

вычитают из сигналов U1, соответствующих элементам изображения участка подстилающей поверхности, ослабленные сигналы U1(λ)K(λ) = U2(λ) элементов граничных участков с глубинами невидимости дна, разностный сигнал U3 U1 U2 усиливают пропорционально коэффициенту
Figure 00000034

по значениям усиленных сигналов U4 KуU3 формируют однозональные изображения континентального шельфа, по ним вторично измеряют величины X, по которым определяют уточненные значения Δh, по уточненным значениям Δh и спектру диффузного излучения океана Lок(λ) определяют спектр излучения видимых объектов дна океана, координаты цветности, эффективную длину волны спектра излучений, формируют уточненные однозональные изображения континентального шельфа и по полученным данным осуществляют выделение его геофизических и геометрических характеристик, где f(λ, λo) = ra(λ)/ra(λo), rа коэффициент яркости излучения атмосферы с учетом отражения рассеянного излучения от водной поверхности, λ длина волны излучения; lo опорная длина волны излучения; λ1, λ2 длины волн первого (0,35 0,42 мкм) и второго (0,66 0,75 мкм) диапазонов излучений; L яркость системы атмосфера-океан; rэ т коэффициент яркости эталонной атмосферы с учетом отражения рассеянного излучения от водной поверхности; Xэт(λ) показатель степени спектральной изменчивости эталонной атмосферы; Kо - коэффициент усиления сигнала красной-инфракрасной зоны, S0 солнечная постоянная; n показатель преломления воды; A, B функции удельного показателя поглощения хлорофилла; lо к яркость диффузного излучения океана; α показатель вертикального ослабления воды; qo зенитное расстояние Солнца;
Figure 00000035

Z глубина.1. A method for remote determination of the geophysical and geometric characteristics of the oceanosphere by receiving radiation from a portion of the underlying surface of the ocean from two different directions, determined by scanning over a portion of the underlying surface of the ocean at two opposite angles to the vertical of the place along the path of the aircraft over the ocean, converting radiation into electrical signals obtaining two images of a plot of the underlying surface of the ocean, measuring the distance X between identical two images of the plot of the underlying surface of the ocean along their longitudinal axis and determining the difference Δh of the heights h 1 and h 2 of the two elements of the continental shelf, characterized in that, in order to improve the accuracy of measurements, radiation is received during circular scanning of the plot of the underlying surface of the ocean at equal angles θ to the vertical of the place in two diametrically opposite arc scans with angular sizes 2A <180 o , decompose the received radiation into spectral components, form two spectrum and the received radiation, the intensity of the first spectrum of the received radiation and convert it into an electrical video signal, measure the video signal in two parts of the spectrum with wavelengths of 0.35 0.42 and 0.66 0.755 μm, compare two values of the video signal with the reference, according to the results of comparison determine spectral dependence of the optical characteristics of the atmosphere according to the formula
Figure 00000029

measured values of the video signal in the interval between the first and second wavelengths of radiation is determined thereon spectrum aqueous mass emission wavelength ocean L of k, the chromaticity coordinates and a wavelength of emission spectrum peak, these data define the optimal spectral zone red-infrared portion and a visible range area, when the optimal zone of the red-infrared region is shifted from the initial one, the value of the video signal is re-measured in this part of the spectrum, after which the spectral dependence f (λ, λ o ) of the optical character Atmospheric statistics select the optimal zones in the second spectrum of the received radiation, convert the radiation of the spectral zones into electrical signals, form an additional number of identical red-infrared signals by the number of other zones in the visible range, amplify additional red-infrared signals in proportion to the coefficient
Figure 00000030

subtracted reinforced by such law additional signals red-infrared band from the signals of the other zones of the visible range to obtain difference signals U 1, relative difference signals U 1 determined mass index colors according to the values of difference signals U 1 for each arc scan form single-zone of the image area underlying the surface of the ocean, and the measurement of the distances X between identical elements of two images of a portion of the underlying surface of the ocean is carried out on the images of the continental shelf in the section hydrochloric zone of maximum transparency of water, the difference Δh heights h 1 and h 2 of the two elements of the continental shelf determined by the formula
Figure 00000031

according to the data obtained, the concentration of impurities in water is simultaneously determined, including the concentration of chlorophyll according to the formula
Figure 00000032

as well as the hydro-optical characteristics of water masses, the relief of the surface and bottom of the ocean, on the single-zone images of the underlying surface area, the boundary sections of the continental shelf with depths of bottom invisibility are distinguished, the signals U 1 , the corresponding image elements of these sections are weakened, in proportion to the coefficient
Figure 00000033

subtract from the signals U 1 corresponding to the image elements of the underlying surface area, attenuated signals U 1 (λ) K (λ) = U 2 (λ) of the elements of the boundary sections with bottom invisibility depths, the difference signal U 3 U 1 U 2 is amplified proportionally to the coefficient
Figure 00000034

single-zonal images of the continental shelf are formed from the values of the amplified signals U 4 K at U 3 , the values of X are secondly measured from them, by which the determined values of Δh are determined, from the adjusted values of Δh and the diffuse radiation spectrum of the ocean L ok (λ), the emission spectrum of visible bottom objects is determined ocean, chromaticity coordinates, the effective wavelength of the emission spectrum, form the updated single-zone images of the continental shelf and, according to the data obtained, select its geophysical and geometric characteristics acteristics, where f (λ, λ o) = r a (λ) / r a (λ o), r and the brightness of the atmospheric radiation coefficient taking into account the reflection of the scattered light from the water surface, λ is the radiation wavelength; l o reference radiation wavelength; λ 1 , λ 2 wavelengths of the first (0.35 0.42 μm) and second (0.66 0.75 μm) radiation ranges; L The brightness of the atmosphere-ocean system; t e r brightness factor reference atmosphere with the reflection of the scattered light from the water surface; X et (λ) is an indicator of the degree of spectral variability of the reference atmosphere; K about - the gain of the signal of the red-infrared zone, S 0 solar constant; n refractive index of water; A, B function of the specific absorption coefficient of chlorophyll; l about the brightness of the diffuse radiation of the ocean; α indicator of vertical attenuation of water; q o the zenithal distance of the sun;
Figure 00000035

Z depth. 2. Устройство для дистанционного определения геофизических и геометрических характеристик океаносферы, содержащее сферическое зеркало, развертывающее устройство с анализирующими диафрагмами, спектроделительную систему, приемники излучения, блоки амплитудной обработки видеосигналов, каждый из которых соединен входом с выходом соответствующего приемника излучения, канал связи, соединенный входами с выходами блоков амплитудной обработки видеосигналов, блок отображения информации и блок двумерной обработки информации, соединенный входом с выходом канала связи, а выходом с входом блока отображения информации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено вторым сферическим зеркалом, светоделителем, квантовым усилителем, линейным многоэлементным приемником излучения, блоком формирования сигналов управления линейным многоэлементным приемником излучения, блоком амплитудной обработки видеосигнала линейного многоэлементного приемника излучения, аналого-цифровым преобразователем, блоком вычисления спектрозональных параметров и коэффициентов усиления сигналов красной-инфракрасной зоны, цифроаналоговым преобразователем, линейкой подвижных щелевых диафрагм, световодами в количестве, равном количеству приемников излучения, блоком схем вычитания электрических сигналов, блоком юстировки щелевых диафрагм, при этом развертывающее устройство выполнено в виде трех анализирующих диафрагм, а блок амплитудной обработки видеосигнала красной-инфракрасной зоны имеет дополнительное количество выходов по числу остальных зон видимого диапазона, при этом второе сферическое зеркало установлено на входе развертывающего устройства, на выходе полихроматора установлен светоделитель с возможностью формирования двух фокальных плоскостей, причем в первой фокальной плоскости полихроматора установлен квантовый усилитель, оптически сопряженный с линейным многоэлементным приемником, на вход линейного многоэлементного приемника излучения подключен блок формирования сигналов управления линейным многоэлементным приемником излучения, соединенный с развертывающим устройством, а выход линейного многоэлементного приемника излучения подключен к блоку амплитудной обработки видеосигнала линейного многоэлементного приемника излучения, выход которого соединен с аналого-цифровым преобразователем, соединенным выходом с входом блока вычисления спектрозональных параметров и коэффициентов усиления сигналов красной-инфракрасной зоны, который выходом соединен с входом цифроаналогового преобразователя, соединенного выходом с входом блока обработки видеосигнала красного-инфракрасного диапазона и с входом блока юстировки щелевых диафрагм, установленного во второй фокальной плоскости полихроматора и оптически сопряженного с помощью оптических световодов с приемниками излучения, блоки амплитудной обработки видеосигналов видимого диапазона подключены к первым входам блоков вычитания, к вторым входам которых подключены дополнительные выходы блока амплитудной обработки видеосигнала красного-инфракрасного диапазона, а выходы блоков вычитания соединены через канал связи с блоком двумерной обработки информации. 2. A device for remote determination of the geophysical and geometric characteristics of the oceanosphere, containing a spherical mirror, a deploying device with analyzing diaphragms, a spectro-splitting system, radiation receivers, amplitude-processing units of video signals, each of which is connected by an input to the output of a corresponding radiation receiver, a communication channel connected by inputs to the outputs of the blocks of the amplitude processing of the video signals, the information display unit and the two-dimensional information processing unit, connected to an ode to the output of the communication channel, and an output to the input of the information display unit, characterized in that, in order to increase the measurement accuracy, it is equipped with a second spherical mirror, a beam splitter, a quantum amplifier, a linear multi-element radiation receiver, a block for generating control signals of a linear multi-element radiation receiver, a unit for amplitude processing of a video signal of a linear multi-element radiation receiver, an analog-to-digital converter, a unit for calculating spectrozonal parameters and coefficients of amplification signals of the red-infrared zone, a digital-to-analog converter, a ruler of movable slit apertures, optical fibers in an amount equal to the number of radiation receivers, a block of circuit for subtracting electrical signals, a block for adjusting slit apertures, while the deployment device is made in the form of three analyzing diaphragms, and the amplitude the video signal processing of the red-infrared zone has an additional number of outputs according to the number of remaining zones of the visible range, while the second spherical mirror It is installed at the input of the deployment device, a beam splitter is installed at the output of the polychromator with the possibility of forming two focal planes, and in the first focal plane of the polychromator there is a quantum amplifier optically coupled to a linear multi-element receiver, and a linear multi-element receiver control signal generation unit is connected to the input of the linear multi-element radiation receiver radiation connected to the scattering device, and the output of the linear multi-element reception The radiation nickname is connected to the amplitude processing unit of the video signal of the linear multi-element radiation detector, the output of which is connected to an analog-to-digital converter connected to the output with the input of the unit for calculating spectrozonal parameters and the amplification coefficients of the red-infrared zone signals, which is connected by the output to the input of the digital-analog converter connected to the output by the input of the red-infrared video signal processing unit and with the input of the slot adjustment diaphragm adjustment unit installed in the second focal plane of the polychromator and optically coupled with optical waveguides to radiation detectors, the visible-amplitude video signal processing units are connected to the first inputs of the subtraction units, the additional outputs of the red-infrared video signal amplitude-processing unit are connected to the second inputs, and the outputs of the subtraction units are connected through a communication channel with a two-dimensional information processing unit.
SU4913181 1991-02-04 1991-02-04 Method of remote determination of geophysical and geometrical characteristics of oceanic sphere and device for its implementation RU2045747C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4913181 RU2045747C1 (en) 1991-02-04 1991-02-04 Method of remote determination of geophysical and geometrical characteristics of oceanic sphere and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4913181 RU2045747C1 (en) 1991-02-04 1991-02-04 Method of remote determination of geophysical and geometrical characteristics of oceanic sphere and device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2045747C1 true RU2045747C1 (en) 1995-10-10

Family

ID=21561586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4913181 RU2045747C1 (en) 1991-02-04 1991-02-04 Method of remote determination of geophysical and geometrical characteristics of oceanic sphere and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2045747C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1048928A1 (en) * 1999-04-27 2000-11-02 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Spaceborne hot temperature event (HTE) detection arrangement and multi-satellite HTE detection system

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Заявка Японии N 58-47643, кл. G 01C 11/00, 1978. *
Селиванов А.С. и др. Многозональный сканер с конической разверткой для исследования природных ресурсов. Журнал "Исследование Земли из космоса", 1985, N 1, с.66-72. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1048928A1 (en) * 1999-04-27 2000-11-02 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Spaceborne hot temperature event (HTE) detection arrangement and multi-satellite HTE detection system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Morel et al. Bidirectional reflectance of oceanic waters: a comparison of modeled and measured upward radiance fields
Lyzenga Remote sensing of bottom reflectance and water attenuation parameters in shallow water using aircraft and Landsat data
CN106646429B (en) A kind of device and method of the self-calibration geometrical factor for laser radar
WO1997018487A1 (en) Imaging lidar system with strip-shaped photocathode and confocal-reflection
Bakuła Multispectral airborne laser scanning-a new trend in the development of Lidar techology
US20050027475A1 (en) Method of determining the volume scattering function of ocean waters in the backward direction using a satellite ocean color sensor
CN110296693A (en) Photoelectric measuring device and photoelectric measurement method with scanning function
US4754151A (en) Method and apparatus for measuring the optical scattering co-efficient of the ocean using large and small fields of view
RU2045747C1 (en) Method of remote determination of geophysical and geometrical characteristics of oceanic sphere and device for its implementation
Davis et al. Calibration, characterization, and first results with the Ocean PHILLS hyperspectral imager
EP0861445A1 (en) Imaging lidar system with strip-shaped photocathode and confocal-reflection
Mandlburger et al. Investigating the use of coastal blue imagery for bathymetric mapping of inland water bodies
RU2489804C2 (en) Optical-electronic system for remote aerial radiological survey
Johnson et al. Vidicon spectral imaging-Color enhancement and digital maps
Singh et al. Underrrater Optical Instrumentation
Sutton A novel electro-optical remote-sensing technique based on bandpass coherence processing
Minomura et al. Atmospheric correction of satellite data using multi-wavelength lidar data with MODTRAN3 code
US3849645A (en) Atmospheric compensation radiometer system
Barbieri et al. Orion Nebula-High resolution Pa-12 mapping
Eloranta Extinction measurements with low-power hsrl systems—error limits
Buiten et al. General aspects of imaging and recording of remote sensing data.
Strait Characterization and Modeling of Profiling Oceanic Lidar for Remotely Sampling Ocean Optical Properties
Flittner et al. Retrievals from the limb ozone retrieval experiment on STS107
Vanderpiepen A Nimbus G pre-launch field experiment in the Gulf of Mexico, October 1977
FI20170122A1 (en) Method for a multispectral laser radar based on single photons