9 ГЛАВА. Инфракрасная (тепловая) съемка

9 ГЛАВА. ИНФРАКРАСНАЯ (ТЕПЛОВАЯ) СЪЕМКА

Инфракрасная (или тепловая) съемка фиксирует тепловое излучение поверхности Земли, определяемое как собственной температурой геологической тел, так и отраженным солнечным излучением.

Однако по зарегистрированному тепловому излучению определяется так называемая радиационная температура, которая обычно ниже физической, поскольку она зависит еще и от излучательной способности объекта, и от ослабления излучения в атмосфере. Но даже в случае регистрации не абсолютных, а только температурных (радиационных) контрастов, возможно эффективно выделение объектов и определение их характеристик.

Для спектра излучения поверхности Земли характерно два дневных максимума:

1.    0,5 мкм, обусловленных отраженной солнечной радиацией,

2.    и на длине волны около 9,0—10,0 мкм, вызванных собственным тепловым излучением.

Между этими максимумами находится четко выраженный минимум вблизи 3,5 мкм. Это граница двух спектральных областей отраженного и собственного излучений. На длинах волн, меньших 3,5 м. собственное излучение природных образований пренебрежимо по сравнению с отраженной солнечной радиацией, а на длинах волн, больших 3,5 мкм, интенсивность собственного излучения природных образований выше отраженной солнечной радиации. Ночью излучения земной поверхности изменяется и сохраняется только максимум в области собственного излучения

Излучательная способность объектов. Величина суммарного теплового потока зависит от теплоемкости и теплопроницаемости геологических тел, их излучательной способности, географических и в меньшей степени метеорологических условий. Специальная аппаратура преобразует тепловые контрасты в тоновые и регистрирует их в виде фотографического изображения. По температурным контрастам удается выделять вулканы, течения в океане, обнаруживать зоны подземных пожаров, контролировать состояние энергетических и ирригационных систем и т.д.

Влияние влажности. Большое влияние на температурные контрасты оказывает влажность поверхности в связи с ее охлаждением при испарении. Так, в утренние часы хорошо выделяются холодные увлажненные участки местности. Одной из причин температурных контрастов является конвективный тепловой поток из недр Земли, который нередко связан с тектоническими нарушениями.

Суточные изменения. У многих объектов утром и вечером наблюдается явление инверсии температурных контрастов. Например, поверхностные воды ночью теплее, а днем холоднее окружающей суши; в дневные часы хвойная растительность холоднее лиственной, а в ночные наоборот.

Эталоны. При рассмотрении теплового излучения важны представления об идеальном излучателе (эталоне), за который принимается абсолютно черное тело. Среди объектов с одинаковой температурой собственное излучение идеального излучателя будет наиболее интенсивным. Поэтому если принять коэффициент излучения абсолютно черного тела при определенной длине волны равным единице, то у остальных объектов он будет меньше (табл. «Коэффициенты излучения объектов (инфракрасный. диапазон 8-14 мкм)»). Своеобразный характер спектральной излучательной способности у некоторых объектов открывает возможность их идентификации.

 

Табл. Коэффициенты излучения объектов (инфракрасный. диапазон 8-14 мкм).

Объект	Ɛ	Объект	Ɛ
Чистая вода	0.99	Кварц (агат)	0.93
Лед	0.98	Гранит	0.90
Растительность	0.97	Базальт	0.81
Асфальт	0.96	Песок кварцевый	0.71

Инфракрасная (или тепловая) съемку ведут в нескольких спектральных интервалах (3—5,5 и 7,5—14 МКМ*), приуроченных к “окнам прозрачности” атмосферы.

*Съемки в самой ближней инфракрасной части спектра (0,4—1,2 мкм) рассмотрены при описании съемок в видимой части спектра.

Разрешающая способность получаемых инфракрасных снимков:

•     При аэрофотосъемке – десятки метров.

•     При космосъемке – сотни метров.

Шаг «нагреваемости» участков поверхности земли – до 0,2º.

Возможно получение стереоскопических снимков.

Использование инфракрасных снимков.

•    Геологическое картографирование (за счет различной теплопроводности пород),

•    Изучение районов вулканической активности,

•    Гидрогеологические цели,

•    Поиск месторождений газа, нефти, различных руд,

•    Контроль за загрязнением рек и морей.

Достоинство данной съемки — большая независимость от времени суток и времени года, облачности и атмосферной дымки.

Недостатки – низкое разрешение, контурный характер изображения, зависимость от влажности почв и рельефа, малая стереоскопичность и малая точность привязки обработанных объектов.