Введение
Глава 1. Теоретические основы дистанционного зондирования в видимом и инфракрасном диапазонах 18
1.1. Постановка прямой задачи дистанционного зондирования в видимом диапазоне 19
1.1.1. Компоненты яркости светового сигнала, регистрируемой дистанционным датчиком 22
1.1.2. Коэффициент отражения для дистанционного зондирования. 26
1.1.3. Параметризация коэффициента отражения для дистанционного зондирования 26
1.1.4. Удельные первичные гидрооптические характеристики 30
1.1.5. Основные цветообразующие компоненты водной среды 32
Вода, Н20. 32
Фитопланктон 34
Растворенное органическое вещество 38
Минеральная взвесь 39
Изменчивость первичных гидрооптических характеристик 41
1.2 . Постановка прямой задачи дистанционного зондирования в инфракрасном диапазоне 42
1.2.1. Формирование яркостной температуры поверхности воды 43
Глава 2 . Современное дистанционное зондирование 45
2.1. Общая характеристика спутниковых датчиков видимого и инфракрасного диапазонов, данные которых использовались в настоящей работе 45
2.2. Алгоритмы восстановления параметров качества воды по данным дистанционного зондирования 47
2.2.1. Эмпирические алгоритмы 50
2.2.2. Полуаналитические алгоритмы 57
2.3. Алгоритм расчета температуры поверхности воды по данным дистанционного зондирования 59
Глава 3. Разработка процедуры комплексного дистанционного зондирования 65
3.1. Алгоритм обработки космических снимков для восстановления параметров качества воды 66
3.1.1. Метод многомерной оптимизации Левенберга - Марквардта 67
3.1.2. Метод нейронных сетей 73
3.1.3. Оценка работоспособности алгоритмов в ходе численного эксперимента 78
Описание эксперимента. 78
Влияние шума на точность восстановления 80
Усовершенствование процедуры многомерной оптимизации 87
Усовершенствование нейронных сетей 89
Условия эффективной работы нейросетевого и оптимизационного алгоритмов 91
3.1.4. Комбинированный алгоритм 93
3.1.5. Проверка работоспособности алгоритма по данным in situ измерений 98
3.1.6. Программная реализация алгоритма 103
Включение нейронных сетей. 104
Чтение HDF-файлов 10 5
Процедура автоматической геометрической коррекции 105
3.2. Способы обработки серий космических снимков 107
3.2.1. Получение среднемесячных распределений параметров качества воды и температуры 107
3.2.2. Увеличение временного разрешения космических данных. 107
3.2.3. Оценка межгодовой изменчивости параметров качества воды по многолетним космическим данным ПО
3.3. Обработка дополнительных метеорологических и спутниковых данных. 111
3.4. Процедура комплексного дистанционного зондирования 114
Глава 4. Применение процедуры комплексного дистанционного зондирования для изучения внутриводных процессов 116
4.1. Сезонная изменчивость параметров качества воды и температуры Ладожского озера 116
4.1.1. Общая характеристика Ладожского озера 117
4.1.2. Исследование качества вод Ладожского озера дистанционными методами 124
Сезонная динамика термического режима. 125
Расчет результирующего теплового потока на границе вода - воздух при весеннем прогревании озера 132
Межгодовые отличия термического режима озера 140
Динамика развития фитопланктона 141
Сезонные изменения химических свойств воды 143
4.2. Исследование Белого моря по данным дистанционного зондирования. 144
4.2.1. Общая характеристика Белого моря 146
География Белого Моря 146
Свойства вод Белого моря 147
Гидродинамический режим Белого моря 148
4.2.2. Изучение сезонной динамики параметров качества Беломорских вод по данным дистанционного зондирования 150
Сезонные изменения Тп и качества вод Белого моря, выявленные по данным дистанционного зондирования 151
Гидродинамическая модель Белого моря 157
Совместный анализ данных дистанционного зондирования и результатов моделирования для оценки сезонной изменчивости термогидродинамических процессов 162
4.2.3. Оценка многолетних изменений экосистемы Белого Моря по данным дистанционного зондирования 172
Текущие изменения климата Белого моря. 173
Оценка многолетних изменений экосистемы Белого моря 173
Заключение 177
Литература 181
