МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ДЕПАРТАМЕНТ НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия»

Реферат

По дисциплине: «Аэрокосмические методы в лесном деле»

Выполнила: студентка 92 группы

Захарова Яна Александровна

Шифр: 169204

Проверил: доцент Лебедев Евгений Валентинович

Нижний Новгород 2020 г.

Спектральные отражательные свойства лесной растительности и методы их изучения. Метеорологические условия съемки. Оптимальные сроки проведения аэрокосмических съемок.

Спектральные отражательные свойства растительного покрова определяются следующими основными физическими факторами: оптическими свойствами листа (количество хлорофилла, каротина и других пигментов), геометрией покрова и угловым распределением листьев, отражательной способностью почв, на которых она находится, проективным покрытием почвы растительностью, углом освещения и углом наблюдения, состоянием атмосферы. На рис. 8 приведена спектральная отражательная способность различных классов растительность в трех спектральных каналах. Растительность в хорошем состоянии с большим количеством хлорофилла в листьях (ярко-зелёные лиственные леса, густые, сочные луга) имеет характерную спектральную кривую: высокое значение в зелёном участке спектра, резкое падение в красном участке спектра и очень высокий подъём в ближней ИК-области (рис. 1, кривая 1). С ухудшением состояния растительности падает отражательная способность в диапазоне 500–600 нм, исчезает падение в красном диапазоне и резко уменьшается подъём в ближней ИК-области (рис. 1, кривые 3, 4), т. е. постепенно спектральная кривая растительности превращается в спектральную кривую почвы, на которой она растёт. То есть для очень плохой растительности (проективное покрытие менее 15 %) кривая спектральной отражательной способности практически вырождается в плавно возрастающую прямую и приближается к кривым, характерным для открытых почв (рис. 1, кривая 5).

Рис. 1. Спектральная отражательная способность растительного покрова.

Здоровая зелёная растительность в ближнем ИК-диапазоне по сравнению с видимым диапазоном длин волн характеризуется очень высокой отражательной способностью. Отражение листьями солнечной энергии, наблюдаемое в ближнем ИК-диапазоне, связано с различными коэффициентами преломления света между воздушным пространством и оболочками клеточных структур. Растения с более рыхлой структурой листа в ближнем ИК-диапазоне имеют больший коэффициент отражения, чем растения с плотной структурой.

Отражательная способность нескольких слоёв листьев больше, чем одного листа, что можно наблюдать в ближнем ИК-диапазоне. Схема многолистового отражения показана на рис. 2.

Рис. 2. Схема многослойного пропускания и отражения света листьями растительности.

Излучательные свойства природных объектов

В инфракрасном (тепловом) диапазоне спектра, начиная с длины волны 3, 5 мкм и до 15 мкм, регистрируют собственное излучение приповерхностных слоёв земной поверхности. Для любых тепловых излучателей справедлив закон, что, чем лучше тело поглощает энергию (т. е. меньше её отражает), тем лучше оно излучает. Это можно проследить на примере водной поверхности, отражательные свойства которой резко падают при увеличении длины волны от видимого до ближнего ИК-диапазона, а в тепловых каналах становятся близкими к нулю. В то же время её излучательные свойства повышаются и в тепловых каналах почти равны излучению абсолютно чёрного тела. На рис. 3 приведены некоторые примеры спектральных характеристик собственного излучения природных объектов. Спектральная характеристика излучения травяного покрова имеет минимум в спектре, соответствующий границе перехода от области отражения к области собственного излучения (рис. 3).

Рис. 3. Спектральная плотность энергетической яркости некоторых природных объектов.

Излучательные свойства воды (0, 92) близки излучательным свойствам чёрного тела (1), а коэффициенты излучения других природных объектов ниже коэффициента излучения воды; так, для песка (0, 76), для почв – 0, 84, для растительности – 0, 88 при длине волны 8–13 мкм. То есть при равных физических температурах природных объектов радиояркостная температура будет выше у воды, чем у открытой почвы и растительности.

Рис. 3.

График спектральной характеристики излучения поверхности моря показывает зависимость спектральной плотности энергетической яркости излучения от состояния водной поверхности (рис. 4). На нём также хорошо виден переход от области отражённого излучения к области собственного излучения. На рис. 4 и 14 представлены радиояркостные температуры сухой и мокрой почвы, водных объектов, лесной растительности, полученные в дневное и ночное время аппаратурой AVHRR (NOAA) в 3, 4 и 5 спектральных каналах (3, 5–12 мкм) на территории долины реки Десны.

Рис. 4

Рис. 5

Рис. 6

АКС проводятся в ясные солнечные дни или при наличии высокой (даже сплошной) облачности, но выше полета летательных аппаратов. Очень сложно проведение КС. В любой момент облака покрывают примерно 65% Земли и около 75% стран СНГ. Изучение облачности проводится по данным многолетних наблюдений.

Фенологическое состояние деревьев и древостоев оказывает значительное влияние на их внешний вид, характер изображения на снимках и возможности дешифрирования. Для лесохозяйственных целей наиболее целесообразно увязывать сроки проведения АКС с развитием березы. Она растет повсеместно. У нее раньше других древесных пород появляется, начинает желтеть и опадать листва.

Весной на черно-белых аэропленках съемку начинают проводить через 2 недели после начала облиствления (средние многолетние данные –5-10мая), через месяц – на спектрозональные. Осенью съемка на спектрозональные пленки заканчивается с началом массового пожелтения листьев – середина-конец августа, на черно-белые – до опадения половины листвы – середина октября.

АФС начинают проводиться через 2 часа после восхода Солнца при высоте его стояния 15-200 и заканчивается за 3 часа до захода Солнца. В течение дня съемочное время обычно не превышает 3-4 часов. После 9-10 часов появляются кучевые облака и облачность достигает максимального развития к 13-15 часам. Оформление полетной карты. Прежде чем приступить к проведению маршрутов, на полетную карту наносят границы участка, подлежащего съемке. После нанесения границ участка на полетной карте выбирают и прочерчивают начальный маршрут в направлении восток-запад или запад-восток; по обе стороны от начального маршрута проводят маршруты, отстоящие один от другого на установленном расстоянии, и параллельные начальному маршруту Начальный маршрут должен проходить по меньшей мере через два контура полетной карты. Такие контуры, называемые основными ориентирами, должны хорошо и легко опознаваться на местности.