Интерполяционная модель спектральной яркости объектов для задач имитационного моделирования излучения земной поверхности при наблюдении из космоса тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.34, кандидат наук Алексеева, Ольга Михайловна

• Алексеева, Ольга Михайловна
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Алексеева, Ольга Михайловна

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Глава 1 Особенности моделирования излучения объектов

подстилающей поверхности в задачах создания систем ДЗЗ

1.1 Роль и место модели расчета спектральной яркости объектов при имитационном моделировании

1.2 Анализ применимости существующих методов расчета спектральной яркости объектов в имитационных моделях

1.3 Требования, предъявляемые к моделям расчета спектральной яркости объектов

1.4 Классификация объектов для модели расчета яркости

1.4.1 Факторы, определяющие классы объектов при создании моделей излучения объектов

1.4.2 Анализ применимости существующих способов деления объектов

на классы в модели расчета яркости

Глава 2 Анализ условий наблюдения Земли из космоса

2.1 Геометрические условия наблюдения

2.1.1 Классификация геометрических условий наблюдения

2.1.2 Условия перспективной съемки

2.1.3 Условия пригоризонтного ореола Земли

2.1.4 Условия терминатора

2.1.5 Условия области зеркального отражения

2.2 Оптико-геофизические условия наблюдения

Глава 3 Описание модели расчета спектральной яркости объектов

3.1 Структура разработанной модели расчета спектральной яркости объектов

3.2 Методика расчета спектральной яркости объектов в области

\

У

зеркального отражения

3.2.1 Методика расчета отражения от морской поверхности

3.2.2 Методика расчета отражения от ледяных облаков и

снега

3.3 Метод расчета спектральной яркости сложных объектов

Глава 4 Параметры информационных массивов разработанной модели

4.1 Параметры информационных массивов при стандартных условиях наблюдения

4.2 Параметры информационных массивов при больших углах линии визирования бортовой аппаратуры

4.3 Параметры информационных массивов в части пригоризонтного ореола Земли

4.4 Параметры информационных массивов в части наблюдений объектов в условиях терминатора

4.5 Результаты выбора параметров модели в целом

4.6 Объем информационных массивов разработанной модели

Заключение

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Интерполяционная модель спектральной яркости объектов для задач имитационного моделирования излучения земной поверхности при наблюдении из космоса»

Введение

Актуальность темы. При создании космических систем дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), предназначенных для решения широкого спектра задач в области мониторинга окружающей среды, исследований природных ресурсов (ИПР) и контроля ситуаций, связанных с катастрофами, требуется достоверная информация о полях сигналов, которые регистрируются средствами ДЗЗ [1,2,3].

Адекватное описание полей таких сигналов представляет собой сложную научную задачу, так как их параметры зависит от большого количества внутренних и внешних факторов, природа которых не всегда ясна.

Для решения этой задачи часто применяется многомодельный подход, при котором для описания отдельных аспектов формирования полей сигналов применяются так называемые «частные модели», а описание поля сигналов в целом, формируется как результат взаимодействия этих моделей [1]. Примерами частных моделей являются, например, для случая наблюдения из космоса, модели излучения подстилающей поверхности Земли, модели оптико-электронной аппаратуры, модели атмосферы и т.д.

[1,2,4].

При решении задач проектирования и испытаний космических систем методами математического моделирования и статистических испытаний модели полей сигналов представляются в виде имитаторов, воспроизводящих пространственное распределение случайных амплитуд в соответствии со свойствами наблюдаемой ситуации [1,2,3].

Для решения задач ДЗЗ в оптическом диапазоне спектра наиболее важным аспектом является зависимость регистрируемых сигналов от оптических свойств объектов наблюдения и атмосферы, которые в свою очередь зависят от индивидуальных свойств и физического состояния

объектов и изменяются в зависимости от условий наблюдения и освещения. Так, спектры излучения в области зеркального отражения для некоторых объектов (облачность, водная поверхность) существенно отличаются от спектров тех же объектов при «стандартных» дневных условиях; при больших углах линии визирования существенно увеличивается вклад в интенсивность излучения объекта многократного рассеянного атмосферой солнечного излучения и т.д. [5]. Соответственно, адекватный учет спектральных свойств объектов и их изменчивости является важной задачей при моделировании полей сигналов.

В то же время применение ресурсоемких методов расчета яркости в имитационных моделях полей излучения нецелесообразно. Это обусловлено методологией применения таких моделей: на стадии проектирования систем-для оценки сигналов от объектов при характерных сочетаниях условий, на стадии создания и испытаний - для формирования массивов изображений, покрывающих весь диапазон условий функционирования и позволяющих получать статистические обоснованные оценки качества решения задачи ДЗЗ. [1,2]. В связи с этим организация корректного и быстрого расчета спектральных характеристик объектов для широкого диапазона изменения условий наблюдения и освещения является актуальной задачей при построении моделей полей излучения для проектирования и тестирования аппаратуры систем ДЗЗ и систем в целом.

Степень разработанности темы

В существующих к настоящему времени моделях полей излучения расчет спектральной яркости базируется либо на теоретических решениях уравнения переноса излучения, в частности методом Монте-Карло, требующих для достижения необходимой точности расчета больших вычислительных ресурсов (в качестве примера таких моделей можно привести модели, разрабатываемые в ОАО МАК «Вымпел» [6], ИОА СО РАН [7], Air Force Research Laboratory [8] и др., либо на эмпирических

зависимостях, которые в связи с определенными трудностями при получении экспериментальных данных ограничены по условиям применения, и в таком случае при имитации наблюдаемой обстановки прибегают к «частным» моделям и как следствие возникают проблемы с последующей их «стыковкой». К таким моделям можно отнести модель, разработанную в ГОИ им. С.И.Вавилова и основанную на полуэмперической формуле пересчета экспериментально полученных спектров при конкретных условиях яркости на другие условия. Однако применение эмпирических методик имеет ограничения, связанные с ростом погрешности вычислений при экстраполяции экспериментальных данных на широкий диапазон условий функционирования космических средств.

Таким образом, для решения задач имитации полей излучения в целях проектирования и тестирования систем ДЗЗ, на данный момент существует необходимость в модели расчета яркости, которая позволила бы производить вычисления в широком диапазоне условий наблюдения и освещения в рамках одной расчетной схемы и в тоже время требовала минимальные затраты вычислительных ресурсов.

Цель работы и задачи исследований.

Целью работы является разработка модели расчета спектральной яркости объектов для имитации подстилающей поверхности при проектировании и тестировании систем ДЗЗ, позволяющая использовать ее при моделировании излучения объектов при глобальном обзоре, при этом затрачивая минимальное количество вычислительных ресурсов и сохраняя адекватность получаемых результатов, что является важной задачей, имеющей существенное значение для отрасли аэрокосмических исследований Земли. . Эту цель можно достигнуть путем разработки интерполяционной модели, которая выражает в явном (как правило, в линейном) виде связь между переменными модели, определяющими значения спектральной яркости объектов.

Для этого необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать структуру и принципы работы модели расчета спектральной яркости объектов, с учетом ее направленности на применение для проектирования систем ДЗЗ на основе анализа существующих моделей расчета спектроэнергетических характеристик объектов.

2. Определить параметры разрабатываемой модели, удовлетворяющие требованиям к моделям расчета яркости на основе анализа принципов формирования яркости различных объектов на входе бортовой аппаратуры КА в зависимости от условий наблюдения и освещения и на его основе.

3. Провести исследование разработанной модели для оценки ее эффективности, быстродействия и возможности использования при проектировании систем ДЗЗ.

Научная новизна результатов диссертационной работы заключается в том, что разработанная модель, отличается от существующих моделей следующим:

• позволяет получать спектральную яркость объектов в широком диапазоне условий наблюдения и освещения (день, ночь, терминатор, пригоризонтная область, область зеркального отражения) в рамках единой схемы расчета, что делает возможным ее использование в задачах имитации наблюдаемой обстановки при глобальном обзоре и исключает проблемы совмещения «частных» моделей; при этом простота модели позволяет доработку и включение новых данных с минимальными изменениями в программном коде имитационной модели;

• позволяет производить одновременно быстрый и корректный расчет спектральной яркости объектов и тем самым моделировать излучение объектов в условиях «реального времени» или близких к нему.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Результаты работы использованы в НИР «Листва-2020» в части разработки модели расчета спектральной яркости фоновых объектов и в ОКР

«КИУС» в части расчета отраженного и диффузного излучения от объектов. Результаты работы могут использоваться при решении различных частных задач, связанных с априорной оценкой уровня регистрируемых сигналов и имитацией полей яркости, в частности, при разработке принципов построения бортовой аппаратуры, выборе ее характеристик, создании бортовых и наземных программных и технических средств обработки информации, а также в учебном процессе, в дисциплинах, связанных с физическими принципами дистанционного зондирования Земли.

Методология и методы исследования, применяемые в настоящей работе, основаны на использовании теории переноса излучения в неоднородной атмосфере, физики природной среды, метеорологии, методов дешифрирования космических снимков, методов математического моделирования, методов классификации объектов, теории вероятностей и математической статистики. Методология исследования заключалась в проведении анализа существующих моделей, на основе которого разрабатывалась структура модели, принципы работы модели и выбирались способы расчета спектральной яркости объектов. На основе результатов анализа физических принципов формирования яркости различных объектов на входе бортовой аппаратуры КА в зависимости от условий наблюдения и освещения были выбраны параметры модели. Проведены исследования характеристик разрабатываемой модели.

Положения, выносимые на защиту

1. Структура и принципы работы модели расчета спектральной яркости объектов, позволяющие ее использование при имитации наблюдаемой обстановки системой ДЗЗ глобального обзора.

2. Методика выбора количества значений параметров информационных массивов модели для различных условий наблюдения и освещения, основанная на особенностях физических принципов формирования яркости объектов на входе БА и обеспечивающая быстрый и корректный расчета

спектральной яркости объектов при имитации излучения от объектов в условиях «реального времени» или близких к нему.

3. Упрощенная методика расчета спектральной яркости объектов в области зеркального отражения, необходимая для оценки максимального уровня входного сигнала.

4. Методика расчета спектральной яркости при наблюдении сложной ситуации с учетом затенения, позволяющая при моделировании подстилающей поверхности имитировать "смешанные" пиксели.

Степень достоверности и апробация результатов работы.

Достоверность результатов работы подтверждается корректным применением методов расчета и математического моделирования зависимостей энергетических характеристик объектов, обоснованным выбором исходных данных, сравнением полученных параметров с результатами публикаций и экспериментальными данными.

Изложенные в диссертации результаты представлены в трех статьях, опубликованных в научно-техническом журнале «Геодезия и аэрофотосъемка», в четырех научно-технических отчетах и документах.

Апробация результатов диссертационных исследований проводилась на четырех научно-технических конференциях, в том числе: на научно-технической конференции молодых специалистов ОАО «Корпорация «Комета» в 2013 г. и на трех конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых МИИГАиК в 2010, 2012 и 2013 гг.

Глава 1. Особенности моделирования излучения объектов подстилающей поверхности в задачах создания систем ДЗЗ

В первой главе показана роль и место модели расчета спектральной яркости объектов при имитационном моделировании подстилающей поверхности. Проанализированы достоинства и недостатки существующих моделей, а также требования, предъявляемые к ним. Проведен анализ факторов, в зависимости от которых классифицируются объекты, и анализ методов формирования классов, представлена классификация однотипных объектов, для которых можно производить расчет спектральной яркости.

1.1 Роль и место модели расчета спектральной яркости объектов при имитационном моделировании

Наличие достоверной информации о полях сигналов, формируемых объектами наблюдения, является одним из важнейших условий создания космических систем ДЗЗ [9, 10,11,12]. Для формирования полей сигналов часто прибегают к имитационным моделям, которые воспроизводят пространственное распределение случайных амплитуд в соответствии со свойствами наблюдаемой ситуации, при этом модель расчета яркости объектов может являться составной частью имитаторов подстилающей поверхности.

В качестве примера приведем схему работы имитационной модели, разработанную Аржененко Н.И., Ивановой М.П., Максимовой Н.И., Прокофьевой В.В., Титовой И.Л. и др.[13]. Алгоритм работы модели показан на рисунке 1.1, где синим цветом выделена часть, для которой в данной работе предлагается модель расчета яркости наблюдаемых объектов в базовых пикселях.

и

Рисунок 1.1 — Схема имитационной модели, разработанной в ОАО

«Корпорации «Комета»

На основе данных о положении КА, ориентации БА и времени начала наблюдения, формируется изображение индикатора Земля-космос. В зависимости от картографических данных определяются фрагменты поля

зрения, соответствующие различным подстилающим поверхностям, и формируется изображение индикатора подстилающих поверхностей.

Далее по всей территории земного шара расставляются центры облачных систем, которые выбираются случайным образом в пределах зон возможного существования этих облачных систем. Для каждой облачной системы генерируются параметры облачности (тип, структуры, балл, линейные размеры и высота нижней границы облаков). На основе информации о расположении и размерах облачных систем формируются изображение индикатора облачных систем [13].

Для каждого вида подстилающей поверхности генерируется случайное поле текстуры методом, основанным на обратном преобразовании Фурье амплитудного спектра искомого поля яркости, который формируется из пространственного и фазового спектров [14]. Пространственные спектры фоновых образований описаны аналитическими моделями, определяющими поведение спектральной плотности мощности. Фазовый спектр рассчитывается как массив случайных чисел, равномерно распределенных на интервале [-7г;7г] [14].

Яркостные характеристики наблюдаемых объектов рассчитываются для выборочных пикселей изображения на время начала и конца наблюдения. Для проекции центра каждого фиксированного пикселя рассчитываются углы освещения и наблюдения. Пропускание атмосферы определяется методом линейной интерполяции входного массива базовых спектральных коэффициентов пропускания по углам наблюдения и освещения и высоте наблюдаемого образования. При расчете спектральной яркости фонового образования для базовых пикселей используется инженерная методика, разработанная в ГОИ им. С.И.Вавилова, краткое описание которой приведено в [15]. Для каждого пикселя изображения среднее значение и дисперсия интегральной яркости определяются методом линейной интерполяции значений яркости, рассчитанных для фиксированных пикселей. Затем значение текстуры преобразуется к рассчитанным среднему

и дисперсии яркости, и, таким образом, формируется двумерное поле яркости подстилающей поверхности на входе системы наблюдения [13].

Формирование текущего кадра фоновой обстановки производится в цикле по кадрам временной последовательности. Для каждого пикселя кадра фона с учетом колебаний оптических осей датчиков, движения КА и вращения Земли, рассчитываются соответствующие координаты в изображении поля яркости на время начала наблюдения. Значение яркости определяется методом линейной интерполяции по времени яркости на начало и конец наблюдения [13].

В качестве еще одного примера рассмотрим модель, разработанную В.Н.Лагуткиным, А.П. Лукьяновым, E.H. Подкорытовым, Ю.В. Слынько, А.М Старостенко [6], схема которой приведена на рисунке 1.2 (синим цветом на схеме выделено место модели расчета яркости при имитации излучения подстилающей поверхности).

Моделирование атмосферы основано на численном решении уравнений динамики атмосферы. Имитация атмосферных процессов включает моделирование динамики трехмерных полей атмосферных параметров (температуры, давления/геопотенциала и влажности) и имитацию динамики облаков, свойств и состояния земной поверхности, характеристик аэрозолей.

Рассмотрение атмосферной циркуляции в целом проводится на базе модели макромасштабных движений, так как они составляют синоптический фон, на который накладываются мезомасштабные и микромасштабные процессы. Вычисления локальных особенностей физических процессов, составляющих погоду, проводятся на основе физических и эмпирических зависимостей с использованием знаний о синоптическом фоне.

Ввод входных данных

Сенсор • координаты • аппаратурные параметры Наблюдаемый регион • координаты центра • дата, время Метеорологические данные

Геофизическиий банк данных

• Данные о рельефе и свойствах земной поверхности

• Метеорологические данные

Оптический банк данных

■ Модель аэрозоля

■ Модель прозрачности атмосферы

■ Альбедо и индикатрисы рассеяния облаков

■ Оптические свойства поверхности Земли Коэффициенты излучения

,облаков

Расчет спектральной функции пропускания атмосферы

Земная поверхность

Моделирование оптических свойств земной поверхности в регионе

Атмосфера

Моделирование 4Э полей геопотенциала, температуры, влажности, скорости ветра

!

\ |

|

Облака

Моделирование 40 полей облаков

V

43-

Внешние источники излучения (Солнце, Луна)

>< Моделирование 5 ^ /, яркости земной * * / поверх но сги у"* * Моделирование яркости облаков

л -У

Формирование последовательности изображений фона на входе сенсоров

Моделирование яркости фона как функции длины волны Л, угловых координат а, /?и времени / В (Л, $ с учетом затенения и экранирования

Формирование последовательности изображений фона на выходе сенсоров

Преобразование яркости фона в сенсоре ¡5,1) с

формированием промежуточных результатов

Формирование выходных данных

Рис. 1.2 - Блок-схема имитационной модели, разработанной в ОАО МАК «Вымпел»

При формировании облачных полей в модели используется двухфазный подход к их заданию. На первой фазе имитируется крупномасштабная структура облаков: определяются высотные границы облачных слоев, далее в каждом слое определяется усредненная относительная влажность, которая в соответствии с эмпирическими зависимостями пересчитывается в балльность для каждого слоя облаков; в каждом слое определяется интегральное влагосодержание и пересчитывается в длину свободного пробега фотона в облачном слое в зависимости от его микрофизического состава.

На второй фазе имитируются мелкомасштабные элементы облачных полей как случайное ЗБ поле, ограниченное геометрией крупномасштабных облачных полей. Способы формирования случайных трехмерных полей параметров основаны на генерации гауссовых полей вспомогательных параметров и их последующем преобразовании. Входными данными модуля генерации мелкомасштабной структуры облаков являются статистические характеристики облачных полей, которые задаются метеорологическим блоком.

Яркость поверхности вычисляется методами решения уравнения переноса. Первым этапом расчета яркости является построение треугольных полигонов, аппроксимирующих земную поверхность. На этом этапе происходит преобразование данных о форме земной поверхности в заданном регионе в форму удобную для обработки - треугольные поверхности (полигоны), задаваемые положением нормали по отношению к местной вертикали. Вычисляются вспомогательные величины: нормали, площади, углы падения, углы зеркального отражения и визирования для каждого полигона. Затем производится проверка затенения и экранирования полигонов друг другом и расчет яркости.

Для моделирования яркости облаков используются результаты предварительных расчетов индикатрис рассеяния облаков, которые хранятся в банке данных. При моделировании излучения от облаков с произвольным

рельефом пересчитываются данные этого банка методом линейной интерполяции. После этого проводится расчет яркости в зависимости от индикатрисы соответствующего слоя.

В блок модели, предназначенный для формирования последовательности изображений фона, на вход сенсоров поступает яркость излучения поверхности Земли и облаков в наблюдаемом регионе, рельеф и характеристики прозрачности поверхности Земли и облаков.

Поступившие изображения парциальных яркостей изображений облачных слоев и земной поверхности подвергаются ослаблению за счет атмосферного молекулярного и аэрозольного поглощения.

Поступившие данные о рельефах облаков и земной поверхности преобразуются в координаты парциальных изображений фона. Для учета экранирования одних объектов другими используется карта рельефа с позиции сенсора, а для учета эффекта затенения солнечного излучения используется карта с позиции Солнца. После получения парциальных изображений фона с учетом ослабления в атмосфере и карт их рельефа, последний блок осуществляет их объединение с учетом эффектов экранирования и затенения.

Преобразование фоновых изображений в аппаратуре сенсора включает в себя: моделирование прохождения фоновых изображений через спектральные фильтры, моделирование колебаний оптической оси, моделирование преобразования изображений фона с учетом функции рассеяния точки оптической системы, моделирование преобразования изображений фона с учетом характеристик фотоприемной матрицы, моделирование выходных изображений фона с учетом аппаратурного шума.

При имитационном моделировании подстилающей поверхности значения яркости объектов должны быть заданы в абсолютных величинах в целях оценки амплитуд реального сигнала, поступающего на вход БА. Для получения абсолютных величин можно использовать различные модели расчета спектральной яркости объектов.

1.2 Анализ применимости существующих методов расчета спектральной яркости объектов в имитационных моделях

Модели, которые могут применяться для расчета характеристик яркости в имитационных моделях в общем случае можно разделить на два класса. Первый из них базируется на использовании эмпирических значений яркости объектов, которые в ряде случаев из-за проблем, связанных с получением экспериментальных данных для разнообразных условий, используют измеренные данные при определенных условиях наблюдения и освещения и в дальнейшем пересчитываются под необходимые условия [15].

В основе второго класса моделей расчета спектральной яркости объектов - теоретического, лежит использование аналитической и статистической информации о физических процессах формирования излучения объектов подстилающей поверхности. Такие модели, в основном, базируются на различных способах решения уравнения переноса излучения (УПИ) в атмосфере [7, 16, 17].

Для рассмотрения принципов построения и анализа эмпирических моделей расчета спектральной яркости объектов в качестве примера возьмем методику, разработанную в ГОИ им. С.И.Вавилова [13], которая используется в имитационной модели, схема которой показана на рисунке 1.1.

На рисунке 1.3 показана стандартная система координат, используемая при расчете значений энергетических характеристик объектов. В ней фиксируются положение наблюдателя и источника освещения для конкретной точки, в которой производится расчет.

Рисунок 1.3 - Условия наблюдения и освещения: О- центр Земли; Р- наблюдаемая точка; 2оЬэ" зенитный угол линии визирования; ZSШÍ, А5ШГ зенитный угол и азимут Солнца; у- угол рассеяния

Для основных типов подстилающей поверхности и облачности создана база спектральных характеристик, заполненная на основе результатов многолетних измерений с авиационных и космических носителей. В базе содержатся типовые спектры яркости природных объектов для дневных условий: 2оЬ$=0°), а также типовые спектры яркости природных

объектов для ночных условий наблюдения при 25ип = 0° и 2оЪз — 84°. Формула для расчета яркости при заданных условиях имеет вид:

соб 2

вин

соэ 45° г(135,Тс)

(1.1)

В{\,и51)=в{х,25ип,2оЪз,ъ Н)=[в{х,и81 ,Н)-ВЬ (ки^н)]-X СММ(ХЛип,гоЬ$,Н) + В^Х,2,пт,у, Н) + В1п{\,2оЬв,Н)

где В(к,11^,Н), В]1(к,и8^Н) - спектры яркости природных образований и дымки при типовых и^ условиях, выбираемые из базы данных; г (у, Тс)-

коэффициент яркости; СИИ(Я,2оЬ,Н) - коэффициент, учитывающий различие пропускания атмосферы на трассах "Солнце-объект" и "Объект-наблюдатель" при типовых и данных условиях; В^()1,25ип>у,Н)

спектральная яркость дымки при заданных условиях; В1п(к,20^,Н) - спектры

яркости, обусловленной собственным излучением природных объектов и атмосферы, при заданных условиях; //-высота природного объекта.

В первом члене уравнения (1) вычисляется яркость наблюдаемого объекта при стандартных условиях наблюдения (В(к,и8^Н) - Вц(к,и8^Н)),

полученный результат приводится к заданным условиям наблюдения, там же учитывается коэффициент различия пропускания атмосферы. Два последних члена учитывают яркость дымки и спектры яркости, обусловленной собственным излучением природных объектов и атмосферы при заданных условиях. Последний член уравнения не учитывается, если расчет ведется в отражательной области спектра 0,4-2,9 мкм.

Таким образом, рассмотренная полуэмпирическая модель проста в реализации и позволяет быстро производить расчет значений яркости объектов для заданных условий наблюдения, однако в ней имеются такие ограничения, как:

- используемая в ней пересчетная формула не применима для расчета при больших углах линии визирования;

- не предусмотрен расчет спектральной яркости в области зеркального отражения;

Также, из-за труднодоступности получения новых экспериментальных данных для разнообразных условий наблюдения, эмпирические модели в целом ограничиваются по таким параметрам, как геометрические условия наблюдения и освещения, диапазоны длин волн работы аппаратуры, объекты наблюдения, метеорологические характеристики и т.д. И как следствие при использовании таких моделей при имитационном моделировании возникает необходимость применения "частных" моделей, то есть использование

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Алексеева, Ольга Михайловна, 2013 год

Список литературы:

1. Боидур, В.Г., Савин, А.И. Принципы моделирования полей сигналов на входе аппаратуры дистанционного зондирования аэрокосмических систем мониторинга окружающей среды / В.Г. Бондур, А.И. Савин// Исслед. Земли из космоса. - 1995. - №4. - С.24-33.

2. Бондур, В.Г. Методы моделирования полей излучения на входе аэрокосмическими системами ДЗ / В.Г. Бондур // Исслед. Земли из космоса, 2000. - №5. - С.16-27

3. Марчук, Г.И. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды. / Г.И. Марчук. - М.: Наука. Главное издательство физико-математической литературы. - 1982. - 320 с.

4. Торшина, И.П. Исходные данные для построения компьютерной модели бортовой оптико-электронной системы дистанционного зондирования/ И.П.Торшина, Ю.Г.Якушенков// Изв. вузов. «Геодезия и аэрофотосъемка». - 2009, №5. - С. 87-90.

5. Веселов, Д.П. Спектрофотометрические исследования Земли -атмосфера в диапазоне 2-5,5 мкм с помощью Фурье-спектрометра МФС-1/ Д.П.Веселов, Г.И.Лобанова, О.И.Попов, В.И.Севастьянов, Е.О.Федорова // Оптический журнал. -1997. - №10. - С.48-54.

6. Лагуткин, В.Н. Результаты моделирования пространственно-временных полей яркости ИК фонов облачной атмосферы и поверхности Земли и сопоставление со спутниковыми данными/ В.Н.Лагуткин, А.П. Лукьянов, E.H. Подкорытов, Ю.В. Слынько, А.М Старостенко// Космические информационно-управляющие системы. - М.:2009. -Выпуск 3. - С. 67-74.

7. Экспериментальные и теоретические исследования ОИХ атмосферы и облачности, разработка математических моделей и методик расчета их параметров при различных условиях наблюдения для создания

перспективных космических систем: отчет (промежуточный) о 1 этапа СЧ НИР/ Томск: ИОА СО РАН. - 2013. -173с.

8. Abreu L.W., Anderson G.P. (eds) The MODTRAN 2/3 Report and LOWTRAN 7 Model / Abreu L.W., Anderson G.P. -1996.-261 p.

9. Савин, А.И. Принципы построение космических систем глобального наблюдения / А.И.Савин // Исследование Земли из космоса. - 1993. - № 1. — с.40-47.

10. Торшина, И.П. Компьютерное моделирование оптико-электронных систем первичной обработки информации/ Торшина, И.П. — М.: Универсальная книга; Логос. -2009. -248 с.

11. Бондур, В.Г. Концепция создания систем мониторинга окружающей среды в экологических и природно-ресурсных целях / В.Г.Бондур, А.И.Савин // Исследование Земли из космоса. —1992. -№ 6. -С.70-78.

12. Бондур, В.Г. Принципы построения космической системы мониторинга Земли в экологических и природно-ресурсных целях / В.Г.Бондур // Известия вузов. Сер. Геодезия и аэрофотосъемка. -1995. - № 12. - С.14-38.

13. Техническое описание и обоснование алгоритмов моделирования фона (блок С).-Техничекая документация по проекту "Джонас-3"- ФГУП "ЦНИИ "Комета". 1998. Инв.№ TDJD/G/0007-J3. 68 с.

14. Бондур, В.Г. Моделирование двумерных случайных полей яркости на входе аэрокосмической аппаратуры методом фазового спектра/ В.Г. Бондур, //Исследование Земли из космоса. -2000. —№5. -С.28-45.

15. Аржененко, Н.И. Имитационное моделирование полей оптических сигналов при наблюдении с КА / Н.И.Аржененко //Вопросы радиоэлектроники. Сер.Общетехническая. - 2001. -Вып. 1. -С. 3-14.

16. Методы решения уравнения переноса излучения: учебное пособие / В.П. Будак. М.: Издательский дом МЭИ. - 2007. - 52 с.

17. Креков, Г.М.Метод Монте-Карло в проблемах атмосферной оптики/Г.М.Креков// Оптика атмосферы и океана. - Т20 — №9- 2007. — С.826-836.

18. Collins D. G. Monte Carlo Codes for Study of Light Transport in the Atmosphere Volumes I and II / Collins D. G., Wells M. B. // Radiation Research Associates Inc. - Report ECOM-00240. - August 1965.

19. Collins D. G. Study of polarization of atmospheric scattered light using Monte carlo methods / Collins D. G. // Radiation Research Associates Inc. - Report RRA-T86. - 1968.

20. Collins D. G. Backward Monte Carlo Calculations of the Polarization Characteristics of the Radiation Emerging from Spherical-Shell Atmospheres / Collins D.G., Blattner W.G., Wells M.B., Horak H.G. // Appl. Opt. - 1972. - V. 11, № 11. - P. 2684-2696.

21. Blattner W. G. Monte Carlo Studies of the Sky Radiation at Twilight / Blattner W. G., G. H. Horak, D. C. Collins, and M. B. Wells. // Appl. Opt. - 1974. -V. 13.-P. 534-547.

22. Марчук Г.И. Метод Монте-Карло в атмосферной оптике / Марчук Г.И., Михайлов Г.А., Назаралиев М.А., Дарбинян P.A., Каргин Б.А., Елепов Б.С.// Новосибирск : Наука, 1976. - 280 с.

23. Mayer В. Technical note: The libRadtran software package for radiative transfer calculations - description and examples of use / Mayer В., Kylling A. // Atmos. Chem. Phys. - 2005. - № 5. - P. 1855-1877.

24. Mayer В.: Validating the MYSTIC three-dimensional radiative transfer model with observations from the complex topography of Arizona's Meteor Crater / Mayer В., Hoch S.W., and Whiteman C.D. // Atmos. Chem. Phys. - 2010. -№ 10.-P. 8685-8696.

25. Berk A. MODTRAN: A moderate resolution model for LOWTRAN 7 / Berk A., Bernstein L.S., Robertson D.C. // Air Force Geophys. Lab., Hanscom Air Force Base, Mass. - AFGL Tech. Rep. F19628-86-C-0079. - 1989. - 38 p.

26. Stamnes К. Numerically stabile algorithm for discrete-ordinate-method radiative transfer in multiple scattering and emitting layered media / Stamnes K., Tsay S.-C., Wiscombe W., Jayaweera K. // Appl. Opt. - 1988. - № 27. - P. 25022509.

27. Thome K.J. Radiative transfer model for a spherical atmosphere. A dissertation submitted to the faculty of the department of atmospheric sciences in partial fulfillment of the requirements for the degree of doctor of philosophy in the graduate college the University of Arizona: PhD / Thome K.J.; 1990. - 107 p.

28. Herman B.M. Numerical technique for solving the radiative transfer equation for a spherical-shell atmosphere / Herman В. M., Ben-David A., Thome K. // J. Appl. Opt. - 1994. - № 33. - P. 1760-1770.

29. Herman В. M. Comparison of the Gauss-Seidel spherical polarized radiative transfer code with other radiative transfer codes / Herman B.M., Caudill T.R., Flittner D.E., Thome K.J., Ben-David A. // Appl. Opt. - 1995. - V. 21, № 34. - P. 4563-4572.

30. Dahlback A. A new spherical model for computing the radiation field available for photolysis and heating at twilight/ Dahlback A., Stamnes K. // Planet. Space Sci. - 1991. - № 39. - P. 671-683.

31. Kylling A., Stamnes K., Tsay S.-C. A Reliable and Efficient Two-Stream Algorithm for Spherical Radiative Transfer: Documentation of Accuracy in Realistic Layered Media / Kylling A., Stamnes K., Tsay S.-C. // J. of Atmos. Chem. - 1995. -№ 21. - P. 115-150.

32. Whitney С. K. Implications of a quadratic stream definition in radiative transfer theory / Whitney С. K. // J. Atmos. Sci. - 1972. - № 29. - P. 1520-1530.

33. Гермогенова, Т.А. Решение уравнения переноса методом средних потоков / Т.А.Гермогенова, Т.А.Сушкевич // В сб.: Вопросы физики защиты реакторов. М. : Атомиздат. - 1969. - вып. 3. - С. 34-46.

34. Кондратьев К .Я. Поле излучения в сферической атмосфере/ Кондратьев К.Я., Марчук Г.И., Бузников А.А., Минин И.Н., Михайлов Г.А.,

Назаралиев М.А., Орлов В.М., Смоктий О.И.// JL: Изд-во ЛГУ. - 1977. -214 с.

35. Смоктий, О.И. Моделирование полей излучения в задачах космической спектрофотометрии / Смоктий О.И. - Л. : Наука. - 1986. - 351 с.

36. Аржененко, Н.И. Исследование статистических критериев для оценки адекватности реальных и модельных полей яркости./ Н.И.Аржененко, Г.В. Давыдов, Е.Л. Новинская, И.Л. Титова// Труды LV научной сессии НТО РЭС им. Попова «Радиотехника, электроника и связь на рубеже тысячелетия». - Москва. - 2000. - С.115.

37. Геонформатика: учебник для студ. вузов/ под ред. проф. В.С.Тикунова, М.: Издательский центр «Академия». - 2005 - 480 с.

38. Зверев, А.Т. Разработка структуры и содержание бортовой электронной библиотеки тестовых участков/ А.Т. Зверев, В.А. Малиников, В.П. Савиных, A.B. Рень //Изв. вузов. «Геодезия и аэрофотосъемка». - №6 -2008. — С.79-81

39. Алексеева, О.М. Методика формирования оптимальных групп природных и антропогенных объектов в имитационных моделях для тестирования систем ДЗЗ/О.М.Алексеева// Известия высших учебных заведений, раздел «Геодезия и Аэрофотосъемка», М.: 2013. - №3

40. Зверев, А.Т. Разработка теории и методов оценки и прогноза состояния природных ресурсов с использованием космических снимков / А.Т.Зверев, В.В.Гаврилова // Изв. вузов. «Геодезия и аэрофотосъемка». -2012. - №5. — С.44-47

41. «Разработка материалов в технические предложения по развитию системы 14К032 с учетом научно-технического задела, созданного в проектах «Рамос», «Джонас», «Ирина». Отчет по СЧ НИР «Баритон-Э-МФТИ». — 2010. - 195 с.

42. Белоусов, Ю.И. Инфракрасное излучение взволнованной поверхности моря/ Ю.И.Белоусов, Д.В.Иванов, А.Б.Утенков - СПб: Свое издательство - 2013 . -396 с.

43. Тимофеев, Ю.М. Теоретические основы атмосферной оптики/ Ю.М.Тимофеев, А.В.Васильев - СПб.: Наука. - 2003. -474 с.

44. Дмитриева, Е.Е. Математическая обработка результатов спектрометрирования материалов многозональных аэро- и космических съемок сельскохозяйственных угодий: дис. канд. техн. наук: 05.24.02 - М.: 1997 г.-145 с.

45. Гради Буч Объектно-ориентированный анализ и проектирование. [Электронный ресурс] /Гради Буч //Режим доступа: http ://www.helloworld.ru/texts/comp/other/oop/index.htm

46. Классификация и кодирование информации [Электронный ресурс] / Информационные технологии. - Сибирский государственный университет путей и сообщений. Режим доступа: http://www.ssti.ru/kpi/informatika/Content/biblio/bl/inform_ma

47. Мандель, И. Д. Кластерный анализ/ И. Д.Манд ель. - М.: Финансы и статистика. —1988. - 176 с.

48. Автоматическая классификация Методы классификации [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.aiportal.ru/articles/autoclassification/methods-class.html

49. Савиных, В.П. Принципы построения спектральных моделей природных и антропогенных объектов в оптическом диапазоне/ В.П. Савиных, О.М. Алексеева, Н.И. Аржененко // Изв. вузов. «Геодезия и аэрофотосъемка». - 2013. - №3. -С. 57-61.

50. Шифрин, К.С. Рассеяние света в мутной среде/ Шифрин К.С. -Д.: Государственное издательство технико-теоретической литературы. -1951. -288 с.

51. Ван де Хлюст Рассеяние света малыми частицами/ Ван де Хлюст. -М.: Издательство иностранной литературы - 1961. - 537 с.

52. Веселов, Д.П. Экспериментальные и теоретические исследования излучения пригоризонтной зоны земли в диапазоне 1,0-5,5 мкм при наблюдении с высотных носителей// Д.П. Веселов, Г.И. Лобанов, О.И. Попов, В.И. Семенова / Оптический журнал. - Т. 67. - № 5 - 2000. - С. 26-29.

53. Савиных, В.П. Оптико-электронные системы дистанционного зондирования / В.П.Савиных, В.А. Соломатин. - М.: «Недра». - 1995. - 315 с.

54. Аржененко, Н.И. Анализ связи экстремальных фоновых помех в космической системе глобального наблюдения и характеристик облаков/ Н.И.Аржененко //Вопросы радиоэлектроники. Сер.Общетехническая. -2003. — Вып. 1. - С.32-40.

55. Кондратьев, К.Я. Актинометрия /К.Я. Кондратьев. - Л.: гидрометеорологическое издательство. — 1965. — 693 с.

56. Облака и облачная атмосфера. Справочник/ И.П. Мазин, А.Х. Хргиан. - Л.: Гидрометеоиздат. -1989. - 647с.

57. Матвеев, Л.Т. Курс общей метеорологии. Физика атмосферы/ Л.Т. Матвеев - Л.:Гидрометеоиздат. - 1984. - 751 с.

58. Розенберг, Г.В. Сумерки/ Г.В.Розенберг. - М., Физматгиз. - 1963. -

380 с.

59. Яштолд-Говорко В. А. Фотосъёмка и обработка. Съёмка, формулы, термины, рецепты/ Яштолд-Говорко В. А. - Изд. 4-е, сокр. М.: «Искусство». -1977.-344 с.

60. Применение аэрометодов для исследования моря/Под общ. ред. проф. В.Г.Здановича, изд. АН СССР Л.: - 1963. - 546 с.

61. Веселов, Д.П. Спектроэнергетические характеристики бликов на водной поверхности и ледяных облаков в ИК диапазоне/ Д.П.Веселов, Г.И.Лобанова, О.И.Попов, В.И.Семенова, Федорова Е.О./Юптический журнал.-Т.68.-№2.-2001.- С.39-43.

62. Научный цент оперативного мониторинга Земли [Электронный ресурс] Режим доступа www.ntsomz.ru/electro

63. Кайя, Ф. Зеркальное отражение Солнца. Теоретическое изучение рассеивающего радиометра/ Ф.Кайя, С. Пастр. - Национальная метеорология, Франция.

64. Мишин, И.В. К расчету интенсивности излучения в горизонтально-неоднородных облаках/ И.В.Мишин // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. - 1986. - Т. 22. -№11.- С.1222-1223.

65. Кауль, Б.В. Ориентация частиц в кристаллических облаках CI: Часть 2. Азимутальная ориентация// Б.В.Кауль, И.В.Самохвалов/ Оптика атмосферы и океана. - Т19. - №1. - 2006/- С44-48.

66. Самохвалов, И.В. Матрица обратного рассеяния света зеркально отражающих слоев облаков верхнего яруса, образованных кристаллическими частицами, преимущественно ориентированными в горизонтальной плоскости/ И.В.Самохвалов, Б.В.Кауль, С.В.Насонов, И.В.Животенюк, И.Д.Брюханов // Оптика атмосферы и океан. - Т25. - №5 - 2012 - С. 403-411.

67. Кауль, Б.В. Физические факторы, определяющие пространственную ориентацию частиц кристаллических облаков / Б.В.Кауль, И.В.Самохвалов // Оптика атмосферы и океана. - Т.21. - №1 - 2008. - С. 27-34.

68. Noel V., Sassen К. Study of ice crystals orientation in ice clouds based on polarized observations from the fars scanning lidar

69. Журавлева, Т.Б. Угловые распределения солнечного излучения в разорванной облачности/ Т.Б.Журавлева, Г.А.Титов // Извести АН СССР, Физика атмосферы и океана. Т. - 23. - №7. - 1987 - С. 733-741

70. Разработка математического аппарата и создание базы данных по энергетическим, пространственным и динамическим характеристикам природных объектов, обеспечивающих компьютерную имитацию круглосуточного круглогодичного наблюдения Земного шара космической

системой наблюдения: отчет по 1-му этапу НИР "Омега" - Н/т отчет ФГУП "ЦНИИ «Комета». 2001. Рег.№ 31/1. 223с.

71. Бурнашов, А.В. Рассеяние света преимущественно ориентированными кристаллами. II Гексагональные столбики / А.В. Бурнашов, Н.В. Кустова //Оптика атмосферы и океана. Т.24. — №5 -2011-С. 371-376

72. Piatt C.M.R., Abshire N.L., McNice G.T. Some microphysical properties of an ice cloud from lidar observation//J.Appl.Meteorol. 1987 vl7,N8 P.1220-1224

73. Thomas L., Kartwrite J.C., Wareing D.P. Lidar observation of the horizontal orientation of ice crystals in cirrus clouds // Tellus B. 1990 V 42,N2 P. 211-216

74. Noel V., Ledanois G., Chepfer H., Flamant P.H. Computation of a single-scattering matrix for nonspherical particles randomly or horizontally oriented in space// Appl.Opt. 2001 V 40,N 24, P. 4365-4375.

75. Noel V., Chepfer H. Study of ice crystals orientation in cirrus clouds based on satellite polarized radiance measurements // J. Amer.Meteorol.Soc 2004 V61,N16, P. 2073-2081.

76. Noel V.,Sassen K. Study of ice crystals orientation in ice clouds based on polarized observations from the fars scanning lidar //22th Int. Laser Radar Conference (ILRC 2004). ESA:Matera, Italy, 2004 P. 309-312.

77. Савченко, O.B. Гистограмма распределения снежинок по углам ориентации в свежевыпавшем снежном покрове/ О.В.Савченко, Н.И.Вагин, А.М.Морозов // Оптика атмосферы и океана. - Т.22. - №3 - 2009. - С222-224.

78. Алексеева, О.М. Инженерная методика расчета спектральных характеристик облачности для имитации полей яркости/ О.М.Алексеева // Известия высших учебных заведений, раздел «Геодезия и Аэрофотосъемка». -М.: 2012. -№3

i

?

79. Фираго, В.А. Естественные фоновые помехи в окнах прозрачности атмосферы/ В.А.Фираго, Б.Ю.Ханох, В.В.Долинин // Известия высших учебных заведений.-Т.27.-№11- 1984-С. 1355-1381

80. Бочковский, А.Д. Модель экстремальных условий наблюдения в системе космического мониторинга /А.Д.Бочковский, О.А.Бурцев, В.А.Вакулов, В.А.Гапон, С.Г.Тотмаков, А.М.Шеленков //Вопросы радиоэлектроники. - 2002. - №2. - С. 62-64.

81. Сох С., Munk W. Measurement of the roughness of the sea surface from photographs of the Sun's Glitter//J. of the optical society of America, 1954 Vol. 44, №11, November. P.838-850.

82. Чапурский, Л.И. Отражательные свойства природных объектов в дапазоне 400-2500 нм. Часть 1./ Л.И. Чапурский. - Изд. МО СССР, 1986 г. -150 с.

83. Dimitris Manolakis, David Marden, Gary A.Shaw Hyperspectral Image Processing for Automatic Target Detection Applications/ZLincoln laboratory journal, V/14, N 1, 2003 p. 79-116

84. Орлов, Д.С. Цвет и диагностика почв, наука о Земле// Соросовский образовательный журнал, №4, 1997 г, С. 45-51.

85. Выгодская, Н.Н. Теория и эксперимент в дистанционных исследованиях растительности/ Н.Н.Выгодская. И.И.Горшкова - Л.: Гидрометеоиздат 1987 248 с.

86. Нгуен Чунг Тхонг Использование дм и гис-технологий при непрерывной инвентаризации лесного фонда лененградской области: автореф. канд. сельхоз. наук 06.03.02 /Нгуен Чунг Тхон, С-Пб., 2008. - 22 с.

87. Беховых, Л. А. Основы гидрофизики: учебное пособие/ Л.А.Беховых, С.В Макарычев, И.В.Шорина. - Барнаул: Изд. АГАУ. - 2008 -172 с.

88. Кашкин, В. Б. Цифровая обработка аэрокосмических изображений: конспект лекций/В. Б. Кашкин, А. И. Сухинин. - Красноярск: ИПК СФУ, 2008. - 121 с.

89. Ковриго, В.П. Почвоведение с основами геологии / В.П.Ковриго, И.С.Кауричев, Л.М.Бурлакова- М.: Колос, 2000. - 416 с.

90. Максюкова, Е.В. Оценка радиационного баланса геосистем Минусинской котловины/ Е.В.Максюкова // Новосибирск:География и природные ресурсы. - №3- 2006 - с. 69-75.

91. Кондратьев, К.Я. Спектральная отражательная способность и распознавание растительности/ К.Я.Кондратьев, П.П.Федченко - Л.: Гидрометеоиздат. - 1982. — 216 с.

92. Кодратьев, К.Я Аэрокосмические исследования почв и растительности/ К.Я.Кодратьев, В.В.Козодеров, П.П.Федченко -Л.:Гидрометеоиздат. - 1986. -229 с.

93. Иванов, Б.В. Новые данные об альбедо естественных и искусственных снежно-ледниковых покровов в районе антарктической станции новолазаревская// Б.В.Иванов, О.М.Андреев, Проблемы Арктики и Антарктики. - №3 - 2009. - С. 28-36

94. Атлас снежинок/ Ю. А. Довгалюк, Т. А.Першина -СПб.:Гидрометеоиздат, 2005. - 140с.

95. Кристалло-морфологический атлас снега/ Э.Г.Коломыц. -Л.: Гидрометеоиздат 1984. - 214с.

96. Красс, М.С. Радиационная теплофизика снега и льда// М.С. Красс, В.Г.Мерзликин. - Л.: Гидрометеоиздат. - 1990. - 264 с.

97. Снег. Справочник / под ред. Д.М.Грей, Д.Х Мэйл. - Л.: Гидрометеоиздат - 1986. - 751 с.

98. Дюнин, А. К. В царстве снега [Электронный ресурс]/ А. К.Дюнин. -Новосибирск: изд. "Наука"-1983.Режим доступа: http :// www . skitalets . ru / books / metod / sneg / index

99. Быков, Н.И. Наблюдение за динамикой снежного покрова в ООПТ Алтае-саянского экорегиона: методическое руководство// Н.И. Быков, Е.С. Попов. - Красноярск 2011. - 64 с.

100. Иванов, А.П.Физические основы гидрооптики/ А.П.Иванов -Минск: Наука и Техника. - 1975. - 503 с.

101. Д. Дейрменджан Рассеяние электромагнитного излучения сферическими полидисперсными частицами/ Д. Дейрменджан - Изд. «Мир», М.:1971. - 167 с.

102. Веселов, Д.П. Спектральные и угловые характеристики отражательной способности ледяных и водяных облаков/ Д.П.Веселов, Г.И. Лобанова, О.И.Попов, Е.О.Федорова //Исследование Земли из космоса. -1998.-№1._С. 38-42

103. Зуев, В.Е. Оптические модели атмосферы/В.Е.Зуев, Г.М.Креков //Современные проблемы атмосферной оптики. - Л.: Гидрометеоиздат. - Т.2, 1986.-С. 256.