Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. №3. С. 310-320
Моделирование двулучевой функции отражательной способности морской поверхности
Н.Е. Лебедев
1 , В.В. Пустовойтенко
1 , К.В. Показеев
2 , О.Н. Мельникова
2 1 Морской гидрофизический институт, Севастополь, Россия
2 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия
Анализируются ограничения, существующие при традиционном моделировании двулучевой функции отражательной способности морской поверхности с привлечением распределения Грама-Шарлье. Формально оно имеет вид бесконечного ряда; на практике, однако, возможно найти с ограниченной точностью лишь относительно небольшое количество коэффициентов членов ряда. Вследствие этого подобные распределения оказываются применимыми только в некотором диапазоне уклонов морской поверхности, за пределами которого они содержат ошибки, вплоть до появления отрицательных значений. Адекватно описываемый распределением Грама-Шарлье диапазон уклонов морской поверхности уже, чем это необходимо для аналитического описания ее изображений, получаемых с помощью установленных на космических аппаратах оптических сканеров. Предложено использовать комбинированную модель плотности вероятностей уклонов, которая в области их малых значений стремится к распределению Грама-Шарлье, а за пределами этой области - к распределению Гаусса. На основе комбинированной модели плотности вероятностей уклонов, свободной от недостатков распределения Грама-Шарлье с малым числом членов, построена усовершенствованная двулучевая функция отражательной способности морской поверхности. Комбинированная модель позволяет описать зеркальное отражение солнечного света во всем диапазоне возможных углов падения и отражения.
Ключевые слова: оптические изображения, двулучевая функция отражательной способности, уклоны морской поверхности, распределение Грама-Шарлье, комбинированная модель
Полный текстСписок литературы:
- Бородин С.В., Давыдова Е.П., Калинин Е.И., Пустовойтенко В.В., Станичный С.В. Комплексный оперативный спутниковый мониторинг Черного моря // Системы контроля окружающей среды. 2007. С. 109-111.
- Запевалов А.С. К расчету коэффициента рассеяния высокочастотного звука на морской поверхности // Акустический журнал. 2007. Т. 53. № 5. C. 687–694.
- Запевалов А.С., Лебедев Н.Е. Моделирование статистических характеристик поверхности океана при дистанционном зондировании в оптическом диапазоне // Оптика атмосферы и океана, 2014. № 1. C. 28-33.
- Запевалов А.С., Показеев К.В. Статистика уклонов морской поверхности и ее приложение к задачам лазерного зондирования // Вестник Московского университета. Сер. 3. Физика, астрономия. 2004. № 5. C. 70-73.
- Запевалов А.С., Пустовойтенко В.В. Моделирование плотности вероятностей уклонов морской поверхности в задачах рассеяния радиоволн // Известия ВУЗов. Радиофизика. 2010. Т. 53. № 2. С. 110-121.
- Запевалов А.С. Статистические модели взволнованной морской поверхности. Для задач дистанционного зондирования // Saarbrücken: LAP LAMBERT Academic Publishing. ¬2012. 69 с.
- Коротаев Г.К., Пустовойтенко В.В., Радайкина Л.Н. Дистанционное зондирование морей и океанов. Развитие работ в области спутниковой океанологии // Развитие морских наук технологий в Морском гидрофизическом институте за 75 лет. Севастополь: МГИ, 2004. С. 585-625.
- Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред М.: Наука, 1982. 620 с.
- Лебедев Н.Е. Определение скорости приводного ветра и степени загрязненности морской поверхности по излучению, регистрируемому спутниковыми оптическими сканерами в зоне солнечного блика // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь: МГИ НАНУ, 2013. Вып. 27. С. 49-54.
- Мельникова О.Н., Нивина Т.А., Показеев К.В. Влияние вихрей в отрывном потоке на рост нелинейных ветровых волн // Вестник Московского университета. Сер. 3. Физика, астрономия. 2008. Т. 63, № 3. С. 77-78.
- Митягина М.И., Лаврова О.Ю. Многолетний комплексный спутниковый мониторинг нефтяных загрязнений поверхности Балтийского и Каспийского морей // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9. № 5. С. 269-288.
- . Bréon F.M., Henriot N. Spaceborne observations of ocean glint reflectance and modeling of wave slope distributions // J. Geoph. Res. 2006. V. 111. N C6. P. C06005.
- Cavalli R.M.; Pignatti S.; Zappitelli E. Correction of Sun Glint Effect on MIVIS Data of the Sicily Campaign in July 2000 // Annals Of Geophysics. 2006. V. 49. N 1. P. 277-286.
- Cox C., Munk W. Measurements of the roughness of the sea surface from photographs of the sun glitter // J. Optical. Soc. America. 1954. V. 44. № 11. P. 838-850.
- Nakajima T., Tanaka M. Effect of wind-generated waves on the transfer of solar radiation in the atmosphere – ocean system // J. Quant. Spect. Rad. Trans. 1983. V. 29. P. 521-537.
- Su, W., Charlock T.P., Rutledge K. Observations of reflectance distribution around sunglint from a coastal ocean platform // Appl. Opt. 2002. V. 41. P.7369-7383.
- Tatarskii V.I. Multi-Gaussian representation of the Cox–Munk distribution for slopes of wind-driven waves // J. Atmospheric and Oceanic Technology. 2003. V. 20. P. 1697-1705.
- Torrance K.E., Sparrow E.M. Theory for off-specular reflection from roughened surfaces // J. Optical Society of America. 1967. V. 57. N. 9. P. 1105-1114.
- Xiong X., Barnes W. An overview of MODIS radiometric calibration and characterization // Advances In Atmospheric Sciences. 2006. V. 23. № 1. P. 69-79.