Тема: введення І огляд

Вид материала

Документы

Содержание Тема: ФІЗИЧНІ ОСНОВИ ДИСТАНЦІЙНОГО ЗОНДУВАННЯ 2. Взаємодія електромагнітних хвиль з атмосферою 3. Взаємодія електромагнітного випромінювання з різними речовинами і середовищами на поверхні Землі. 1. Види дистанційного зондування. 2. Можливості дистанційних методів зондування Землі. 2. Сканері знімання. 3. Телевізійна зйомка. 4. Інфрачервона зйомка. 4. Радарні зйомки (радіолокації). 5. Спектрометрична зйомка. 6. Лідарні знімання 1. Основні положення. 3. Застосування спектрометрування в агроекології

Подобный материал:

• Висновки та рекомендації 14 Право на захист від катувань І жорстокого поводження, 2274.39kb.
• Наказ моз україни від 14 липня 2011, 1358.47kb.
• Пристрої введення інформації пристрої введення інформації, 680.95kb.
• Централізована бібліотечна система Шевченківського району м. Києва, 306.09kb.
• Огляд новин законодавства, 895.35kb.
• Тема. Введення І виведення даних, оператор присвоювання, 219kb.
• План вступ 3 розділ огляд асортименту санітарно-технічних товарів 5 Огляд обладнання, 365.27kb.
• М. М. Коцюбинський. Огляд життя І творчості письменника. Повість «Дорогою ціною», 143.01kb.
• Надзвичайний стан: умови та підстави введення, 64.9kb.
• Опис середовища Visual C+ Введення- виведення даних, 447.69kb.

Тема: ВВЕДЕННЯ І ОГЛЯД

Ефективне природокористування в сучасних умовах неможливе без оперативної об'єктивної інформації про стан земельного фонду країни. У свою чергу отримання такої інформації можливо лише з використанням дистанційних методів зондування.

Дистанційне зондування переклад американського терміну ""remote sensing" який означає, загалом, найширшому його значенні, вивчення об’єктів на відстані, тобто без безпосереднього контакту приймальних чутливих елементів апаратури (датчиків або сенсорів) з поверхнею досліджуваного об'єкту.

Випромінювання і віддзеркалення земними об'єктами радіохвиль будь-якого діапазону - об'єктивно існуюча реальність, незалежно від наявності або відсутності створених людиною джерел і приймачів такого випромінювання. В звичайній повсякденній практиці «дистанційним зондуванням» називають фотографічні і нефотографічні методи зйомок поверхні Землі або інших планет і їх природних супутників, які проводяться наземний, з літаків, космічних апаратів або інших носіїв, для вивчення стану або тематичного картографування поверхні досліджуваного тіла.

Проте класичні методи складають тільки малу частину розроблених і вживаних в даний час методів дистанційного зондування. Постійно росте значення принципово нових видів дистанційного зондування - радарних і сканерів зйомок, технічні можливості яких удосконалюються і пристосовуються до ростуть і змінюються вимог, що пред'являються до дистанційного зондування різними практичними напрямами використовування його даних. Наприклад, при одночасній зйомці місцевості в декількох спектральних діапазонах видимого і довгохвильового електромагнітного випромінювання виходять принципово нові зображення поверхні Землі. Вони припускають можливість спостережень і вимірювань принципово інших параметрів і відповідно іншій інтерпретації.

Матеріали повторних зйомок однієї і тієї ж території дозволяють встановити трансформацію земель, що відбулася, зміна площ земельних угідь. А, застосовуючи сумісний аналіз різночасних знімків, наземних даних і фондової інформації можна виявити динаміку стану угідь і визначити напрям і швидкість негативних процесів.

Можливість прискореної синхронної зйомки численних спектральних характеристик об'єктів і запис цієї величезної безлічі даних на магнітну стрічку зажадали упровадження комп'ютерної обробки результатів. Це відкрило іншу корисну сторону нових методів зондування - отримання і обробку числових (кодованих) зображень.

Сучасні методи дистанційного зондування поверхні Землі вільні від недоліків властивих традиційним методам, володіють об'єктивністю і оперативністю неприступними іншим методам збору інформації про природні ресурси Землі.

Для розуміння і правильного використовування, даних дистанційного зондування споживачу і інтерпретатору необхідно, принаймні, міні­мальне знання основ техніки зйомки і, перш за все, знання залежності спектральних яскравостей що цікавлять його об'єктів від частоти електромагнітного випромінювання, величин віддзеркалення, поглинання, пропускання, розсіяння електромагнітних хвиль вибраного діапазону на поверхні об'єкту і в атмосфері, а також проявів цих процесів в різних ландшафтних зонах Землі. При цьому необхідно звертати увагу на динаміку щорічної зміни ландшафту, ґрунтів, рослинності, і рельєфу, що вносяться в ландшафт антропогенними змінами. Нарешті, треба враховувати природні і техногенні перешкоди, що виникають при зйомці і спотворюючи спектральні сигнали об'єктів, а іноді і повністю маскуючи їх.

Засноване більш ніж на півстолітньому досвіді аерофотознімання і тематичному використовуванні її результатів дистанційне зондування широко  застосовується в географії, геології, гідрології, океанографії, сільському господарстві, метеорології, екології і т.п. З початку 70-х років нашого сторіччя дистанційне зондування Землі стало швидко розвиватися як єдиний багатодисциплінний напрям досліджень в науці і практиці.

Оцінка економічної ефективності застосування дистанційного зондування для дослідження Землі показує, що з різних галузей народного господарства і науки, галуззю в якій очікується отримання найбільшого ефекту, є сільське господарство. Унікальні особливості одержуваної при дистанційному зондуванні агроресурсів інформації дозволяють підняти інформаційне забезпечення процесу управління сільськогосподарським виробництвом на якісно новий рівень.

Досвід розвинутих країн свідчить про ефективність дистанційних досліджень Землі при інвентаризації, оцінці і контролі стану земельних угідь, контролі і оцінці стану сільськогосподарських культур по фазах вегетації, виявлення осередків ураження сільськогосподарських культур шкідниками і хворобами, прогнозі розвитку деградаційних процесів, прогнозі врожайності, контролі ходу сільськогосподарських робіт, контролі за станом меліоративних систем і водоймищ, картографуванні сільськогосподарських угідь і т.д.

Крім того в найближчому майбутньому, після розробки досконаліших космічних систем нового покоління, з більшою роздільною здатністю, дистанційні методи сприятимуть рішенню проблеми створення картографічних матеріалів для нової технології в землеробстві "охайного землеробства". Ця технологія має на увазі здійснення в різних частинах поля змінної дії (наприклад, внесення різних доз добрив і пестицидів) замість обробки поля як однорідного тіла.

Дистанційні методи зондування агроресурсів можуть і повинні стати робочим інформаційним методом. Отримання інформації при дистанційному зондуванні високо ефективно і легко піддається обробці, оскільки фіксується на магнітних носіях в цифровому вигляді і така інформація може оброблятися автоматично за допомогою сучасної обчислювальної техніки. І якщо традиційні методи дозволяють охопити обстеженнями 10-30% сільськогосподарських угідь, то дистанційними методами можна оцінити до 100% площ за один сезон.

Використовування дистанційного зондування дозволяє проводити кількісну і якісну оцінку стану ґрунтового покриву з необхідною періодичністю, одержувати інформацію з максимально можливою оперативністю, видавати своєчасні рекомендації по застосуванню регулюючих заходів.

Матеріали повторних зйомок однієї й тієї ж території дозволяють встановити трансформацію земель, що відбулася, зміна площ земельних угідь. А, застосовуючи сумісний аналіз різночасних знімків, наземних даних і фондової інформації можна виявити динаміку стану угідь і визначити напрям і швидкість негативних процесів.

Вибір видів приладів дистанційного зондування залежить від мети і задач досліджень, а також від фізичної природи самих приладів.

Прогрес в розвитку космічної індустрії, вимоги економічної ефективності і зміна ситуації в світі за останні десять років поступово зміщують направлення космічної діяльності з областей військового застосування і академічних досліджень в сферу рішення конкретних виробничих, екологічних і комерційних задач.

Поява космічних апаратів, що здійснюють зйомку поверхні Землі на регулярній основі, дає можливість проведення, як оперативної зйомки, так і накопичення обширних архівів даних дистанційного зондування Землі з космосу (космознімків). До теперішнього часу практично вся поверхня земної суші (і значна частина водної поверхні) зафіксована космічним зніманням за різних умов спостереження (пори року, часу доби, хмарності і т.д.)

Роздільна здатність сучасних сенсорів невійськового призначення досягає десятків сантиметрів, що дозволяє вирішувати задачі, здійснимі раніше тільки методами аерофотознімання або польовими дослідженнями.

Сучасна мультиспектральне космічне знімання дає унікальну можливість «бачити» одну і ту ж ділянку поверхні Землі в різних спектральних діапазонах (від ультрафіолетового до теплового і радіохвиль).

Оперативність отримання даних по заданому регіону може досягати декількох годин, починаючи з моментом ухвалення рішення про необхідність проведення робіт.

Оперативність і достовірність інформації, одержуваної на підставі аналізу даних дистанційного зондування Землі з космосу дозволяє на принципово новому рівні оптимізувати процеси ухвалення рішень і координації роботи регіональних органів управління.

Слід згадати про можливість спеціальній (замовлений) зйомці заданої території, якщо дані по досліджуваному регіону відсутні в архівах, або із тих або інших причин не задовольняють умовам поставленої задачі.

Економічна ефективність застосування даних дистанційного зондування (ДДЗ) визначається наступними чинниками (але не вичерпується ними):

• Дослідженню може бути піддана будь-яка точка земної кулі, включаючи труднодоступні і небезпечні регіони.
  
• Не вимагається надання наземного персоналу, організації польових робіт, експедицій, виділення додаткових ресурсів і т.д.
  
• Оперативність отримання даних і ефективна можливість організації контролю над станом регіону.
  
• Масштабність досліджень. Площа, що покривається одним знімком, може досягати десятків тисяч квадратних кілометрів. Наявність різночасових знімків одного регіону дозволяє досліджувати динаміку явища.
  
• Повна вартість робіт на 2-3 порядки нижче, ніж при традиційних методах дослідження.
  

Навряд чи можливо детально описати роль і важливість спостереження за поверхнею Землі - це і різні супутники, і кораблі багаторазового використовування, і орбітальні станції, і багато що інше. Кожна з цих систем, наповнених різними приладами і пристроями сприйняття, видає величезні потоки інформації. Оскільки число потенційних споживачів цієї інформації швидко зростає, представляється необхідним виконувати автоматичний аналіз спостережень за мінімальний час, злагоджений з терміновістю запитів.

Перелік областей, для яких вимагається виконувати орбітальні спостереження, можна було б продовжувати майже необмежено. В багатьох задачах виникає настійна необхідність автоматичної класифікації зображень.

Дійсно, якщо, наприклад, одержувач інформації цікавиться ходом зростання сільськогосподарських культур, а зображення полів закриті густою хмарністю, то немає значення аналізувати їх. І навпаки, якщо для споживача представляє інтерес хмарний покрив, то такі зображення містять важливі ознаки, і вони повинні бути йому направлені.

З вищевикладеного видно, що дистанційні методи зондування природних ресурсів мають ряд істотних переваг перед традиційними, а саме:

• більш високий ступінь інформативності,
  
• можливість проведення кількісної і якісної оцінки стану агроландшафтів з необхідною періодичністю,
  
• отримання оперативної інформації, обробці, що легко піддається, і дозволяє своєчасно видавати рекомендації по застосуванню регулюючих заходів,
  
• проводити спільний аналіз різночасних даних дозволяє виявити динаміку стану земельних угідь,
  
• визначити напрям і швидкість негативних процесів.
  

На сьогоднішній день для створення систем оперативної інформації про стан земельних ресурсів в Україні є всі умови, які базуються на існуючих системах наземних і аерокосмічних спостережень і методах дистанційного зондування.

Підвищене антропогенне навантаження на ґрунт приводить до прискорення зміни її головних складових частин, як в кількісному, так і в якісному відношенні, що сприяє деградації і дегуміфікації ґрунтів, зменшенню їх родючості. Таке положення, а також перехід до нових форм власності на землю  викликає необхідність оцінки її в стислі терміни.

В основі якісної оцінки ґрунтів повинен бути використаний кількісний підхід, що дозволяє розрізняти ґрунти не по назві, а по формалізованих показниках, що дає можливість повністю виключити вплив суб'єктивних чинників. Це дозволить порівнювати ґрунти по їх потенційній родючості і розробити методи управління ефективною родючістю.

Не дослідженим донині питанням є вплив на родючість характеру використовування земельних ресурсів залежно від культури землеробства і форм господарювання. Його вивчення дозволить порівняти різні (колективні, фермерські або приватні) господарства і дати необхідні рекомендації, у випадку якщо виявиться погіршення фізико-хімічних показників ґрунту.


Тема: ФІЗИЧНІ ОСНОВИ ДИСТАНЦІЙНОГО ЗОНДУВАННЯ

1. Електромагнітне випромінювання, електромагнітний спектр, джерела випромінювання

Розповсюдження енергії в просторі у вигляді хвиль або прямолінійного потоку світлових частинок фотонів - називають електромагнітним випромінюванням. Випромінювання і віддзеркалення земними об'єктами радіохвиль будь-якого діапазону - об'єктивно існуюча реальність, незалежно від наявності або відсутності створених людиною джерел і приймачів такого випромінювання.

Електромагнітним випромінювання може бути описано або специфічними хвильовими параметрами - швидкістю розповсюдження, довжиною хвилі і частотою, або в поняттях корпускулярної теорії як потік світлових квантів або фотонів, коли йдеться про світлове випромінювання. Подвійність природи електромагнітного випромінювання стає очевидною на прикладі сонячного світла. Доказом його хвильової природи служить явище інтерференції; наприклад, загальновідомі веселкові інтерференційні картини на тонких плівках мильного пухиря або розлитого по поверхні води масла. Корпускулярна природа світла виявляється у фотоелектронній емісії; наприклад, при попаданні світла на фотоелемент в ньому виникає електричний імпульс, який по величині пропорційний числу що потрапили на нього квантів світла, або фотонів.

Характер всіх електромагнітних хвиль однаковий. Вони розповсюджуються у вакуумі із швидкістю світла і відрізняються одна від одної власною частотою, довжиною хвилі і енергією, займаючи відповідне положення в електромагнітному спектрі. Що таке довжина хвилі , (визначається відстанню між двома сусідніми точками хвильового цугу, наприклад між двома найближчими мінімумами або максимумами коливання) і частота  (обернено пропорційна довжині хвилі і за визначенням рівна числу повних коливань в секунду) електромагнітного випромінювання ви знаєте з курсу фізики. Загальний спектр що зустрічається в природі електромагнітного випромінювання охоплює хвилі завдовжки від фемтометрів (1фм = 10^-15м.) до десятків кілометрів. Він безперервний і ділиться на декілька областей, або груп, випромінювання, інакше званих зонами або діапазонами. Межі між ними умовні. В природі головне джерело електромагнітній енергії - Сонце. Максимум сонячного випромінювання доводиться на 0,47 мкм.; в ультрафіолетовій частині воно різке убуває, а в інфрачервоній реєструється у вигляді широкої і пологої кривої. Сонячна енергія досягла поверхні Землі, проникнувши через її атмосферу, частково відображається, а частково поглинається поверхнею планети і розташованими на ній об'єктами.

Для дистанційного зондування використовують наступні групи випромінювання, або діапазони хвиль:

• ультрафіолетовий від 0,27 до 0,4 мкм;
  
• видимий, або світловий - від 0,4 до 0,78 мкм;
  
• ближній, або фотографічний інфрачервоний (ІЧ),- від 0,7 до 0,9 мкм;
  
• тепловий інфрачервоний - від 3,5 до 5,0 мкм і від 8,0 до 14 мкм;
  
• мікрохвильової - від 0,3 до 10см.
  

Зйомки у видимому і ближньому ІЧ - діапазонах (0,4-1,1 мкм) проводять звичайно пасивними методами:

• фотографічним,
  
• телевізійним,
  
• сканерним.
  

Радарні (активні) методи працюють в мікрохвильовій області випромінювання, створюваного штучним джерелом направленої дії.

Спектральні діапазони дистанційного зондування


Для дистанційного зондування дуже важливі відбивні і поглинаючі властивості різних матеріалів на поверхні планети і навіть одного і того ж матеріалу, але в різних станах: наприклад, здатність у вологому або сухому стані по-різному відображати і поглинати сонячну енергію.

Вдень поверхня Землі поглинає енергію сонячного проміння, яка перетворюється речовиною або матеріалом освітлюваних об'єктів в тепло. Гірські породи, ґрунти і поверхневі води нагріваються і віддають тепло в так званому тепловому діапазоні інфрачервоного (ІЧ) випромінювання у вигляді емітерного (вторинного теплового) випромінювання. При цьому енергія і спектр емітерного випромінювання, його інтенсивність і широта діапазону залежать від температури об'єкту, що випромінює тепло. Іноді його називають температурним випромінюванням об'єктів.

Для дистанційного зондування важливо те, що різні об'єкти на поверхні Землі нагріваються по-різному і по-різному віддають своє тепло, тобто мають різну емісію.


2. Взаємодія електромагнітних хвиль з атмосферою

Атмосфера є сумішшю газів, в якій зважені тверді і рідкі частинки речовини - від тонкого аерозолю до щільних хмар зі всіма можливими проміжними стадіями.

При проходженні через атмосферу електромагнітні хвилі взаємодіють з частинками пилу, диму, кристалами льоду, краплями води і т.п. При цьому процеси розсіяння і поглинання енергії зменшують інтенсивність сонячної радіації на поверхні Землі і міняють діапазон випромінювання.

Разом із загальним зменшенням інтенсивності випромінювання є ряд мінімумів - широких і вузьких смуг поглинання. Це смуги поглинання сонячної енергії атмосферним озоном, водяною парою, вуглекислим газом і киснем. Поглинання залежить від довжини хвилі випромінювання. Електромагнітні хвилі завдовжки менше 0,27 мкм повністю поглинаються озоном. Вони не проходять крізь атмосферу і не можуть бути використаний для дистанційного зондування поверхні Землі. Більш довгохвильове випромінювання (в оптичному діапазоні 0,4-5,5 мкм) проходить через атмосферу, і якщо розсіяння і поглинання енергії в ній не дуже велике, то випромінювання відбивається від поверхні Землі і може бути зареєстроване сенсорними системами. Атмосфера прозора для теплового випромінювання тільки в двох вузьких зонах, тому для дистанційного зондування використовують тільки два інтервали довжин хвиль: 3,5-5,0 мкм і 8-14 мкм, оскільки тільки в них може бути зареєстрований сканером потік емітерної енергії.

Вся решта теплового випромінювання Землі поглинається водяною парою, озоном, вуглекислим газом і метаном. Хвилі інших довжин інфрачервоного діапазону не можуть бути зареєстрований. У міру збільшення довжини хвилі випромінювання дія атмосфери зменшується, і вона стає практично прозорою для хвиль мікрохвильового діапазону. Це єдино можливий діапазон дії радарних методів зондування, що працюють з хвилями сантиметрової і дециметрової довжини.

Розсіяння електромагнітних хвиль в атмосфері, так само як і їх поглинання, залежить від довжини хвилі. Розсіяння світлового потоку відбувається унаслідок різноспрямованого віддзеркалення проходячого проміння маленькими або великими частинками: молекулами газу і центрами концентрації аерозолів (пилом, твердими частинками диму), а також краплями води. Вигляд і інтенсивність розсіяння залежать від співвідношення між довжиною хвилі випромінювання і розміром частинки, що відображає. Так, молекулами газів розсівається короткохвильова частина випромінювання, а аерозолями, розміри частинок в яких відповідають довжині хвилі, розсівається довгохвильова частина оптичного випромінювання.

Атмосферне розсіяння світла зменшує пряму сонячну радіацію і підвищує розсіяне, дифузне, випромінювання атмосфери. У принципі розсіяння в короткохвильовій частині спектру сильніше, ніж в довгохвильовій. Особливо сильно воно в голубій і ультрафіолетовій частинах спектру, тому небо має голубий колір. Розсіяння світла в цій частині спектру іноді називають небесним свіченням або голубим серпанком. Освітленість поверхні Землі визначається сукупністю прямої сонячної радіації і дифузного випромінювання атмосфери. Розсіяне свічення атмосфери грає дуже велику роль в освітленні затінених ділянок на поверхні Землі, які на кольорових плівках і в природі набувають голубого кольору - так званий серпанок, або вуаль. Практично у всіх частинах земної кулі спостерігається цей ефект молекулярного розсіяння світла, так само як в промислових районах - сірий серпанок аерозольного розсіяння.

Інтенсивність розсіяння сонячного випромінювання так само, як інтенсивність його поглинання, зростає з довжиною шляху променя в атмосфері. Цим визначається освітленість поверхні Землі, яка залежить від положення Сонця по відношенню до площини екватора і в першу чергу від висоти Сонця над горизонтом. Положення, або стояння, Сонця визначає спектр і інтенсивність потоку сонячної радіації, який відображається і поглинається елементами ландшафту. При проведенні зйомок переважно велика висота Сонця -  40° над горизонтом; при ній створюються кращі умови освітленості ландшафту, відмінності в кольорі і яскравості окремих його елементів стають більш чіткими, а тіньові контури рельєфу зменшуються до мінімуму. В деяких випадках, навпаки, низьке стояння над горизонтом створює кращі умови для проведення спеціальних, тематичних, зйомок. Тому вибір оптимальних умов аерокосмічних і наземних зйомок значною мірою залежить від конкретних топографічних умов району, мети зйомки, її методів, вирішуваних задачі і самі об'єкти дослідження.

Разом з процесами селективного розсіяння в атмосфері електромагнітних хвиль певної довжини (або частоти) відбувається інше, більш повне розсіяння світла в диму, тумані і хмарах, якщо розмір частинок на його шляху приблизно на порядок перевищує довжину світлової хвилі. Частинки таких розмірів однаково розсіюють електромагнітні хвилі будь-якої довжини, чому і здаються хмари білими, хоча краплі води в них забарвлення не мають.

Для дистанційного зондування вищеописані процеси дуже важливі. З одного боку, ними визначається ширина і інтенсивність спектру сонячного або штучного електромагнітного випромінювання, що досягає поверхні Землі. З другого боку, ними ж визначаються спектральні діапазони і інтенсивність потоків відображеного і емітерного (вторинного теплового) випромінювань, реєстрованих апаратурою. Тому залежність проходження електромагнітних хвиль крізь атмосферу від їх частотного діапазону повинна враховуватися як при проведенні зйомок, так і при обробці їх результатів.

Молекулярне або аерозольне, а частіше комбіноване розсіяння сонячного світла в атмосфері приводить до дифузного, розсіяного, випромінюванню в ній, має також різні частотні характеристики і що викликає її свічення. Це свічення атмосфери, або, як прийнято називати, серпанок або вуаль створює перешкоди в прийомі корисних сигналів апаратурою. Це приводить до спотворень сигналів від досліджуваних об'єктів, зменшенню контрастності і яскравості зображення ландшафту, погіршенню просторового дозволу. Іншими словами, перешкоди знижують технічні можливості знімальної апаратури. Щоб позбулися перешкоди, дифузне свічення атмосфери фільтрують, наприклад, за допомогою світлофільтрів або наперед вибирають такі спектральні діапазони для зйомки, в яких ці перешкоди будуть мінімальні.

В багатьох районах Землі, прихованих під постійним або тимчасовим суцільним або розрідженим хмарним покривом, дистанційне зондування Землі представляє велику проблему. Хмари непрозорі - краплі води поглинають і розсіюють всі електромагнітні хвилі менше 3 мкм. В таких районах можуть бути застосований тільки активні методи дистанційного зондування, засновані на мікрохвильовому випромінюванні.

Всі розглянуті вище приклади способів отримання даних в найважливіших для дистанційного зондування діапазонах довжин хвиль показують, як впливають на отримання спектральної характеристики об'єктів ландшафту процеси розсіяння і поглинання проміння в атмосфері залежно від довжини хвилі. Тому при плануванні зйомок необхідно враховувати не тільки частку відображеного, поглиненого і емітерного потоків енергії, висхідних від поверхні Землі, але і процеси взаємодії електромагнітних хвиль з атмосферою.

Таким чином, для отримання якісних результатів дистанційних зйомок необхідно брати до уваги багато чинників:

• стан атмосфери,
  
• висоту стояння Сонця,
  
• технічні параметри апаратури.
  

3. Взаємодія електромагнітного випромінювання з різними речовинами і середовищами на поверхні Землі.

Випромінювання, що йде від Сонця або штучного джерела у вигляді пучків або проміння електромагнітних хвиль (потоку енергії), вступає у взаємодію з речовиною або середовищем на поверхні Землі. Одна частина цього падаючого потоку енергії відповідно до властивостей поверхні речовини або середовища або направлений відображається, або розсівається. Інша частина випромінювання проникає всередину середовища і в ній заломлюється або відображається на граничних поверхнях, тобто на поверхнях розділу речовин, створюючих середовище. В тій чи іншій мірі електромагнітні хвилі взаємодіють з носіями зарядів в речовині (атомами або молекулами) і поглинаються ними (абсорбція).

Відповідно до закону збереження енергії загальна потужність відображеного, поглиненого, розсіяного і пропущеного потоків випромінювання повинна бути рівний потужності направленого на поверхню середовища загального потоку електромагнітних хвиль (сумарного потоку).

Віддзеркаленням називають повернення електромагнітного випромінювання від поверхні середовища без зміни частоти монохроматичних хвиль. Розрізняють направлене (дзеркальне) і дифузне (розсіяне) віддзеркалення.

Направлене віддзеркалення - це віддзеркалення без розсіяння, наприклад віддзеркалення променя світла від дзеркала. При повному дифузному (розсіяним) віддзеркаленні потужність або інтенсивність потоку відображеного випромінювання однакова на всіх напрямках. В природі звичайно розсіяне і дзеркальне віддзеркалення відбуваються одночасно. Таке віддзеркалення прийнято називати змішаним або комбінованим.

Коефіцієнт віддзеркалення, або відбивна здатність, визначається кількісним співвідношенням між відображеним і падаючим потоками електромагнітних хвиль. При комбінованому віддзеркаленні сумарний потік визначається як сума величин дзеркального і дифузного потоків відображеної енергії.

Більшість природних поверхонь не дає повного дифузного віддзеркалення. Потік відображеної від них енергії має, як правило, велику або меншу дзеркальну компоненту.

В метеорології віддзеркалення прийнято виміряти величиною альбедо, тобто віддзеркаленням вирівняних горизонтальних майданчиків, освітлених природним світлом. Інакше кажучи, альбедо - це відношення відображеного від поверхні потоку енергії до падаючому на неї потоку.

Розсіяння - це ослаблення направленого потоку випромінювання унаслідок відхилення напряму його падіння, але без поглинання енергії падаючого випромінювання або переходу світлового потоку в інші форми енергії.

Коефіцієнтом поглинання, або абсорбція, називають відношення величини поглиненого потоку енергії до величини падаючого потоку.

Емісія виникає унаслідок поглинання речовиною падаючого потоку енергії. Нагріте в результаті цього тіло випромінює вторинне тепло, тобто володіє тепловим випромінюванням.

Для правильного використовування можливостей вибраного діапазону електромагнітного випромінювання при дистанційному зондуванні місцевості важливо враховувати те, що вигляд і інтенсивність взаємодії між потоком сонячної радіації (або штучного випромінювання) і середовищем, на яке він падає, залежать від довжини хвилі випромінювання і речовини середовища. Спектр випромінювання і атомний і молекулярний склад речовини на поверхні Землі визначають діапазони, в яких електромагнітні хвилі відображатимуться, розсіватимуться або поглинатимуться речовиною на поверхні Землі, а також здатність тіла випромінювати вторинне тепло.