第二讲 遥感的物理基础 (nxpowerlite)

第二讲 遥感的物理基础主要内容 ：v 电磁波与电磁波谱v 太阳辐射及大气对辐射的影响v 地物的光谱特性v 彩色原理林业遥感教学组林业遥感教学组一 电磁波与电磁波谱v电磁波的概念电磁波的概念由振源发出的电磁振荡，如光波、热辐射、微波、无线电波等。林业遥感教学组林业遥感教学组一 电磁波与电磁波谱v电磁波的特点电磁波的特点1. 电磁波遵守波的反射、折射、散射等规律；2. 与机械波相比，电磁波能够在真空中传播，速度等于光速 (31010cm/s) ；3. 具有时、空周期性（用波动公式解释）；4. 具有波粒二象性。 波函数图解林业遥感教学组林业遥感教学组一 电磁波与电磁波谱v电磁波谱电磁波谱1. 概念 ：按电磁波波长的长短（或频率的大小），依次排列而成的图。2. 排序 ：无线电波 (又可分为长波、中波、短波、超短波)，微波，红外线，可见光，紫外线， X射线， 射线。林业遥感教学组林业遥感教学组一 电磁波与电磁波谱v遥感常用的电磁波段遥感常用的电磁波段1. 紫外线：波长范围为 0.010.4m ，主要用于探测碳酸盐岩分布。2. 可见光：波长范围为 0.40.76m ，是鉴别物质特征的主要波段，因此是遥感中最常用的波段。3. 红外线：波长范围为 0.761000m ，主要利用 35m、 814m 波段，具有全天时性，应用于热污染、火山、森林火灾等方面。4. 微波：波长范围为 1mm1m ，具有穿透性、全天时性，发展潜力大。林业遥感教学组林业遥感教学组一 电磁波与电磁波谱v电磁辐射源电磁辐射源太阳辐射自然辐射源地球的电磁辐射微波辐射源人工辐射源 激光辐射源林业遥感教学组林业遥感教学组二 太阳辐射及大气对辐射的影响v太阳辐射太阳辐射1. 概念 ：太阳发出的能量（电磁波辐射） 太阳辐射分布曲线图主讲主讲 ： 林辉林辉 2005.9 林业遥感教学组林业遥感教学组二 太阳辐射及大气对辐射的影响v太阳辐射太阳辐射2. 太阳辐射与传感器的关系：传感器在天底方向所接收到的辐射是两次通过大气而受到衰减的太阳辐射。一次是太阳辐射从大气外界通过倾斜路径到达地面（包括太阳直接辐射和天空光形式的散射辐射）；二次是到达地面的太阳辐射经过地物的反射，垂直向上又一次经过大气。林业遥感教学组林业遥感教学组二 太阳辐射及大气对辐射的影响太阳辐射与传感器的关系太阳辐射与传感器的关系林业遥感教学组林业遥感教学组二 太阳辐射及大气对辐射的影响v大气成分大气成分1. 气体： N2、 O2、 H2O、 CO、 CO2、 N2O、 CH4、 O3 (主要 )2. 固态、液态悬浮微粒：尘埃、冰晶、水滴等林业遥感教学组林业遥感教学组二 太阳辐射及大气对辐射的影响v大气对太阳辐射的影响大气对太阳辐射的影响1. 吸收作用：大气分子吸收电磁波的某些波段，造成这些波段的太阳辐射强度衰减。林业遥感教学组林业遥感教学组二 太阳辐射及大气对辐射的影响v大气对太阳辐射的影响大气对太阳辐射的影响2. 散射作用：太阳辐射与大气相互作用，使太阳辐射的传播方向改变，偏离原来的轨道。林业遥感教学组林业遥感教学组二 太阳辐射及大气对辐射的影响v大气窗口大气窗口1. 概念：把通过大气而较少被反射、吸收或散射的透射率较高的电磁辐射波段称为大气窗口。2. 主要的大气窗口：0.3 mm - 1.1 mm UV, visible, reflected IR1.5 mm - 1.8 mm Reflected IR2.0 mm - 2.4 mm Reflected IR3.0 mm - 5.0 mm Thermal IR8.0 mm - 14.0 mm (below ozone layer) Thermal IR10.5 mm - 12.5 mm (above ozone layer) Thermal IR 0.6 cm Microwave林业遥感教学组林业遥感教学组二 太阳辐射及大气对辐射的影响v大气窗口大气窗口林业遥感教学组林业遥感教学组三 地物的光谱特性v地物波谱地物波谱1. 概念：地物的电磁波响应特性随电磁波波长改变而改变的规律，称为地物波谱 。2. 意义：遥感识别地物的基础 ，其原理是不同地物的电磁波响应不同。 林业遥感教学组林业遥感教学组三 地物的光谱特性v地物波谱地物波谱3. 地物波谱的特征：可见光与近红外波段：反射与吸收远红外波段：热辐射主动遥感：后向散射微波波段被动遥感：微波辐射林业遥感教学组林业遥感教学组三 地物的光谱特性v常见的地物类型波谱特征常见的地物类型波谱特征林业遥感教学组林业遥感教学组三 地物的光谱特性v常见的地物类型波谱特征常见的地物类型波谱特征1. 植被的波谱特征 ： 可见光波段：在 0.45 mm附近（ 蓝 色波段）有一个吸收谷，在 0.55 mm附近（ 绿 色波段）有一个反射峰， 在 0.67 mm附近（ 红 色波段）有一个吸收谷； 近红外波段：从 0.76 mm处 反射率增大，形成一个爬升的陡坡，至 1.1 mm附件 产 生一个峰 值 ，反射率可达 50，形成植被的独有特征； 中红外波段： 1.5-1.9 mm 区间反射率增大，在1.45 mm 、 1.95 mm 、 2.7 mm 为中心的附件区间受到绿色植物含水量的影响，反射率下降，形成低谷。林业遥感教学组林业遥感教学组三 地物的光谱特性绿色植物的波谱曲线绿色植物的波谱曲线 林业遥感教学组林业遥感教学组三 地物的光谱特性v常见的地物类型波谱特征常见的地物类型波谱特征2. 土壤的波谱特征 ： 在自然状态下，土壤表面的反射曲线比较平滑，没有明显的反射峰和吸收峰 ； 在干燥条件下，土壤的波谱特征主要与土壤有机质和成土矿物有关。林业遥感教学组林业遥感教学组三 地物的光谱特性土壤的波谱曲线土壤的波谱曲线林业遥感教学组林业遥感教学组三 地物的光谱特性v常见的地物类型波谱特征常见的地物类型波谱特征3. 水的波谱特征 ： 纯水的反射主要在蓝、绿波段，大部分太阳辐射被吸收 ； 在自然条件下，水中含有的物质不同，其波谱也各不相同。林业遥感教学组林业遥感教学组三 地物的光谱特性水的波谱曲线林业遥感教学组林业遥感教学组三 地物的光谱特性v地物波谱的测定地物波谱的测定仪器：地物辐射仪 美国ASD公司生产的地物辐射仪 林业遥感教学组林业遥感教学组三 地物的光谱特性v地物波谱的测定地物波谱的测定实例 1：杉木树种在不同方向上的波谱特征 林业遥感教学组林业遥感教学组三 地物的光谱特性v地物波谱的测定地物波谱的测定实例 2：针叶树种和阔叶树种的波谱特征 林业遥感教学组林业遥感教学组三 地物的光谱特性v遥感影像及其对应的地物波谱遥感影像及其对应的地物波谱 林业遥感教学组林业遥感教学组影象立方体光谱反射曲线四 彩色原理v彩色原理彩色原理自然届中的物体对入射光有不同的选择性吸收和反射能力，从而显示出不同的颜色。林业