Спектральная яркость

Спектральная яркость – яркость объектов в разных зонах спектра электромагнитных волн видимого, ближнего и среднего инфракрасных диапазонов.

Получение снимков в аэрокосмическом зондировании основывается на регистрации яркости объектов, которая в разных спектральных зонах неодинакова. Для определения коэффициентов спектральной яркости используют как абсолютные значения яркости, так и относительные, получаемые на основе сравнения яркости объекта и эталона. Часто значения коэффициентов спектральной яркости для различных длин волн представляют в форме графика — кривой спектральной яркости. В аэрокосмическом зондировании различают кривые спектральной яркости объектов, которые получают по результатам специальных спектрометрических измерений и так называемые кривые спектрального образа, определяемые обычно по многозональным и гиперспектральным снимкам.

На знании спектральной яркости объектов основаны различные способы и приемы получения и обработки аэрокосмических снимков, в том числе и компьютерной классификации объектов. Поэтому изучение спектральной отражательной способности объектов земной поверхности и геосистем различных таксономических рангов представляет собой одну из задач аэрокосмического зондирования.

Рис. 1

Фундаментальные исследования по спектрометрированию (измерению спектральной отражательной способности) природных объектов в видимом диапазоне, где получен наибольший объем экспериментальных данных, выполнены еще в 40-х годах прошлого века[1]. На их основе разработана первая спектрометрическая классификация, которая со временем стала классической. По спектральной яркости все многообразие объектов земной поверхности отчетливо делится на несколько классов, каждый из которых отличается по характеру спектральной отражательной способности (рис. 1).

I. Горные породы и почвы характеризуются увеличением коэффициентов спектральной яркости по мере приближения к красной зоне спектра.

II. Растительный покров отличается характерным максимумом отражательной способности в зеленой (0,55 мкм), минимумом — в красной (0,66 мкм) и резким увеличением отражения в ближней инфракрасной зоне.

III. Водные поверхности характеризуются самыми низкими значениями и монотонным уменьшением отражательной способности от сине-фиолетовой к красной зоне спектра, поскольку длинноволновое излучение сильнее поглощается водой.

IV. Снежный покров обладает наиболее высокими значениями коэффициентов спектральной яркости с небольшим их понижением в ближней инфракрасной зоне спектра. Близки к этому классу по характеру отражения облачные образования, которые имеют несколько узких полос поглощения в длинноволновой части спектра.

Общим для всех объектов является понижение коэффициента спектральной яркости в зоне 2—3 мкм и наличие двух минимумов у кривых при длинах волн 1,43 и 1,93 мкм, обусловленных полосами поглощения воды.

Измеренные в лабораторных или полевых условиях значения спектральной яркости природных объектов собирают в так называемые спектральные библиотеки – собрания спектральных кривых, которые используются при распознавании объектов при обработке многозональных и гиперпектральных снимков.