Полная модель сигналов ОЭС оптического дистанционного зондирования атмосферы из Космоса тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.07, кандидат технических наук Клюйков, Дмитрий Александрович

• Клюйков, Дмитрий Александрович
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Клюйков, Дмитрий Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

1. ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ С УЧЕТОМ ПОЛЯРИЗАЦИИ.

1.1. Оптико-электронные системы зондирования окружающей среды из космоса.

1.2. Сигналы спутниковых пассивных и активных ОЭС.

1.3. Методы решения векторного уравнения переноса излучения.

Выводы по первой главе:.

2. МЕТОД РЕШЕНИЯ ВЕКТОРНОГО УРАВНЕНИЯ ПЕРЕНОСА ИЗЛУЧЕНИЯ В СТРАТИФИЦИРОВАННЫХ ТРЕХМЕРНЫХ СРЕДАХ С ПРОИЗВОЛЬНОЙ ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ.

2.1. Выделение анизотропной части в решении УПИ.

2.2. Полное матричное решение УПИ.

2.3. Построение сетки для решения трехмерных задач теории переноса излучения.

Выводы по второй главе.

3. ПРОГРАММНЫЙ ПАКЕТ ДЛЯ РАСЧЕТА ХАРАКТЕРИСТИК СИГНАЛОВ СИСТЕМ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ В ТРЕХМЕРНЫХ МУТНЫХ СРЕДАХ.

3.1. Модель оптических характеристик среды.

3.2. Сравнение со спутниковыми измерениями.

3.3. Расчет поля яркости в среде произвольной геометрии.

Выводы по третьей главе:.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Полная модель сигналов ОЭС оптического дистанционного зондирования атмосферы из Космоса»

Многообразие современных систем дистанционного зондирования окружающей среды породило множество алгоритмов обработки сигналов ОЭС зондирования, которые, как правило, имеют узкую специализацию и ориентирование на конкретную программу исследований, пренебрегаяопределенными факторами в расчете. Что касается современных лидарных измерений, то наиболее широко использующиеся приближения в настоящий, момент имеют довольно узкие границы применимости. Также следует отметить, что все существующие алгоритмы обработки сигналов строго ориентированы на плоские среды, что не соответствует реальному положению вещей, в силу трехмерности нашего мира.

Важным моментом является тот факт, что все спутниковые измерения принципиально косвенные. Радиометры измеряют яркость, а в конечном счете требуется восстановление характеристики среды или подстилающей поверхности (ПП). Поэтому, по своей сути, они сводятся к обратным задачам теории переноса. Обратные задачи - некорректные задачи, особенностями которых является неустойчивость. Независимо от конкретного метода, используемого для решения таких задач, будь то метод Байеса, регуляризация по Тихонову или иной метод, в основе решения лежит сужение класса и привлечение дополнительной информации - комплексирование эксперимента по Розенбергу. Поэтому сегодняшние ОЭС ДЗ - это многоспектральные, многоугловые и поляризационные приборы. Добавим иной уровень решения задач и технические возможности спутниковых систем, что приводит к новым требованиям по точности решения УПИ: 10% и 1% это совершенно различные методы, нужно учесть всё! Наиболее распространенный метод - фиттинг (в западной литературе часто встречается, как full physics - полное моделирование и сравнение с экспериментом). Потому и здесь важно учесть все факторы, но время счета становится критичным: фиттинг — многократное повторение расчетов. Цель и основные задачи работы

Целью настоящей диссертации является создание алгоритма обработки оптических сигналов, включающего в себя максимальное число учтенных факторов. Для достижения поставленной цели в работе были решены следующие задачи:

1. Разработка алгоритма обработки оптических сигналов. Алгоритм должен учитывать вертикальную стратификацию атмосферы, отражение от произвольной подстилающей поверхности, границу раздела двух сред с различными показателями преломления, произвольный угол визирования, истинное поглощение газами, трехмерные эффекты, обработку поляризованного излучения;

2. Обобщение метода выделения анизотропной части решения векторного уравнения переноса на случай произвольной геометрии мутной среды;

3. Обобщение свойства монотонности спектра анизотропной части решения на случай многих индексов

4. Формулировка краевой задачи УПИ для регулярной части с функцией источников для случая произвольной геометрии среды;

5. Разработка метода решения и алгоритма расчета регулярной части с учетом всех перечисленных факторов;

6. Применение полученной модели для решения практических задач: обработка оптических сигналов обратного рассеяния в лазерном зондировании, обработка сигналов для пассивных спутниковых систем ДЗ, инструмент для решения обратных задач методом фиттинга.

Основные положения, выносимые на защиту и научная новизна

В диссертационной работе впервые получены следующие результаты:

1. Дано полное решение задачи переноса излучения для точечного мононаправленного (ТМ) источника без априорных ограничений на оптические свойства среды;

2. В общем виде сформулирован метод выделения анизотропной части решения в задачах с разрывом аналитичности в граничных условиях;

3. Сформулирована и решена краевая задача для гладкой части решения, дополняющей анизотропную часть ТМ-источника до полного решения с учетом граничных условий;

4. Сформулирована и решена задача расчета стратифицированных сред с помощью матрично-операторного метода (MOM) для регулярной части решения;

5. Разработан алгоритм обработки оптических сигналов с учетом поляризации, границы раздела двух сред с разными показателями преломления, истинного поглощения газами, вертикальной стратификации среды для визирования под произвольными углами;

6. Предложенная в диссертации теория позволяет перейти к решению трехмерных векторных задач переноса излучения с облучением под произвольным углом.

Практическая значимость диссертационной работы

1. Сформулированный метод выделения анизотропной части решения может служить основой для повышения обусловленности решения и скорости расчета практически всех имеющихся на сегодняшний день краевых задач УПИ;

2. Разработанный алгоритм обработки оптических сигналов в трехмерной среде может быть использован для интерпретации данных дистанционного зондирования пассивными оптико-электронными системами;

3. Разработанный алгоритм может быть использован для расчета сигнала обратного рассеяния в задачах активного дистанционного зондирования лидарными системами;

4. Разработанный алгоритм может стать основой для решения обратных задач восстановления характеристик реальных природных образований методом фиттинга;

5. Аналогия между задачами переноса излучения, рассеяния частиц и теп-лопереноса, позволяет использовать все полученные результаты для моделирования процесса переноса частиц и тепла в веществе и интерпретации экспериментов в этих областях;

Достоверность результатов диссертационной работы

Подтверждается математической строгостью всех преобразований, сравнением результатов, полученных по предлагаемому методу, с результатами, полученными другими методами (приближение однократного рассеяния, метода Монте-Карло, классическим методом дискретных ординат в векторной (ВМДО) и скалярной формах, методом сферических гармоник), результатами, полученными другими исследователями {СкапЖ-аБеккаг сопоставлением аналитического вида полученного результата в трехмерной геометрии с плоской задачей, проверкой полученного решения путем сравнения с экспериментальными данными, полученными спутником вС^АТ, а так же сравнением с другими известными алгоритмами обработки [КокЪапоузку & а1., 2010]. Структура диссертационной работы

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованной литературы.

Заключение диссертации по теме «Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы», Клюйков, Дмитрий Александрович

Выводы по третьей главе:

1. Созданный алгоритм расчета характеристик сигнала ОЭС позволяет включать в модель любые априорные данные: характеристики подстилающей поверхности, аэрозолей, газов.

2. Проведенное моделирование и сравнение со спутниковыми измерениями ООБАТ показало, что алгоритм можно использовать для последующего определения характеристик среды методом фиттинга.

3. Предлагаемый подход выделения особенностей на базе анализа спектра получил обобщение, как метод решения любых задач с разрывом аналитичности.

4. Выделение анизотропии для ТМ-источника, полученное в данной работе впервые, позволяет решать более широкий круг практических задач лазерного зондирования ввиду возможности выхода за границы применимости квазиоднократного приближения.

5. Учет поляризации в созданном программном комплексе позволяет добиваться точностей, необходимых для восстановления гидродинамических моделей циркуляции парниковых газов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследования, проведенные в рамках диссертационной работы, позволяют сделать следующие основные выводы:

1. Предложенный в настоящей работе метод выделения анизотропной части на основе свойства медленного монотонного убывания углового спектра от индекса гармоник выделяет все особенности в решении аналитически, что позволяет решать любые задачи.с разрывом аналитичности в граничных условиях.

2. Решение ВУПИ, записанное на основе матрично-операторного подхода позволяет свободно включать в модель любую дополнительную априорную информацию для повышения точности расчета: спектры поглощения газов, профили аэрозолей, свойства подстилающей поверхности.

3. Разработанный, в процессе работы над диссертацией, инженерный пакет программного обеспечения, позволяет быстро и точно решать прямую задачу для последующего восстановления характеристик зондируемых объектов методом фиттинга. При одинаковой относительной точности по сравнению с другими известными алгоритмами (УОКОКГ, Р^ТАЕ., БСТАТКАИ), предлагаемый метод дает выигрыш по скорости в десятки раз и расхождение с экспериментом не более 1%.

4. Выделение особенностей для решения ТМ-источника позволяет выйти за рамки границ, устанавливаемых квазиоднократным приближением и решать более широкий спектр практических задач, связанных с лазерным зондированием, учетом рельефа поверхности и разорванной облачности.

5. Построение сетки в виде коаксиальных цилиндров для расчета переноса в трехмерной среде позволяет максимально эффективно использовать симметрию задачи и перейти к расчету разорванной облачности, сигнала обратного рассеяния при лазерном ДЗ, учитывать трехмерные особенности рельефа.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Клюйков, Дмитрий Александрович, 2011 год

1. Abrarov S.M., Quine В.М.,. Jagpal R.K., 2010: Rapidly convergent series for high-accuracy calculation of the Voigt function // JQSRT, V.lll, P.372-375.

2. Apresyan L. A., Kravtsov Yu. A., 1996: Radiation Transfer: Statistical and. Wave aspects. Amsterdam: Gordon and Breach.

3. Armstrong В. H., 1967: Spectrum line profiles: The Voigt function // JQSRT, V.7, P.61-88.

4. Barichello L. В., Siewert С. E., 1999: A discrete-ordinates solution for a polarization model with complete frequency redistribution // The Astroph. J., V. 513, P. 370- 382.

5. Bates D.R., 1984: Rayleigh Scattering by Air // Planet. Space Sci., 32, P.785-790.

6. Battaglia A., Mantovani S., 2005: Forward Monte Carlo computations of fully polari-zedmicrowave radiation in non-isotropic media // JQSRT, V.95, P.285-308.

7. Bothe W., 1929: Die Streuabsorption der Elektronnenstrahlen // Zeit. f. Physic., B.54., H.3 S.161-178.

8. Boudak V.P., 2006: Convergence acceleration of a spherical harmonics method at the strong anisotropic scattering // Proceedings of the IRS 2004: Current problems in atmospheric radiation. Hampton: Deepak. - P. 47-50.

9. Braak C.J., de Haan J. F., van der Мее С. V. M., Hovenier J. W., Travis L. D., 2001: Parameterized scattering matrices for small particles in planetary atmospheres // JQSRT, V. 69, P. 585 604.

10. Budak V.P., Korkin S.V., 2007: The polarization state spatial distribution of atmosphere-scattered radiation obtained by complete analytical solution for the vectorial transport equation // Proceedings of SPIE. V.6936. P.6936-20-27.

11. Budak V.P., Korkin S.V, 2008a: On the solution of a vectorial radiative transfer equation in an arbitrary three-dimensional turbid medium with anisotropic scattering // JQSRT, V. 109, N. 2, P. 220-234.

12. Budak V.P., Korkin S.V., 2008b: The spatial polarization distribution over the dome of the sky for abnormal irradiance of the atmosphere // JQSRT, V. 109, N. 8, P. 1347-1362.

13. Budak V.P., Klyuykov D.A., 2009: Calculation of light field in 3D cylinder cloud for greenhouse gases monitoring via GOSAT // Proceedings of SPIE, Vol. 7478, P. 74782N-1 74782N-10.

14. Budak V.P., Klyuykov D.A., Korkin S.V., 2011: Complete matrix solution of radiative transfer equation for PILE of horizontally homogeneous slabs // JQSRT, V. 112,1. 7, P. 1141-1148.

15. Chedin A., Scott A.N., 1984: The impact of spectroscopic parameters on the composition of the Jovian atmosphere, discussed in connection with recent laboratory, Earth and planetary observation programs // JQSRT, V.32, P.453-461.

16. Deirmendjian, D., 1969: Electromagnetic scattering of spherical polydispersions, New York: American Elsevier Publishing Company, Inc.

17. Diner, D. J., B. H. Braswell, et al., 2005: The value of multiangle measurements for retrieving structurally and radiatively consistent properties of clouds, aerosols, and surfaces. // Rem. Sens. Environ., V.97, N.4, P. 495-518.

18. Domke H., 1974: The expansion of scattering matrices for an isotropic medium in generalized spherical functions // Astrophysics Space Science, V.29, P, 379-386.

19. ES A, 1998: ENVISAT-1 Mission & System Summary. European Space Agency Brochure.

20. ESA, 2001: ENVISAT Special Issue. ESA Bulletin, 106.

21. Fischer J., Gamache R.R., Goldman R.R., Rothman L.S., Perrin A., 2003: Total internal partition sums for molecular species on the 2000 edition of the HITRAN database // JQSRT, V.82, P.401-412.

22. Fomin B.A., Gershanov Yu.V., 1996: Tables of the Benchmark Calculations of Atmospheric Fluxes for the ICRCCM Test Cases // Russian Research Center "Kurchatov Institute", Moscow.

23. Freimanis J., 2005: On Green's function for spherically symmetric problems of transfer of polarized radiation // JQSRT, V.96, P.451 472.

24. Gires F., Tournois P., 1964: Interféromètre utilisable pour la compression d'impulsions lumineuses modulées en fréquence // Comptes Rendus de l'Académie des Sciences de Paris, V. 258, P. 6112-6115.

25. Goede A.P.H., H.J.M. Aarts et al., 1991: SCIAMACHY Instrument Design // Adv. Space. Res., V. 11, P. 243-246.

26. Goldman A., Gamache R.R., Perrin A., Flaud J.M., Rinsland C.P., Rothman L.S., 2000: HITRAN partition functions and weighted transition probabilities // JQSRT, V.66, P.455-486.

27. Goody R. M., Yung Y.L., 1989: Atmospheric Radiation Theoretical Basis.- N.Y.: Oxford University Press, 519 P.

28. Goudsmit S., Saunderson J.L., 1940: Multiple Scattering of Electrons // Phys.Rev., Part I., V.57, P.24-29, Part II, V.58, P.36-42.

29. Hagolle O., Guerry A., Cunin L., Millet B., Perbos J., Laherrere J.-M., Bret-Dibat T., Poutier L., 1996: POLDER level 1 processing algorithms // Proc. SPIE. Aerosense 96, P.308-319.

30. Hoogeveen R.W.M., van der A R., Goede A.P.H., 2001: Extended wavelength In-GaAs infrared detector arrays on SCIAMACHY for space-based spectrometry of the earth atmosphere // Infrar. Phys. Techn., V. 42, P. 1-16.

31. Hovenier J.W., Lumme K., Mishchenko M. I., Voshchinnikov N. V., Mackowski D.

32. W., Rahola J., 1996: Computations of scattering matrices of four types of non-spherical particles using diverse methods // JQSRT, V.55, N.6, P.695 705.

33. Hovenier J.W., Mackowski D.W., 1998: Symmetry relations for forward and backward scattering by randomly oriented particles // JQSRT, V.60, N.3, P.483-492.

34. Hovenier, J.W., van der Mee, C., Domke, H., 2004: Transfer of polarized light in planetary atmosphere. Basic concepts and practical methods, Dordrecht: Kluwer Academic Publishers.

35. Hu Yong-X., Yang P., Lin B., Gibson G., Hostetler C, 2003: Discriminating between spherical and non-spherical scatterers with lidar using circular polarization: a theoretical study // JQSRT, V.79-80, P.757-764.

36. Karp, A.H., Greenstadt, J., Fillmore, J.A., 1980: Radiative transfer through an arbitrary thick scattering atmosphere // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf., 24, 391^106.

37. Kawata Y., Izumiya T., Yamazaki A., 2000: The estimation of aerosol optical parameters from ADEOS/POLDER data // Applied Mathematics and Computation., N.116., P.197-215.

38. Kokhanovsky A.A., Budak V.P., Klyukov D.A., et al., 2010: Benchmark results in vector atmospheric radiative transfer // JQSRT, V. Ill, I. 12-13, P. 1931-1946.

39. Marshak A., Davis A., 2005: 3D Radiative Transfer in Cloudy Atmospheres. Berlin: Springer, 687P.

40. McClatchey R.A., Fenn R.W., Selby J.E., Volz F.E., Garing J.S., 1972: Optical Properties of the Atmosphere. Massachusetts: Air Force Cambridge Research Laboratories.

41. Mishchenko M.I., 2008: Multiple Scattering, Radiative Transfer, and Weak Localization in Discrete Random Media: Unified Microphysical Approach // Rev. Geophys., 46: RG2003.

42. Moliere G., 1947: Theorie der Streuung schneller geladener Teilchen I. Einzelstreuung am abgeschirmetien Coulumb-Feld // Zeit. f. Natur. B.2a. H.3. S.133-145.

43. Moliere G., 1948: Theorie der Streuung schneller geladener Teilchen II. Mehrfach -und Vielfachstreuung // Zeit. f. Natur В. За. H.2. S.78-97.

44. Muehlschlegel В., Koppe H., 1958 : Theorie der Vielfachstreuung polarisierter Elektronen // Zeit. f. Physik B.150. S.474-496.

45. Nakajima Т., Tanaka M., 1986: Matrix formulations for the transfer of solar radiation in a plane-parallel scattering atmosphere // JQSRT, 35, 13-21.

46. NIES, 2006: Greenhouse gases observing satellite // NIES Brochure.

47. Onoda M., 2008: Satellite observation of greenhouse gases: Monitoring the climate change regime // Space Policy, V. 24,1. 4, P. 190-198.

48. Plass G.N., Kattawar G.W., Catchings, F.E., 1973: Matrix operator theoiy of radiative transfer. 1: Rayleigh scattering // Appl. Opt., 12, 314-329.

49. Pomraning G.C., 1998: A renormalized equation of transfer for Rayleigh scattering // JQSRT, V.60, N.2, P.181-197.

50. Rayner P.J., O'Brien D.M., 2001: The utility of remotely sensed C02 concentration data in surface source inversions // Geoph. Res. Letters, V. 28, N.l, P. 175-178.

51. Rind D., 2002: The sun's role in climate variations // Science, V. 296, 673-677.de Rooij W. A., van der Stap C., 1984: Expansion of Mie Scattering Matrices in Generalized Spherical Functions // Astronomy and Astrophysics, N.131, P. 237-248.

52. Rodgers C.D., 2000: Inverse Methods for Atmospheric Sounding: Theory and Practice.- Singapore: World Scientific Publishing, 238 P.

53. Rothman L.S, Rinsland C.P., Goldman A., Massie S.T., et al., 1998: The HITRAN molecular spectroscopic database and HAWKS (HITRAN Atmospheric Workstation): 1996 Edition // JQSRT, V.60, P.665-710.

54. Rothman L.S., Gordon I.E., Barbe A., Chris Benner D., Birk M., Brown L.R., et al., 2009: The HITRAN 2008 molecular spectroscopic database // JQSRT, V.110, P.533-572.

55. Shulman L.M., 2004: Analysis of polarimetric data by solving the inverse scattering problem // JQSRT, V.88, P.243-256.

56. Siewert C.E., 2000: A discrete-ordinates solution for radiative-transfer models that include polarization effects // JQSRT, V.64, P.227 254.

57. Snyder H.S., Scott W.T., 1949: Multiple Scattering of Fast Charged Particles // Phys.Rev., V.76, N.2, P.220-225.

58. Spencer L.V., 1952: Penetration and Diffusion of X-Rays: Calculation of Spatial Distributions by Semi-Asymptotic Methods,// Physical Review, V.88, N.4, P.793-803:

59. Spencer L.V., 1953: Calculation,of Peaked'Angular Distributions fromLegendre Polynomial Expansions^ and an Application to the Multiple Scattering of Charged Particles // Physical Review, V. 90,-N. 1, P.1146-150.

60. Stamnes, K., Swanson, R.A., 1981', A new look at the discrete ordinate method for radiative transfer calculation in anisotropicaly scattering atmosphere // J. Atm. Sci., 38, 387-399.

61. Stamnes K., Tsay S.-C., Wiscombe W., Jayaweera K., 1988: Numerically stable algorithm for discrete-ordinate-method radiative transfer in multiple scattering and emitting layered media // Appl. Opt, V. 27, N.12, P.2502-2509.

62. Stamnes K., Thomas G.E., 2002: Radiative transfer in the Atmosphere and Ocean. New-York: Cambridge University Press, 518 P.

63. Strow L.L., Reuter D., 1988: Effect of line mixing on atmospheric brightness temperatures near 15jj,m // Appl.Opt., V.27, P.872-878.

64. Strow L.L., Tobin D.C., McMillan W.W., Hannon S.E., Smith W.L., Revercomb H.E., Knuteson R.O., 1998: Impact of a new water vapor continuum and lineshape model on observed higher solution infrared radiances // JQSRT, V.59, P.303-317.

65. Sykes, J.B., 1951: Approximate integration of the equation of transfer, Month. Not. R. Astroph. Soc., Ill, 378-386.

66. Travis L.D., 1992: Remote sensing of aerosols with the Earth Observing Scanning Polarimeter // Proc. SPIE,V. 1747, P. 154-164.

67. Twomey S., Jacobowitz H., Howell H.B., 1966: Matrix Methods for Multiple-Scattering Problems // J. Atm. Sci., V.23., P.289-296.

68. Vaillon R. et al., 2004: Polarized radiative transfer in a particle-laden» semitransparent medium via a vector Monte Carlo method // JQSRT 84, P.383-394.

69. Van de Hulst H.C., 1957: Light Scattering by small particles, New York: J.W.&S.

70. Van de Hülst H.C., 1963: A new look at multiple scattering. New York, NASA Goddard Space Flight Center. - 8IP.

71. Viik Т., 2000: Radiation field in Rayleigh-Cabannes scattering atmosphere: the non-conservative Milne problem // JQSRT, V.66, P.581-590.

72. Wang M.C., Guth E., 1951: On the Theory of Multiple Scattering, Particularly of Charged Particles // Phys.Rev., V.84, N6, P. 1092 1111.

73. Wentzel G., 1922: Zur theorie der Streuung von ß-Strahlen // Ann d. Phys. B.69, H.5, S.335-368.

74. Wick, G.C., 1943: Über ebene Diffussionsprobleme // Zeit. f. Phys., V. 121, P.702-718.

75. Willson R.C. et al., 1981: Observations of solar irradiance variability // Science, V. 211, P. 700-702.

76. Willson R.C., Hudson H.S., 1991: The Sun's luminosity over a complete solar cycle // Nature, V.351, P.42-44.

77. Wiscombe W.J., 1977: The delta-M method: Rapid yet accurate radiative flux calculations for strongly asymmetric phase functions // J.Atmos.Sci, V.34, P. 1408-1422.

78. Ya-Qiu J., Liang Z., 2004: Iterative inversion from the multi-order Mueller matrix solution of vector radiative transfer equation for a layer of random spheroids // JQSRT, V. 83, P. 303 311.

79. Zege E.P., Chaikovskaya L.I., 2000: Approximate theory of linearly polarized light propagation through a scattering medium // JQSRT, V.66, P.413-435.

80. Авдюшин С. И., Борисенков Е. П., 1991: Атмосфера. Справочник. Ленинград: Гидрометеоиздат, 510 С.

81. Апресян Л.А., Кравцов Ю.А., 1983: Теория переноса излучения: Статистические и волновые эффекты. М.: Наука, 216 С.

82. Астахов И.Е., Будак В.П., Лисицин Д.В., Селиванов В.А., 1994: Решение векторного уравнения переноса в малоугловой модификации метода сферических гармоник // Оптика атмосферы и океана., Т.7, №6. С. 753-761.

83. Будак В.П., Савенков В.И., 1982: О новом решении уравнения переноса излучения в рамках малоуглового приближения // Тр.МЭИ, вып.591. -с.141-144.

84. Будак В.П., Мельников Г.А., Савенков В.И., 1983: Использование метода сферических гармоник для расчета световых полей в мутных средах с анизотропным рассеянием // Межвед. тем. сб. МЭИ, N.12, С. 9-16.

85. Будак В.П., Мельников Г.А., Савенков В.И. Федосов В.П., 1984: Малоугловая модификация метода сферических гармоник / В кн.: Оптика моря и атм. Л.: ГОИ.-с. 117-118.

86. Будак В.П., Федосов В.П., 1985а: Влияние положения слоя повышенной мутности на трассе наблюдения на перенос изображения // Межвед. тем. сб. МЭИ, N.60. С.39-43.

87. Будак В.П., Федосов В.П., 1985с: О связи малоугловых форм приближенного решения уравнения переноса // В кн.: Круговорот вещества и энерг. в водоемах Иркутск.: ЛИ СО АН СССР.- с.78-79.

88. Будак В.П., Лисицин Д.В., Селиванов В.А., Церетели Г.Г., 1996: Расчет поляризационных характеристик излучения, отраженного плоским слоем мутной среды // ОАО, т.9, N.5.

89. Будак В.П., Козельский A.B., 2004а: О точности и границах применимости малоуглового приближения // Опт. атмосф. и океана, вып. 17, №12, С. 1 -7.

90. Будак В.П., Козельский A.B., Савицкий E.H., 2004b: Улучшение сходимости метода сферических гармоник при сильно анизотропном рассеянии // Оптика атмосферы и океана., Т.17, №. 1. С. 36-41.

91. Будак В.П., Козельский A.B., 2005: О точности и границах применимости малоуглового приближения // Оптика атмосферы и океана, Т. 18, №12, С. 38-44.

92. Будак В.П., Меламед О.П., 2006а: Модифицированный метод сферических гармоник для определения функции рассеяния точки мутной среды // Оптика атмосферы и океана. Т.19. №12. С.1047 — 1052.

93. Будак В.П., Меламед О.П., 2006b: Определение функции рассеяния точки слоя мутной среды с произвольным распределением оптических параметров // Вестник МЭИ. № 6. С. 152 156.

94. Будак В.П., Лубенченко A.B., 2007: Точность и границы применимости приближения квазиоднократного рассеяния при расчете сигнала обратного рассеяния // ОАО, Т. 20, N. 7, С. 577-582.

95. Будак В.П., Коркин C.B., 2008а: Метод выделения анизотропной части тела яркости при решении векторного уравнения переноса излучения // Вестник МЭИ. №5. С. 120 126.

96. Будак В.П., Клюйков Д.А., Коркин C.B., 2010: CIAO программа моделирования поляризационных сигналов спектральных приборов дистанционного зондирования в системе атмосфера - океан // Известия вузов. Физика., Т.53, №9/3, С.58-69.

97. Виленкин Н.Я., 1965: Специальные функции и теория представлений групп. М.: Наука, 588 С.

98. Гермогенова Т.А., 1986: Локальные свойства решений уравнения переноса. М.: Наука, 272 С.

99. Городничев Е.Е., Рогозкин Д.Б., 1999: Распространение циркулярно поляризованного света в средах с крупномасштабными неоднородностями // ЖЭТФ, Т.115, Вып.З. С. 769-790.

100. Зуев В.Е., Макушкин Ю.С., 1987: Спектроскопия атмосферы.- Л.: Гидрометео-издат., 247 С.

101. Иванов В.В., 1969: Перенос излучения и спектры небесных тел. М.: Наука, 472 С.

102. Иванов А.П., 1975: Физические основы гидрооптики. Минск: Наука и техника, 504 С.

103. Козинцев В.И., Орлов В.М., Белов М.Л., Городничев В.А., Стрелков Б.В., 2002: Оптико-электронные системы экологического мониторинга природной среды. М.: Изд-во МГТУ, 528 С.

104. Козинцев В.И., Орлов В.М., Белов М.Л., Городничев В.А., Стрелков Б.В., 2006: Основы импульсной лазерной локации. М.: Изд-во МГТУ, 512 С.

105. Компанеец A.C., 1945: Многократное рассеяния быстрых электронов и альфа-частиц в тяжелых элементах // ЖЭТФ, Т.15, N.6. С.235-243.

106. Компанеец A.C., 1947: Многократное рассеяния тонких пучков быстрых электронов // ЖЭТФ, Т.17, N.12. С.1059-1069.

107. Коркин C.B., 2009: Математическая модель отражения поляризованного излучения при дистанционном зондировании мутных сред. Автореферат дисс. на соиск. уч. ст. к.т.н. М.:МЭИ, 20 С.

108. Ленобль Ж. и др., 1990: Перенос радиации в рассеивающих и поглощающих атмосферах. Стандартные методы расчета /Л.: Гидромет., 264 с.

109. Марчук Г.И., 1961 : Методы расчета ядерных реакторов. М.: Атомиздат.

110. Марчук Г.И. и др., 1976: Метод Монте-Карло в атмосферной оптике.- Новосибирск: Наука, 1976.-284 С.

111. Минин И.Н., 1988: Теория переноса излучения в атмосферах планет. М.: Наука, 264 С.

112. Митчелл Э., Уэйт Р., 1981: Метод конечных элементов для уравнений с частными производными. М.: Мир. - 215 С.

113. Михайлов Г.А. Оптимизация весовых методов Монте-Карло. — М.: Наука, 1987. -240 С.

114. Монин A.C., 1983: Оптика океана. Т.1. Физическая оптика океана. М.: Наука, 372С.

115. Розенберг Г.В., 1958: Световой режим в глубине слабопоглощающей рассеивающей среды и некоторые возможности спектроскопии // ЖОС, Т.5, В.4, С.440-449.

116. Розенберг Г.В., 1977: Луч света (К теории светового поля) // УФН, Т. 121, Вып.1, С. 97-138.

117. Романова Л.М., 1962: Решение уравнения переноса излучения в случае индикатрисы рассеяния, сильно отличающейся от сферической // Оптика и спектроскопия, Т. 13, N.3, С. 429-435.

118. Самохвалов И.В., 1979: Уравнение лазерного зондирования неоднородной атмосферы с учетом двукратного рассеяния // Изв. АН СССР, Т. 15, №12., С.1271 -1279.

119. Соболев В.В., 1956: Перенос лучистой энергии в атмосферах звёзд и планет. М.: ГИТТЛ, 391 с.

120. Сушкевич Т.А., 2006: Математические модели переноса излучения. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 661 С.

121. Тимофеев Ю.М, Васильев А.В, 2003: Теоретические основы атмосферной оптики. СПб.: Наука, 474 С.

122. Тимофеева В.А., 1961: К изучению поляризационных характеристик светового поля в мутных средах // ДАН СССР, Т. 140, N. 2, С. 361-363.

123. Устинов Е.А., 1988: Метод сферических гармоник: приложение к расчету поляризованного излучения в вертикально неоднородной планетной атмосфере. Математический аппарат // Космические исследования, Т.26, № 4, С. 550-562.

124. Чандрасекар С., 1953: Перенос лучистой энергии. М.: ИЛ. 431 С.

125. Сигнал детектора . -И аи 114*11 1 К .1 Г-0.02 -0.01 0.00 0.01 0.02оптическая разность хода, см

126. Рис. 1.1. Форма сигнала детектора ООБАТ.155 1.60 1.65 1.70

127. Рис. 1.2. Спектр поглощения по результатам измерения сигнала с отмеченными диапазонами поглощения парниковыми газами.

128. Рис. 1.3. Результат сканирования прибором СА1 над Японией.

129. Рис. 2.2. Траектории рассеяния.

130. Рис. 2.3. Сетка из коаксиальных цилиндров.

131. Рис. 2.5. Ячейка сетки, в которой проводится аппроксимация.

132. Рис. 2.6. Сравнение точного решения для ПМ-источника с предлагаемым методом взависимости от числа итераций.хЮчем"' х 10

133. Рис. 3.1. Коэффициент молекулярного поглощения у Земной поверхности.1.* к.1174 1.76178 1.8 1.82 1.84 -11.861. У,СМ ' х 10

134. Рис 3.2. Коэффициент молекулярного поглощения на высоте 30 км от Земной поверхности.0.12174 1.76 1.78 1.8 1.82 1.84 1.861. V, СМ'1 хЮ4

135. Рис 3.3. Оптическая толща атмосферы для диапазона 17300-18700 см'1,0.88174 1.76 1.78 1.8 1.82 1.84 1.86•11. V, СМ ' х 10

136. Рис 3.4. Пропускание атмосферы для диапазона 17300-18700 см'11. SSу.град

137. Рис 3.5. Зависимости показателей рассеяния для мелкой и крупной взвесей, для воды, атакже суммарный от угла рассеяния.1. Sensors

138. Observation data I Processed products

139. Рис. 3.6. Схема получения и обработки данных СОБАТ.

140. Рис. 3.7. Зависимость яркости от частоты волны Z,(v), при спектральном разрешении dv = 0.2см'1, и числе рассчитываемых линий Nv 500 для диапазона Band 1.ol-^-1-II I 11 -»-»^»^^■»■ИД'' Д14800 4850 4900 4950 5000 5050 5100 5150 5200v, cm"1

141. Рис. 3.8. Зависимость яркости от частоты волныL(v), при спектральном разрешении dv = 0.2см'1, и числе рассчитываемых линий Nv = 8627 для диапазона Band 3.

142. Рис. 3.9. Зависимость яркости от частоты волны Z-(v), при спектральном разрешении dv = 0.2см~х, и числе рассчитываемых линий N = 8627 для диапазона Band 3 с постояннозаданной концентрацией СОг на уровне 0.066%.

143. Рис. 3.10. Геометрия краевой задачи для ТМ источника