遥感物理基础结课作业

<1>天空晴朗时，对于0.4-14微米的所有波长，在野外利用不同波段的遥感设备观测理想的常温黑体和同等温度的灰体表面，观测到的黑体表面的数值总比灰体的大吗？为什么？答：不一定。0.4-14微米的波段包括可见光波段、反射红外波段、中红外波段、远红外波段和热红外波段。在可见光、反射红外波段，即0.4-3um，由于观测的是常温下的黑体和灰体，对它们探测的是它们反射的外部照射的入射辐射，只有黑体是朗伯体，会发生漫反射，而灰体是发生方向反射，所以在某些方向上观测到的黑体表面的数值比灰体大，但在另外的一些方向上观测到的数值则有可能是灰体的比黑体的大；而在中、远红外和热红外波段，即3-14um，尽管存在反射外部照射的入射辐射，但这部分已经比较小了，而且随着波长的增大，外部的入射辐射减小，到热红外波段，这部分可以忽略不计了，另外，还存在观测物体的自身发射，这部分在观测中所占比重很大，不可忽略，而黑体在发射和反射方面的本领都比灰体强，所以尽管黑体在反射时是漫反射，灰体是方向反射，在中、远红外和热红外波段，同一常温下的黑体表面观测的数值比灰体大。<2>在同样的光照和大气环境下，利用8-14微米波段的红外测温仪测量空旷地面上两个物体的亮度温度。该波段范围内总的比辐射率高的物体总是拥有高的亮温吗，为什么？答：物体的比辐射率是指物体的辐射出射度F与同温度下黑体的辐射出射度EF的比值，即：£ =渗工，可以理解为发射率，数值等于吸收率；亮温是亮度温度的入，tE入,T简称，是指当一个物体的辐射亮度与某一黑体的辐射亮度相等时，该黑体的物理温度就是该物体的亮温。在题中波段里，存在基尔霍夫定律，它表明：任何物体的辐射出射度F和其吸收率A之比都等于同一温度下的黑体辐射出射度E，与物体的性质及种类无关，且有公式卜=E，而比辐射率数值上等于吸收率，所以比辐射率高的物体A 入T入,T吸收率也高，而辐出度与吸收率的比值只与温度和波长有关，那么比辐射率高的物体辐射出射度也高，而且增加的比例也相同，即物体的辐射亮度增加了，那么与之相等的黑体辐射亮度也增加了，则该辐射亮度值的黑体对应的温度也比较高。所以该波段范围内总的比辐射率高的物体总是拥有高的亮温。<3>以植被为例，叙述地物波谱特性的影响因素。答：以植被而言，在可见光和近红外波段光谱特性有明显的差别。在可见光波段，影响波谱特性的因素主要是叶子所含的色素，含的色素种类与反射峰和反射谷一一对应，而且大部分辐射被吸收，小部分被反射，故反射率都很低，并有反射峰和反射谷存在，光谱形状也有很大差别；在近红外波段范围内，反射率的大小与植被叶片细胞结构和含水量有关，故在这个波段范围内，光谱形状相类似，在0.76-1.3um段，反射率大小取决于叶片细胞结构，叶片细胞越紧实，反射率越高，而且叶片细胞结构使得在这个波段吸收率很小，形成了一个反射率很高的反射平台，而在1.3-2.6um范围内，则主要是水分含量影响了辐射反射率，这个波段里的大部分入射辐射都是被水吸收了，尤其在水的吸收带1.4um、1.9um和2.6um处吸收作用最强，形成了几个反射波谷，而这个波段总体而言，它的反射率比反射平台的反射率低。由此，可以推知，影响地球表面各种物体在可见光、近红外波段的反射波谱特性的因素，主要有物体表面的色泽、粗糙度、表面含水量及风化程度、物体自身结构等。<4>由此，可以推知，影响地球表面各种物体在可见光、近红外波段的反射波谱特性的因素，主要有物体表面的色泽、粗糙度、表面含水量及风化程度、物体自身结构等。1、 空间分辨率(spatialresolution):充满传感器IFOV内的地面面积，也称作地面基本元素或地面单元。2、 光谱分辨率(SpectralResolution)：探测器在波长方向上的记录宽度，又称波段宽度。光谱分辨率被严格定义为仪器在达到50%光谱响应时的波长宽度。3、 时间分辨率(TemporalResolution):对某个地区观测度，等于两次连续观测间的时间间隔，取决于轨道参数和传感器幅宽。4、 辐射分辨率(RadiationResolution):传感器对辐射强度变化的敏感程度。基本上，它对应于噪声等效功率差。有时候，也指传感器整个的量化水平。遥感上的辐射分辨率 被定义为把一个像元量化值提高一个单位所需要的能量。<5>分别叙述遥感数据的空间、光谱、时间和辐射分辨率所对应的物理含义。答：遥感数据的空间分辨率是指充满传感器IFOV(瞬时视场角)内的地面面积，也称作地面基本元素或地面单元，即遥感器能分辨的最小地面面积；光谱分辨率是指探测器在波长方向上的记录宽度，又称波段宽度，被严格定义为仪器在达到50%光谱响应及以上时的波长宽度；时间分辨率是指对某个地区观测度，等于两次连续观测间的时间间隔，取决于轨道参数和传感器幅宽；辐射分辨率则指传感器对辐射强度变化的敏感程度，即遥感上的辐射分辨率被定义为把一个像元量化值提高一个单位所需要的能量。<6>雷达图像有哪几种几何特点，分别说明其原理。斜距图像比例失真：雷达测量的是斜距，雷达回波信号的间隔直接与相邻地面特征的斜距成正比。导致目标点间的相对距离与目标间的地面实际距离并不保持恒定的比例关系，图像产生不均匀崎变。透视收缩：有地形起伏时，面向雷达一侧的斜坡在图像上被压缩，而另一侧则延长。由于透视收缩，导致前坡的能量集中，显得比后坡亮，即透视收缩会使图像中面向雷达倾斜的地物特征出现压缩的现象。当坡度垂直于雷达波束时透视收缩达到极点。此时，局部入射角为0，山底、斜坡和山顶同时成像，并因此在图像上处于同一位置。对于给定的坡度，可以通过增加入射角来减小透视收缩现象。当入射角达到90度的时候，透视收缩现象可以消除（但又会带来严重的阴影）。顶底位移：是透视收缩的一种极端情况，它发生在入射角小于局部地形倾斜角时。当斜坡上部的反射能量先于下部到达时，位置会发生颠倒。对于遥感图像，顶底位移在小的入射角更易发生。雷达阴影：有地形起伏时，背向雷达的斜坡往往照不到，产生阴影。在影像上，雷达阴影发生在高目标背部的下部。当影像没有注明照射方向时，雷达阴影是个很好的指示器。由于入射角随着从近端到远端逐渐增大，地形照面变得更倾斜，因此，雷达阴影主要在远距离方向产生。可以从雷达阴影中获取场景的信息，例如目标物的高度。<7>目前遥感反演地表温度的方法有哪些，其原理是什么？答：单通道法。多通道法（分窗法）。单通道多角度法。多通道多角度法原理：根据辐射方程的反演方法。通过利用卫星接收地表的电磁辐射来反算地表温度。为了对辐射传输方程进行简