Теория оптического зондирования

Монография является очередным томом в серии книг, посвященных современным проблемам оптики атмосферы. Основное внимание уделяется теории обратных задач светорассеяния аэрозольной и молекулярной компонентами и ее применению в оптических методах дистанционного зондирования атмосферы. Актуальность монографии обусловливается необходимостью разработки теории оптического зондирования атмосферы, ее систематизированного изложения в рамках единого методологического подхода, созданием вычислительных методов и программных комплексов обработки оптических данных по светорассеянию. В частности, для того чтобы в полной мере реализовать информационные возможности оптических систем лазерного зондирования рассеивающей компоненты, необходима прежде всего теория обратных задач светорассеяния аэрозольными системами. Развитие оптических средств исследования атмосферы из космоса требует разработки теории касательного зондирования, учитывающей влияние на перенос излучения подстилающей поберхности и эффектов многократного рассеяния. И наконец, осознание того важного обстоятельства, что только комплекс оптических средств при синхронном зондировании в состоянии обеспечить получение адекватной информации о состоянии атмосферы, требует разработки теории оптического мониторинга как единой совокупности взаимосвязанных обратных оптических задач. Результаты исследований, полученные авторами в перечисленных выше направлениях, составляют основу настоящей монографии. Частично эти результаты излагались ранее в монографиях авторов [17, 33, 36] и ряде других работ. [c.5]

Аналогичные соотношения имеют место и для матричных аналогов //, соответствующих указанным операторам Ец, Поскольку эти операторы осуществляют взаимные преобразования оптических характеристик светорассеяния полидисперсными системами частиц, то в дальнейшем их будем называть оптическими операторами перехода. Роль этих операторов в оптике дисперсных сред и физический смысл преобразований, осуществляемых ими, в полной мере мы раскроем ниже при построении теории оптического зондирования рассеивающих сред. [c.20]

После определения вектора q уточняем значение S путем минимизации невязки (1.113) по этому параметру, потребовав выполнения условия p2(S, q) Д ((т). Для оценки начального приближения можно воспользоваться представлением р X) = = SZ(>.), где К(Х) —полидисперсный фактор. Оценить значения К Х) можно численными методами, прибегая к каким-либо параметрическим распределениям, либо исходить из многочисленных оптических моделей аэрозольных образований в атмосфере [15. Для таких распространенных в теории оптического зондирования факторов, как Кп Х), Кех Х) и Ks i), можно использовать и приближенные аналитические оценки, не прибегая к численному интегрированию и формулам Ми. Подобные оценки можно найти в монографиях [17, 36 . [c.70]

Глава заканчивается кратким введением в теорию оптического зондирования системы атмосфера — подстилающая поверхность. Для схемы касательного зондирования выводится интегральное уравнение относительно функции распределения величины по поверхности и обсуждается алгоритм его численного решения. Интересно при этом заметить, что для нахождения указанного распределения в принципе может быть выведено несколько подобных уравнений, отличающихся своими ядрами и соответствующих различным семействам линий визирования (то же самое геометрическим схемам). В результате оказывается возможной постановка задачи о выборе наилучшей схемы зондирования альбедо подстилающей поверхности при прочих равных условиях. Имеется в виду выбор того интегрального уравнения, которое лучше обусловлено относительно искомого распределения и, следовательно, в меньшей степени зависит от ошибок оптических измерений и принятых априорных допущений. [c.149]

В заключение отметим, что не все операторы типа используемые в теории оптического зондирования, удовлетворяют условию (3.42). Подобные примеры уже встречались ранее в теории поляризационного зондирования (см. п. 1.2). Если обратиться к методу многочастотного лазерного зондирования, то можно [c.169]

К теории оптического зондирования системы атмосфера—подстилающая поверхность [c.201]

Вывод интегрального уравнения (3.79а) и его дискретного аналога (3.86) можно рассматривать в качестве основы для создания методики дистанционного определения спектрального альбедо (i Q(Kyl) подстилающей поверхности по данным спектральных фотометрических измерений с орбитальных станций. Нет необходимости говорить о практической важности знания поля (о (Х,/) для решения атмосферно-оптических задач. Можно указать в качестве примера на проблему изучения взаимосвязи полей оптических и метеорологических параметров, на которой подробнее остановимся нике. Очевидно, что вывод исходных функциональных уравнений в теории оптического зондирования сам по себе не решает всех вопросов создания эффективных в практическом отношении методик дистанционного определения физических парамет- [c.211]

Метод оптических операторов, используемый выше при разработке теории оптического зондирования рассеивающей компоненты атмосферы, может играть роль эффективного аналитического аппарата при решении аппроксимационных задач, возникающих в практике атмосферно-оптических исследований. К подобным примерам можно, в частности, отнести задачу восстановления непрерывного хода аэрозольных характеристик светорассеяния Р(А,) по дискретным измерениям Ра(А./), =1, п), выполненных в пределах спектрального интервала Л. Следует заметить, что эта задача для атмосферной оптики имеет особое значение. Действительно, обратимся к определению спектрального хода коэффициента ослабления Ред (А/), осуществляемого с помощью фото- [c.225]

И пытаться затем найти величину тах ("+ )(A,) ], используя ту или иную априорную информацию о поведении (A,). Указанная величина выступает в (4.2) как количественная характеристика степени гладкости интерполируемой функции. Априорное знание подобных величин в теории оптического зондирования играет важную роль, поскольку позволяет оценить требуемое число отсчетов измеряемой функции для ее восстановления с заданной точностью. Зная характеристику гладкости интерполируемой функции ( . ) и задав ошибку интерполирования, с помощью неравенства (4.2) нетрудно оценить искомое значение п. [c.227]

В заключение заметим, что развитая выше теория аппроксимации полидисперсных характеристик светорассеяния в полной мере раскрывает свои информационные возможности при решении сложных задач теории оптического зондирования атмосферы, в которых приходится учитывать не только эффекты аэрозольного рассеяния, но и поглощение газовыми компонентами. Эти задачи будут рассматриваться ниже. [c.235]

Помимо решения чисто аналитических задач в оптике дисперсных сред формулы дифференцирования (4.13) и (4.39) можно использовать для построения новых функциональных уравнений в теории оптического зондирования рассеивающих сред. Для иллюстрации подобной возможности обратимся к модельным распределениям (4.20), (4.21). В первом случае оптическая характеристика системы рассеивающих частиц записывается в виде интеграла [c.255]

Таким образом, введенная выше функция может рассматриваться как характеристика гладкости спектрального хода исследуемых коэффициентов рассеяния Р(Я). Исследование ее поведения в связи с решением различных задач теории оптического зондирования атмосферных аэрозолей можно найти в работах [8, 20]. Выражения (4.60), (4.61) могут использоваться при оценке значений со (Я) численными методами при решении целого ряда задач по интерпретации оптических измерений [8. [c.265]

В первой главе метод оптических операторов излагается на примере теории светорассеяния полидисперсной системой сферических частиц с привлечением теории дифракции Ми. Вводя оптические операторы взаимного преобразования элементов матрицы рассеяния Мюллера полидисперсным аэрозолем, удается построить замкнутую теорию поляризационного зондирования локальных [c.8]

Оптические операторы в теории поляризационного зондирования рассеивающих компонент атмосферы [c.24]

Теперь посмотрим, каким образом могла бы быть решена сформулированная выше обратная задача для совокупности измеренных величин (функции угла 0) (/=1, 2, 3, 4) с использованием изложенного выше операторного подхода к теории светорассеяния полидисперсными системами частиц. Соответствующие аналитические построения будут ограничены выводом основных функциональных уравнений и их общим анализом. В силу этого их следует рассматривать как введение в общую теорию поляризационного метода оптического зондирования полидисперсных систем. Возможно, что для практического применения и не понадобится столь общая постановка обратной задачи светорассеяния, поскольку в практике атмосферно-оптических исследований постоянно сталкиваемся с ограниченными объемами измерительной информации, не допускающими одновременной оценки всех возможных физических параметров дисперсной среды. [c.26]

Вместе с тем следует заметить, что информационные возможности оптических операторов в анализе и интерпретации данных по светорассеянию в полной мере могут быть раскрыты при решении более сложных оптических задач, нежели те, о которых речь шла выше. Дело в том, что структура матрицы В(, для системы сферических частиц весьма проста, и при решении исходной системы функциональных уравнений (1.21) теории поляризационного зондирования особых трудностей не возникает. Другое дело, когда нам приходится сталкиваться в атмосферно-оптических исследованиях с более сложными по структуре матрицами рассеяния. Примером здесь может служить полидисперсная система несферических частиц, случайно ориентированных в освещенном [c.28]

Прежде всего, обратим внимание на то, что функция 1)11( 0 ) в (1.54а) формально определена в бесконечной области значений Я, а именно, (О, оо). Конечно, практически, когда область размеров Я = [Я1, Я2] конечна, а это, как правило, всегда выполняется для реальных дисперсных сред, естественно ограничиться конечными интервалами оптического зондирования Л. Однако в этом случае выбор границ интервала Л=[А.тш, тах] должен существенно зависеть от границ области Я чем шире ее размеры, тем шире должен быть и спектральный интервал Л. Оптическое зондирование в широких спектральных интервалах влечет необходимость учета зависимости показателя преломления от Я, т. е. введения в обратные задачи по существу нового распределения т Х), Напомним, что распределениями мы называем любые положительные функции. В последнем примере имеются в виду условия гп (К)>0 и т"( ) 0 для всех X из спектрального интервала Л, Ядро интегрального уравнения (1.54а) усложняется и становится функционалом от т(А.), что подчеркивается при необходимости записью Кп[т к), г, Х]. При этом подразумевается, что значение угла рассеяния фиксировано. Для того чтобы избежать указанной зависимости, существенно усложняющей решение обратной задачи, а в ряде случаев делающей ее просто неопределенной, пытаются выбрать интервал Л очень узким. К сожалению, практически это не всегда удается. Например, для атмосферной дымки в приземном слое область возможных размеров охватывает интервал (0,05 3 мкм), поэтому выбор в качестве Л видимого диапазона длин волн (0,4 0,7 мкм) может быть неэффективным. В соответствующем оптическом эксперименте по зондированию атмосферной дымки мы просто не получим информации, которая позволяла бы нам судить о всем спектре размеров частиц с требуемой достоверностью. Это специфика оптического зондирования аэрозольных систем, осуществляемого в конечных спектральных интервалах. В силу этого обстоятельства теория микроструктурного анализа дисперсных сред, осуществляемого на основе численного обращения уравнения (1.54а), включает в себя методики оптимального выбора интервала оптического зондирования Л. [c.33]

Вторая особенность лидаров состоит в том, что амплитуда принимаемого локационного сигнала P z,l) пропорциональна оптической характеристике jt( , >w). Последнее означает, что оптическая локация есть, по существу, метод прямого измерения коэффициента обратного светорассеяния для локального объема рассеивающей среды. В отличие от этого другие возможные методы и схемы оптического зондирования не позволяют определять непосредственно оптические характеристики локальных объемов. К ним, например, относится метод касательного зондирования, теорию которого мы подробно рассмотрим в следующей главе. В полной мере это относится и к трассовым измерениям спектральной прозрачности (интегралов ослабления) с помощью радиометров. В этом случае особенно характерны большие пространственные осреднения. Для теории и практики атмосферно-оптических исследований указанное свойство импульсной локации имеет принципиальное значение. [c.93]

При построении теории метода лазерного зондирования в предыдущем разделе исследуемая дисперсная среда была представлена полидисперсной системой частиц, независимо рассеивающих падающее оптическое излучение. Если говорить о реальных аэрозольных системах, то нельзя не признать, что подобная модель носит несколько абстрактный характер. Частным задачам присуща большая физическая определенность, и это позволяет строить более содержательные методы интерпретации оптических данных. Подобным примером является теория лазерного зондирования аэрозолей пограничного слоя атмосферы. Характерной особенностью в этом случае является наличие вполне определенных физических закономерностей, которые сказываются на простран- [c.106]

В первой главе изложена теория обратных задач светорассея ния полидисперсными системами частиц. Как известно, атмосфер ные аэрозоли играют существенную роль в физических и химиче ских процессах, происходящих в атмосфере, а также в значительной степени обусловливают пространственно-временную изменчивость ее оптических характеристик. Помимо этого, явление аэрозольного светорассеяния широко используется в дифференциальных методиках зондирования газовых компонент атмосферы на основе эффектов молекулярного поглощения. Здесь аэрозоли играют роль диффузно-распределенного трассера. Решение обратных задач молекулярного рассеяния не вызывает особых затруднений, чего уже нельзя сказать о рассеянии на аэрозолях. Сложный характер взаимодействия оптического излучения с аэрозольными системами делает задачу интерпретации соответствующих оптических данных весьма затруднительной. Обратные задачи оптики дисперсных рассеивающих сред следует рассматривать как особый класс обратных задач оптики атмосферы. Соответствующую теорию вычислительных методов удобно строить на основе так называемых оптических операторов теории светорассеяния полидисперсными системами частиц. Оптические операторы осуществляют взаимные преобразования одних оптических характеристик светорассеяния локальными объемами дисперсных сред в другие. Так, с помощью соответствующего оператора, зная спектральный ход аэрозольного коэффициента ослабления, можно-прогнозировать спектральный ход коэффициента рассеяния, либО обратного рассеяния и т. п. Для построения указанного оператора требуется знание показателя преломления аэрозольного вещества и морфологии частиц. Ниже в основном будет использоваться предположение о сферичности частиц рассеивающей среды. Операторный подход весьма просто распространяется на молекулярное рассеяние, что позволяет в рамках единого методологического подхода построить теорию оптического зондирования рассеивающей компоненты атмосферы. [c.8]

Взаимный прогноз оптических характеристик светорассеяния локальных освещенных объемов атмосферы, соответствующих раз-.личным спектральным интервалам, является одним из главных достоинств изложенной в монографии теории оптического зондирования рассеивающей компоненты атмосферы. Алгоритмы, которые численно решают эту задачу, реализуются с помощью регуляризирующих операторов восстановления и прогноза (экстраполяции). Операторный подход придает указанной теории вполне законченный вид. Остается лишь заметить, что аналогичный подход должен быть развит и в теории поглощения оптического излучения в атмосфере. Только в этом случае теория оптического зондирования поглощающей компоненты будет служить эффективной основой дистанционного контроля метеорологических полей в атмосфере. Речь идет, прежде всего, о теории оптического мониторинга атмосферы средствами активного (СОг-лидары) и пассивного зондирования в ИК-Диапазоне. В заключительном разделе главы изложены подходы к анализу и численному решению нелинейных обратных задач светорассеяния. Эти задачи, как правило, - касаются более тонких аспектов взаимодействия оптического [c.11]

В заключение отметим, что изложенная выше теория оптического зондирования технически реализуется с использованием та- их систем, как поляризационные нефелометры открытого и закрытого объемов и поляризационные бистатические лидары (см. монографию [17]). [c.31]

В этой системе соотношений P z, X) — амплитуда локационного сигнала, принимаемого от освещенного объема, находящегося на расстоянии г от приемника Ро Х)—мощность посылаемого светового импульса на рабочей длине волны X Рл и Рех — соответственно объемные коэффициенты обратного рассеяния и ослабления по трассе зондирования. Запись R z) означает зависимость пределов интегрирования R и R2 от г. Как уже было показано в первой работе [18] по теории многочастотной оптической локации, эта система уравнений вполне определена относительно неизвестных функций 3л(г, Pexiz, X) и s z, г). Никаких иных предположений о связи между оптическими характеристиками Рл и Рех при решении (2.1) не требуется. Этим метод многочастотной лазерной локации существенно отличен от одночастотного варианта, когда мы вынуждены решать одно уравнение переноса локационного сигнала в рассеивающей среде и не можем использовать два последних интегральных уравнения. Их можно считать вполне определенными, поскольку рассматривается рассеивающая среда не вообще, а полидисперсная система сферических частиц с известным показателем преломления т. Таким образом, ниже идет речь о построении теории оптического зондирования екой модельной дисперсной среды, и, естественно, вопрос об эффектив-ности этой теории в исследовании реальных сред должен решаться в конкретных экспериментах. [c.89]

Методы численного решения систем типа (3.39) будут подробно нами рассматриваться в п. 4.2, а сейчас лишь напомним, что в основе этой системы лежат предположения о сферичности рассеивающих частиц и априорное задание показателя преломления аэрозольного вещества т = т —т"1 в пределах зондируемого слоя [ЯьЯг]. В силу этого изложенная выше теория многочастотного касательного зондирования приводит к вычислительным схемам обращения оптических данных, применимых при тех же исходных допущениях, что и в методе многочастотного лазерного зондирования. Это обусловлено единством методологического подхода к теории оптического зондирования рассеивающей компоненты атмосферы. Вместе с тем необходимо обратить внимание на то обстоятельство, что требования к выполнению указанных выше допущений существенно различны для указанных двух методов. Действительно, уравнения теории касательного зондирования относительно локальных оптических характеристик светорассеяния являются интегральными, причем первого рода, и поэтому вариации бРех (то же самое бт и б/)ц), обусловленные ошибками Ат в задании подходящих значений т, слабо сказываются на значении интегралов (3.24). В силу этого схемы обращения в методе касательного зондирования более устойчивы к неопределенностям при априорном задании соответствующих оптических операторов в (3.39). В локационных задачах оптические сигналы Р %1,г) прямо пропорциональны значениям аэрозольных коэффициентов обратного рассеяния (Зя(Я/, г), и поэтому вариации бРяг связанные с Дт, непосредственно сказываются на точности интерпретации оптических данных. [c.166]

На примере оператора W d, была рассмотрена оптическая задача, в которой спектральный ход одной оптической характеристики преобразуется в спектральный ход другой характеристики светорассеяния дисперсной средой. Вместе с тем в теории оптического зондирования аэрозольных систем могут возникать задачи, когда требуется осуществить прогноз углового хода (то же самое диаграммы рассеяния) 0ц( 0 Я) по спектральному ходу этой же характеристики светорассеяния. С учетом того, что говорилось выше об аналитической близости преобразуемых функций, в этом случае мы уже будем иметь дело с более сложным функциональным преобразованием. Тем не менее развиваемый в работе операторный подход к обратным задачам оптики и в этом случае позволяет строить соответствующие вычислительные схемы. [c.172]

Если априори задать значения т = то и т"=то, то соответствующую схему интерпретации можно условно назвать открытой . Ошибки Ат и Ат априорного задания указанных констант определяют точность задания исходных операторов и, следовательно, надежность результатов обращения в целом. Навряд ли представляется возможным, учитывая нерегулярный высотный ход распределения аэрозолей в атмосфере, надежно задать функции т %,г) и Выше, при изложении теории оптического зондирования аэрозолей мы всегда исходили из того, что можно выделить некий слой от Х до в пределах которого гп Х,г) = = соп81. Ясно, что это предположение сцраведливо в определенных временных границах в связи с переносом аэрозолей и трансформацией их химического состава в условиях реальной атмосферы. [c.176]

Теория оптического зондирования слабозамутненной атмосферы и учет эффектов молекулярного поглощения [c.257]

Явление молекулярного поглощения широко используется при разработке методов и измерительной аппаратуры для дистанционного контроля концентрации газовых загрязнений атмосферы и оптическом мониторинге полей основных метеопараметров. Однако для реализации в полной мере тех информационных возможностей, которые могут быть связаны с применением этого явления в атмосферно-оптических исследованиях, требуется со здание соответствующей теории зондирования. В ее основе должны лежать функциональные уравнения, описывающие формирование и перенос оптических сигналов при наличии молекулярного поглощения и их связь с физическими полями в атмосфере. В качестве последних обычно выступают поля метеопараметров, чем и обусловливается особый интерес к практическим применениям явления молекулярного поглощения. Напомним, что в случае аэрозольного рассеяния оптические характеристики были связаны линейными функциональными уравнениями с полями микрофизических параметров дисперсной компоненты атмосферы, что и позволило выше построить теорию оптического зондирования в достаточно компактной и простой форме. К сожалению, для молекулярного поглощения связь оптических характеристик и полей метеопараметров носит нелинейный характер, что естественно затрудняет разработку теории и программного обеспечения для интерпретации соответствующих оптических данных. Их отсутствие приводит к тому, что при решении спектроскопических задач обычно прибегают к операциям статистического усреднения экспериментальных данных, чтобы в какой-то мере осуществить требуемую регуляризацию при извлечении физической информации из оптических измерений [11, 14, 24]. Ниже будет проиллюстрирована возможность построения теории оптического зондирования на основе явления молекулярного поглощения с применением метода обратной задачи. Эта теория основывается на тех же исходных посылках, что и теория зондирования, изложенная выше [c.266]

И последнее, что следует заметить в заключение настоящей главы, связано с существенным увеличением информационных возможностей оптических многоканальных систем дистанционного зондирования атмосферы при надлежащей разработке методов численного решения обратных задач спектроскопии атмосферных газов. Общая методология построения соответствующей теории зондирования на основе явления молекулярного поглощения остается той же, что и при использовании явления рассеяния молекулярной и аэрозольной компонентами. Действительно, как показывает анализ в конце главы, существуют аналогичные функциональные связи между спектральным поведением характеристик молекулярного поглощения в различных частотных интервалах, и их можно представить с помощью аналогичных операторов восстановления и взаимного прогноза (операторов перехода). Таким образом, в рамках операторного подхода открывается перспектива построения единой физической и информационной теории оптического зондирования атмосферы в целях синхронного определения полей оптических характеристик, метеопараметров и микрофизических характеристик дисперсной компоненты. Подобная теория должна служить методологической основой создания многоканальных измерительных комплексов оптической аппаратуры в целях мониторинга окружающей среды. [c.273]

Основное внимание в монографии уделяется явлению рассеяния оптического излучения и решению соответствующих обратных задач применительно к дистанционному оптическому зондированию атмосферы. В ней обобщаются результаты исследований, по--лученные авторами и их сотрудниками в последние годы по методам интерпретации оптических измерений. Именно явление светорассеяния в первую очередь определяет то, что принято понимать под оптикой атмосферы [27]. С другой стороны, оно лежит в основе дистанционных методов исследования полей физических и оптических параметров атмосферы. В монографии значительное место отводится построению эффективных алгоритмов оперативной обработки и интерпретации оптической информации, которая может быть получена с использованием таких измерительных систем, как спектральные радиометры, многочастотные лидары, по-.ляризационные нефелометры, спектральные фoтoмeтpJ5I, установленные на космических платформах и т. п., а также измерительных комплексов, которые могут быть составлены из указанных оптических систем. Это, по мнению авторов, должно способствовать олее широкому использованию методов решения обратных задач светорассеяния в практике атмосферно-оптических исследований. Что же касается математических аспектов теории интерпретации косвенных измерений, которые необходимо сопутствуют любому исследованию по обратным задачам, то их изложение в основном дается в краткой форме и по возможности элементарно. Во многих случаях, где это оказывалось возможным, изложение основного материала сопровождалось численными примерами. В тех разделах, где речь идет о некорректных задачах, широко используется известная аналогия между линейным интегральным уравнением и линейной алгебраической системой. Поэтому для большей ясности в понимании и прочтении формульного материала интегральные операторы во многих местах можно заменять соответствующими матричными аналогами. В целом содержание монографии достаточно замкнуто и не требует, по мнению авторов, излишне частого обращения к дополнительной литературе. Вместе с тем авторы не гарантируют легкого чтения всех без исключения разделов монографии. В ряде мест естественно требуется определенная проработка и осмысление материала, особенно для той категории читателей, которая впервые знакомится с обратными задачами оптики атмосферы или собирается практически исполь- зовать ту или иную вычислительную схему интерпретации в своей работе. [c.7]

Развитый в первой главе метод оптических операторов используется во второй главе как рабочий аппарат при построении теории многочастотной лазерной локации рассеивающей компоненты атмосферы. Изложение теории лазерного зондирования в основном носит конспективный характер, поскольку ранее она подробно излагалась в работах авторов [17, 36]. Основное внимание уделяется изложению алгоритмов обработки и интерпретации данных двух- и трехчастотного зондирования аэрозолей нижней атмосферы, осуществляемого с целью контроля пространственно-временной изменчивости их оптических характеристик. Информационные возможности лидаров и соответствующая техника интерпретации оптических данных иллюстрируются практическим примером локации нижней стратосферы. В связи с тем что многочастотные лидары могут служить средством для исследования атмосферных процессов, интересна постановка таких обратных [c.9]

Теории оптического мониторинга рассеивающей компоненты атмосферы, осуществляемого комплексом оптических средств,, включающим, в частности, наземные либо бортовые лидары,, а также спектральные фотометры, измеряющие интенсивности рассеянного солнечного света в различных направлениях, посвящена третья глава монографии. В основе аналитических и соответственно алгоритмических построений так же, как и ранее, лежат оптические операторы и их матричные аналоги. Выводятся основные операторные уравнения теории оптического мониторинга,, в котором определяющую роль играет метод касательного зондирования и его геометрическая орбитальная схема. Дается дальнейшее развитие метода корректирующих функций, который ранее был введен в теорию обратных задач светорассеяния при построении методик интерпретации локационных данных. Изложение материала сопровождается примерами численного анализа свойств основных операторов перехода, используемых в вычислительных схемах обработки оптической информации. В заключительном разделе главы изложены основы теории оптического мониторинга системы атмосфера — подстилающая поверхность. Выведено интегральное уравнение для определения спектрального альбедо подстилающей поверхности и дан анализ его основных свойств. Указанные выше результаты получены в предположении однократногсь рассеяния излучения в атмосфере. Следует заметить, что по ряду причин в монографию не вошли обратные задачи для уравнения [c.10]

Используя эти операторы, обратные задачи светорассеяния можно свести к решению систем интегральных уравнений, что иллюстрируется в главе на примере теории поляризационного зондирования атмосферы. Этот оптический метод технически реализуется с помощью поляризационных нефелометров и бистати-ческих схем зондирования. Поскольку операторы перехода, определенные на совокупности элементов матрицы Мюллера, играют существенную роль и в теории, и в практике обработки оптических измерений, в главе дается обстоятельный анализ их основных свойств. В частности, показана их компактность и непрерывность, возможность их представления в виде интегральных операторов, приведена структура регуляризованного аналога, что весьма важно в случаях их применения в схемах обработки экспериментальной информации. Кратко изложены основы их спектрального анализа. Во избежание формализма авторы используют известные аналогии между интегральными операторами и матрицами. [c.14]

В условиях реальной атмосферы светорассеяние складывается из двух факторов, а именно рассеяния на аэрозолях и молекулах воздуха. Поэтому, прежде чем решать обратные задачи и делать какие-либо выводы о физических параметрах атмосферы, необходимо оценить вклад в рассеяние каждой из указанных компонент в измеренные оптические сигналы. Поставленная задача имеет особое значение при исследовании верхней и средней атмосферы оптическими методами. В рамках теории поляризационного зондирования, которая излагалась выше, нетрудно построить общие функциональные уравнения для совместного определения оптических характеристик указанных двух компонент. Действительно, поскольку теперь общая матрица светорассеяния Ь, преобразующая вектор в равна сумме двух матриц, а именно аэрозольного рассеяния и молекулярного то по аналогии с (1.36) имеем [c.37]

Так называемые стандартные модели и, в частности, те, которые представлены выражениями (1.96), вторичны и порождены попыткой аппроксимировать реальные спектры размеров стандартными аналитическими аналогами. Особой необходимости в подобных моделях при построении теории микроструктурного анализа, включая, в частности, и оптические методы, естественно нет. Модельные распределения могут представлять интерес в разработке качественных методов интерпретации оптических измерений, а также в методах прикладного анализа оптических характеристик светорассеяния полидисперсными системами частиц, которые будут изложены в четвертой главе. Представленный в данном пункте материал можно рассматривать не более как краткое введение в теорию микроструктурного анализа полидисперсных систем методами оптического зондирования. Строгое ее изложение требует использования интеграла Стилтьеса, в связи с чем мы отсылаем читателя к работам [32, 33], а ниже рассмотрим пример интерпретации оптических данных. [c.59]

У1ЫЙ спектр размеров локализован в узкой области размеров (например, 0,8 мкм), то изменения т приводят к систематическим смещениям решений За г). При / 2 = 2... 3 мкм значениям злияют на вид получаемых решений, т. е. полностью его перестраивают. Поскольку неизвестная величина т есть оптическая характеристика, то в принципе ее можно попытаться найти из оранных по светорассеянию зондируемой дисперсной среды, как то, например, делалось в теории поляризационного зондирования. [c.137]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...