Введение к работе
з Актуальность работы
Большое количество национальных программ разных стран, направленных на получение и обработку информации о состоянии земной поверхности напяд-но свидетельствует об актуальности исследований, связанных с интерпретацией данных дистанционного зондирования (ДЗ)
Мониторинг земной поверхности осуществляется с помощью оптико-электронных систем (ОЭС) ДЗ, поэтом}' основной задачей, стоящей перед исследователями, является построение математических моделей, не только корректно описывающих взаимодействие излучения с мутной средой, но и учитывающих особенности обработки этой информации самой ОЭС ДЗ
Таким образом, основной задачей, возникающей при обработке данных ДЗ является решение уравнения переноса излучения (УПИ) для соответствующей геометрии и свойств среды На сегодняшний день задачу, соответствующую переносу излучения в плоском слое мутной среды (одномерный случай) следует признать полностью решеньой Однако на практике этот случай реализуется достаточно редко и для практических целей важно рассматривать перенос излучения в средах с произвольными параметрами (трехмерная геометрия среды)
Основной проблемой, возникающей при обработке данных ДЗ в трехмерных средах, является наличие сингулярности в решении УПИ для пространственно ограниченных источников, которое приводит к невозможности решения УПИ стандартными численными методами
Разработка эффективного метода для решение задач подобного рода позволит, не только более корректно интерпретировать данные ДЗ, но и определить пределы применимости существующих методов решения УПИ и их допущений Цепь и основные задачи работы
Целью работы является разработка математической модели сигналов в оптико-электронных системах ДЗ для сред с произвольной трехмерной геометрией
Для достижения поставленной це чи в работе были решены следующие задачи
выделение особенностей пространственно ограниченных источников на базе малоуі ловой модификации метода сферических гармоник,
определение наиболее эффективного численного метода определения регулярной части решения УПИ,
учет произвольного закона отражения на границе и реальной индикатрисы рассеяния в краевой задаче УПИ,
разработка общего подхода к решению УПИ для произвольной трехмерной геометрии среды,
разработка на базе полученного метода решения УПИ математической модели сигналов и решение на ее основе практических задач атмосферной коррекции
Основные положения, выносимые на защиту к научная новизна
В диссертационной работе впервые получены следующие результаты
разработан метод устранения сингулярности в решении УПИ для точечного изотропного источника, основанный на вычитании малоутчовой модификации метода сферических гармоник (МСГ),
разработан мегод определения регулярной части решения УПИ для трехмерных сред с произвольными параметрами, основанный на использовании метода дискретных ординат в сочетании с методом итераций и конечных элементов,
учтен на основе использования метода дискретных ординат произвольный вид грани-шых условий краевой задачи УПИ,
сформулирован общий подход к решению УПИ в средах с сильно анизотропным рассеянием и ЗМ геометрией, основанный на выделении на основе МСГ анизотропной части решения, учитывающей все особенности точного решения, и регулярной части, определяемой численно методом конечных элементов,
проведен расчет оптической передаточной функции (ОПФ) счоя мутной среды с учетом сканирования изображения по углу визирования и дисперсии путей рассеянных лучей
5 Практическая значимость диссертационной работы
разработанная модель коэффициента яркости атмосферы может использоваться в программном обеспечении оптико-элек тройных систем для атмосферной коррекции изображения крупных объектов,
полученное выражение для оптической передаточной функции с учетом дисперсии путей рассеянных фотонов может быть испочьзовано в программном обеспечении оптико-электронных систем для атмосферной коррекции изображения малых объектов,
предложенный метод решения обратной задачи, позволяющий восстанавливать параметры облачности, может быть использован в оптико-электронных системах экологического и климатического мониторинга,
предложенные методы расчета позволяют проводить метрологическую аттестацию существующих программ обработки данных ДЗ,
сформулированный алгоритм может быть использован для интерпретации данных измерений в оптико-электронных системах ДЗ
Достоверность результатов диссертационной работы
Подтверждается математической строгостью всех преобразований, сравнением результатов расчета по предлагаемым алгоритмам с аналитическими выражениями для однократного рассеяния и малоугловой модификации метода сферических і армоник, сравнением результатов с точными частными решениями и экспериментальными данными Апробация работы
По результатам диссертационной работы опубликовано 13 работ 5 статей и 8 публикаций тезисов докладов
Результаты работы докладывались и обсуждались на конференциях и симпозиумах XI Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиотехника, электротехника и энергетика», 1 - 2 марта 2005, Москва, Россия, VIII Международная научно-техническая конференция «Оптические методы исследования потоков», июнь 2005, XII Международный симпозиум «Оптика атмосферы и океана», Россия, Томск, июнь 2005, III Международная конфе-
б ренция «Современные проблемы оптики натуральных вод (ONW-2005)», Санкт-Петербург, сентябрь 2005, SPIE Europe International Symposium "Remote Sensing", Bruges, Belgium, September 2005, XIII Международный симпозиум «Оптика атмосферы и океана Физика атмосферы», июля 2006, Томск, Россия, Международный симпозиум стран СНГ «Атмосферная радиация» (МСАР-2006), июня 2006, Санкт-Петербург, Россия, Четвертая Российская национальная конференция по теплообмену (РНКТ-4), 23-27 октября 2006 года, Москва, Россия, XVI научно-техническая конференция «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение», 10-13 апреля 2007, Москва, Россия Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованной литературы
Работа изложена на 110 страницах и содержит 32 рисунка и 4 таблицы Список литературы включает в себя 127 наименований на 14 страницах
