[工学]Rs第2章遥感讲义.ppt

2.2 太阳辐射及大气对辐射的影响 2、大气散射对太阳辐射的 影响 辐辐射在传传播过过程中遇到 小微粒使传传播方向改变变， 并向各个方向散开，称之 为为散射。 散射现现象的实质实质 是电电磁 波在传输传输 中遇到大气微粒 而产产生的一种衍射现现象。 Date 1 2.2 太阳辐射及大气对辐射的影响 大气散射有三种情况： 1） 瑞利散射（图2.15） 是指当大气中粒子的直径比波长长小的多时时 发发生的散射。 这这种散射的特点是散射强度与波长长的四次 方成反比，即波长长越长长散射越弱， Date 2 2.2 太阳辐射及大气对辐射的影响 2）米氏散射 是指当大气中的粒子的直径与辐辐射 的波长长相当时发时发 生的散射。 特点是散射强度与波长的二次方成 反比，并且散射在光线向前方向比 向后方向更强，方向性比较明显。 潮湿天气对米氏散射影响较大。 图2.16 Date 3 2.2 太阳辐射及大气对辐射的影响 3)无选择性散射 是指当大气中的粒子的直径比波长大的多 时发生的散射。 特点是散射强度与波长无关，也就是说在 符合无选择性散射的条件的波段中，任何 波长的散射强度相同 Date 4 散射造成太阳辐射的衰减，但是散射强度遵循的 规律与波长密切相关。 瑞利散射主要发生在可见光和近红外波段 米氏散射从近紫外到红外波段都有影响，当波长 进入红外波段时，米氏散射的影响超过瑞利散 射。 微波的波长比粒子的直径要大的多，属于瑞利散 射类型，有最小散射，最大透射，而被称为具 有穿云透雾的能力。 Date 5 2.2 太阳辐射及大气对辐射的影响 2.2.3 大气窗口及透射分析 1、 折射现象 电电磁波穿过过大气层时层时 ，除发发生吸收和散射 外，还还出现传现传 播方向的改变变，即发发生折射 。 Date 6 2.2 太阳辐射及大气对辐射的影响 2、大气的反射 电电磁波传传播过过程中，若通过过两种介质质 的交界面，还还会出现现反射现现象 . 削弱有效信号. Date 7 2.2 太阳辐射及大气对辐射的影响 3、大气窗口 通常把电磁波通过大气层时较少被反射 、吸收或散射的，透过率较高的波段称 为大气窗口。 Date 8 2.2 太阳辐射及大气对辐射的影响 1） 紫外、可见光、近红外波段（0.31.3m）：摄影成像的 最佳波段 landsat TM14 spot卫星的HRV波段 2）近、中红外波段（1.51.8m和2.03.5m）：白天日照 条件好时扫描的常用波段。 TM5、7波段等，用以探测 植物含水量以及云、雪，或用与地质制图。 3）中红外波段（3.55.5m）包括太阳的通透反射光、通透 地面物体发射的热辐射能量。 NOAA卫星的AVHRR传感器用 3.553.93探测海面温度，获得昼夜云图。 4）远红外波段（814m）主要通透地物的热辐射能量，适于 夜间成像。 5）微波波段（0.82.5CM）穿透能力强，可以全天候成像，是 主动遥感方式。RADARSAT的卫星雷达影象，常用的波段为 0.8 CM，3 CM，5 CM，10 CM。甚至可以到0.05300 CM。 Date 9 2.2 太阳辐射及大气对辐射的影响 4、大气透射的定量分析 对于可见光、近红外：30%被大气反射 ，17%被吸收，22%被散射。到达地面的 总能量仅占太阳辐射的31%。 Date 10 2.3 地球的辐射与地物波谱 2.3.1 地球辐射与地球辐射的分段特征 2.3.2 地物波谱特性与常见地物类型的波谱 特征 2.3 地球的辐辐射与地物波谱谱 Date 11 2.3.1 地球辐射与地球辐射的分段特征 1、地球的辐射源 1）地球辐辐射的概念 地球辐射的概念：地球表面和大气电磁辐射 的总称。 看图2.20，比较太阳辐射与地球辐射。 2.3 地球的辐辐射与地物波谱谱 Date 12 (太阳短波辐射)(地球自身长波辐射) Date 13 2）地球辐辐射的作用 地球辐射的作用：地球辐射是被动遥感中 传递地物信息的载体。装载在航空航天平 台上的遥感器，接收来自地球辐射携带的 地物信息，经过处理，形成遥感图象。 Date 14 Date 15 2、地球辐射的分段特征： 0.32.5m（主要在可见光与近红外波段） ，地表以反射太阳辐射为主，地球自身的辐射 可以忽略。 2.56.0m（主要在中红外波段），地表反 射太阳和地球自身的热辐射均为被动遥感的辐 射源。 6.0m以上的热红外波段，地球自身的热辐射 为主，地表反射太阳辐射可以忽略不记。 2.3 地球的辐辐射与地物波谱谱 Date 16 地球辐射分段特性的意义： 1）可见光与近红外波段遥感图象上的信息来自地 物反射特性。 2）中红外波段遥感图象上既有地表反射太阳辐射 的信息，也有地球自身的热辐射的信息。 3）热红外波段遥感图象上的信息来自地物本身的 辐射特性。 2.3 地球的辐辐射与地物波谱谱 Date 17 2.3.2、地物波谱特性与常见地物 类型的波谱特征 在可见光与近红外波段，地物自身的热辐射几乎 可以忽略，我们所获取的信息主要以地物反射 的太阳辐射为主 到达地表的能量=反射能量+吸收能量+透射能量 2.3 地球的辐辐射与地物波谱谱 Date 18 2.3.2、地物波谱特性与常见地物 类型的波谱特征 1、地物波谱特性 地物波谱的概念 地物波谱谱特性 作用 2.3 地球的辐辐射与地物波谱谱 Date 19 Date 20 地物的电磁波响应特性随电磁波长改变而变化 的规律，称为地物波谱。地物波谱是电磁辐 射与地物相互作用的结果。 不同的物质反射、透射、吸收、散射和发射电 磁波的能量是不同的，它们都具有本身特有 的变化规律，表现为地物波谱随波长而变的 特性，这些特性叫做地物波谱特性. Date 21 不同电磁波段中地物波谱特性 1）可见光和近红外波段中地物波谱特性 表现为反射与吸收。 2）远红外波段中地物波谱特性表现为地 物热辐射。 3）微波波段中：主动遥感中地物波谱特 性表现为地物后向散射。被动遥感中地物 波谱特性表现为地物微波辐射。 2.3 地球的辐辐射与地物波谱谱 Date 22 2、物体反射类型 太阳光通过大气层照射到地球表面，地物会发生 吸收、透射和反射作用，反射后的短波辐射一 部分为遥感器所接收。 反射率定义：地面物体反射的能量占入射总能量的百分比 。 地物反射率计算公式为： =P/P0*100% 2.3 地球的辐辐射与地物波谱谱 Date 23 物体反射类型 根据地表目标物体表面性质的不同，物体 反射大体上可以分为三中不同的类型： 1）镜镜面反射 2）漫反射(郎伯面) 3）实际实际 物体的辐辐射(非郎伯面) 2.3 地球的辐辐射与地物波谱谱 Date 24 Date 25 (理想状态) 如果入射光线是平行光线,则只有在反射波射 出的方向上才能测到电磁波,其他方向上没 有. Date 26 Date 27 反射能量在各方向上都有,且其亮度小于镜面 反射的亮度. (郎伯面) Date 28 Date 29 实际地物的反射介于镜面反射与漫反射之间, 与入射反射的方位角和天顶角有关系. Date 30 了解物体反射类型的意义： 1）遥感器获取的辐射亮度与物体反射类 型密切关联。辐射亮度既与辐射入射方位 角和天顶角有关，也与反射方向的方位角 与天顶角有关 2）在遥感器成像时间选择上，应避免中 午成像，防止在遥感图象上形成镜面反射 。 2.3 地球的辐辐射与地物波谱谱 Date 31 定义：可见光至近红外波段上地物反射率 随波长的变化规律。 表示方法：一般采用二维几何空间内的曲 线表示，横坐标表示波长，纵坐标表示 放射率。 地物反射波谱 Date 32 2.3 地球的辐辐射与地物波谱谱 Date 33 常见地物类型波谱特征（植被、水体、土壤、岩石 ） 2.3 地球的辐辐射与地物波谱谱 Date 34 Date 35 Date 36 清水和混水的波谱反射率对照 Date 37 Date 38 Date 39 地物波谱曲线的作用： 物体波谱曲线形态，反映出该地物类型在 不同波段的反射率，通过测量该地物在不 同波段的反射率，并以此与遥感传感器获 得的数据相对照，可以识别遥感影象中的 同类地物。 2.3 地球的辐辐射与地物波谱谱 Date 40 Date 41 应用地物波谱特征需要注意的问题： 1)绝大部分地物的波谱值具有一定的变幅 ，它们的波谱特征不是一条曲线，而是具 有一定宽度的曲线。 思考： 岩石存在不同程度的风化，岩石表 面附着物（土壤、湿度、低等植物等）的 不同，它们的波谱值也相应的产生了变化 。地物识别中如何避免这些因素影响？ 2.3 地球的辐辐射与地物波谱谱 Date 42 2）地物存在着“同物异谱”与“异物同谱 ”的现象 。 思考：相同类型的两个