Интерпретация оптических спутниковых изображений Черного моря в зоне солнечного блика

Abstract

Рассмотрен новый подход к интерпретации оптических спутниковых изображений океана в зоне солнечного блика, который основан на оценке передаточной функции, связывающей контрасты яркости изображения и контрасты дисперсии уклонов морской поверхности (MSS). При выводе выражений для передаточной функции предполагается, что яркость блика формируется одним лишь зеркальным отражением солнечного света от морской поверхности, а возмущения MSS малы по сравнению со средними значениями дисперсии уклонов поверхности. В результате анализа получено поле контрастов MSS, во многом аналогичное спутниковым SAR-изображениям. Выполнен анализ изображений Черного моря, полученных со спутников Aqua и Terra в весенне-летний период 2013 г., в области солнечного блика в каналах 645 и 858 нм. Рассчитаны поля контрастов яркости изображений и контрастов MSS с пространственным разрешением 250 м. Сделан вывод, что метод дает возможность наблюдать проявления внутренних волн, мезомасштабных вихреобразных структур, фронтов, особенностей прибрежной динамики, а также позволяет обнаруживать антропогенные слики и движущиеся суда.

Розглянуто новий підхід до інтерпретації оптичних супутникових зображень океану в зоні сонячного відблиску, який заснований на оцінці передавальної функції, яка зв'язує контрасти яскравості зображення та контрасти дисперсії ухилів морської поверхні (MSS). При виведенні виразів для передавальної функції припускається, що яскравість відблиску формується одним лише дзеркальним відбиттям сонячного світла від морської поверхні, а збурення MSS малі в порівнянні із середніми значеннями дисперсії ухилів поверхні. В результаті аналізу отримане поле контрастів MSS, багато в чому аналогічне супутниковим SAR-зображенням. Виконано аналіз зображень Чорного моря, отриманих із супутників Aqua і Terra у весняно-літній період 2013 р., в області сонячного відблиску в каналах 645 і 858 нм. Розраховані поля контрастів яскравості зображень і контрастів MSS із просторовим дозволом 250 м. Зроблений висновок, що метод дає можливість спостерігати прояви внутрішніх хвиль, мезомасштабних вихорообразних структур, фронтів, особливостей прибережної динаміки, а також дозволяє знаходити антропогенні слики та рухомі судна.

A new approach to optical satellite image interpretation in sun glitter area is discussed. The approach is based on estimation of the transfer function relating image brightness contrasts and mean square slope variations (MSS). The expressions for the transfer function are derived in the assumption that the surface brightness field in the sun glitter area is formed only by the sky radiance specularly reflected from the sea surface, and MSS variations are small comparably to the mean values of MSS. In result, the field of MSS variations similar to satellite SAR images is obtained. The analysis is performed for the images of the Black Sea in sun glitter regions in 645 nm and 858 nm channels obtained from Aqua and Terra satellites during spring and summer, 2013. The brightness contrasts and MSS variations are calculated with spatial resolution 250 m. It is concluded that the method allows observing the manifestation of internal waves, mesoscale vortex structures, features of coastal dynamics, anthropogenic slicks and moving ships.