遥感原理与应用第二章--遥感的物理基础(下).ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,遥感技术系统组成,遥感的物理基础,第二章 遥感的物理基础,电磁波谱与电磁辐射,太阳辐射及大气对辐射的影响,地球的辐射与地物辐射,2.2.4,大气窗口,大气窗口,：电磁波在大气中传输过程中损耗较小，透射率很高的波段。,要获得地面的信息，必须在大气窗口中选择遥感波段。,常用遥感波段的特性,紫外线,（,ultraviolet or UV,）,波长范围为,0.010.4m,。,太阳辐射波长小于,0.3,m,的紫外线几乎都被吸收，只有,0.30.4,m,波长的紫外线部分能穿过大气层到达地面，且能量很少，并能使溴化银底片感光。,目前，,主要用于探测碳酸盐岩分布,。碳酸盐岩在,0.4m,以下的短波区域对紫外线的反射比其它类型的岩石强,;,另外，,水面飘浮的油膜比周围水面反射的紫外线要强烈，因此可用于油污染的监测。,紫外波段从空中可探测的高度大致在,2000m,以下，对高空遥感不宜采用。,红外线,红外线波长范围为,0.71000m,，为了实际应用方便，又将其划分为：,近红外（,0.73.0m,），,中红外（,3.06.0m,），,远红外（,6.015.0m,），,超远红外（,15.01000m,）。,近红外,在性质上与可见光相似，所以又称为光红外。这是因为在这个波段，来自太阳光的反射成分比来自地表的辐射成分要大的缘故，因此也称,反射红外,。,在遥感技术中采用摄影方式和扫描方式，接收和记录地物对太阳辐射的红外反射。在摄影时，由于受到感光材料灵敏度的限制，目前只能感测,0.761.3m,波长范围。近红外波段在遥感技术中也是常用波段。,中红外、远红外和超远红外,是产生热感的原因，所以又称为热红外。热红外波段，来自地表的辐射占有大部分的能量。,物体在常温范围内发射红外线的波长多在,340m,之间，而,15m,以上的超远红外线易被大气和水分子吸收。,在遥感技术中主要利用,315m,波段，更多的是利用,35m,和,814m,波段。,红外遥感是采用热感应方式探测地物本身的辐射（如热污染、火山、森林火灾等），所以工作时不仅白天可以进行，夜间也可以进行，能进行全天时遥感。,2.3,地球辐射与地物波谱,地球辐射可分为两个部分：短波（,0.32.5m,）和长波（,6m,以上）部分。地球表面平均温度,27,，地球辐射峰值波长为,9.66m,。地球辐射属于远红外波段。,上方平滑曲线代表黑体辐射,300K,时的能量分布曲线，下方不规则曲线代表地球表面的实测辐射能量分布曲线，上方黑体辐射曲线包罗了地球表面辐射能量分布曲线。,地球辐射的能量来源,太阳短波辐射和,地球内部热能,与地球热辐射直接相关联的是,地表的,热平衡,太阳短波辐射,地球内,部热能,受地球内部热,能影响的地温,受太阳辐射,影响的地温,地热平衡线,大气窗口和遥感波谱通道,地物波谱特征的概念,地物波谱特征是指各种地物各自所具有的电磁波特性（反射、发射、吸收、透射）。,例如植物的叶子之所以看到绿色是因为叶子中的绿素对太阳光中的蓝色和红色波长的光强烈吸收，而对绿色波长的光强烈反射的缘故。,当电磁辐射能量入射到地物表面上，将会出现三种过程：一部分入射能量被地物,反射,；一部分入射能量被地物,吸收,，成为地物本身内能或部分再发射出来，一部分入射能量被地物,透射,。根据能量守恒定律可得：,地物反射波谱特性,当电磁波从较稀疏的空气介质入射到较密介质时，将产生反射。依照界面的平滑程度不同，有镜面反射、漫反射和混合反射三种情况。,一般用反射率来表示地物反射能力。通常反射率定义为物体的反射能量与入射能量之比。即：,E,E,反射率高，在遥感图像上就越亮，反之则越暗。,因为波长不同，同一地物其反射率也不同。遥感中更常用的是光谱反射率。,光谱反射率：,地物在某波段的反射能量与该波段的入射能量之比,.,即,:,E,E,地物反射波谱特征,地物波谱反射率随波长变化而改变的特性称为,地物反射波谱特性。,地物反射特性曲线,：将地物的波谱反射率与波长的关系在直角坐标系中描绘出的曲线。通常以横坐标代表波长，纵坐标代表光谱反射率所作出的相关曲线来表示。,任何物体均有其自己独特的反射波谱曲线形态,。遥感图像的解译工作就是建立在这个基础上的。,-,曲线的形态、曲线波峰波谷的位波峰和波谷的高度、深度、宽度、斜率对称程度等,不同的地物 有不同电磁辐射特征 产生不同的形态波谱曲线,相同的地物 对不同的电磁波谱有不同的电磁辐射特征 产生不同形态的,波谱曲线,几类常见地物反射波谱特性,可见光波段,：,0.45m,附近 吸收谷,兰波段,0.55m,附近 反射峰,绿波段,0.67m,附近 吸收谷,红波段,近红外波段：,0.76m,处反射率迅速增大，形成一个爬升的“陡坡”,1.10m,附近有一个峰值，反射率最大可达,50%,，形成,植被的独有特征,短波红外波段：,1.5-1.9m,光谱区反射率增大,1.45m,、,1.95m,、,2.7m,为中心的水吸收带，受植,物含水量影响,植被,在一分钟间隔内两次测定同一麦田的反射率变化,大豆反射率变化范围,叶色素 细胞结构 水的含量,不同含水量砂土的反射波谱,2,、土壤,Soil reflectance:,#2 control=organic matter content,OM content,Vis,NIR,SWIR,具不同叶绿素浓度海水的反射波谱曲线,清澈湖水和混浊泥水的光谱反射特性曲线,3,、水体,Water reflectance,Very low reflectance,Water reflectance suspended sediments,Turbidity=Suspended sediment load,Blue,Green,Red,NIR,几种岩石的反射波谱曲线,4,、岩石,同物异谱,图像解译的困难,异物同谱,2.4,环境对地物光谱特性的影响,与地物的物理性状有关,。,与光源的辐射强度有关,。,与季节有关,。,与探测时间有关,。,与气象条件有关,。,2.4,人工辐射源,主要有微波辐射源和激光辐射源,微波辐射源,在微波遥感中常用的波段为,0.8,30cm,。由于微波波长比可见光、红外线波长要长。因此，在技术上微波遥感应用的主要是电学技术，而可见光、红外遥感应用则偏重于光学技术。,具有全天候全天时探测能力,是可见光与红外遥感所不能相比的。,微波对某些物质具有一定的穿透能力，能直接透过植被覆盖，对于冰、雪和土壤等表层覆盖物也有一定的穿透能力。,某些物质的光谱在微波波段有较大的差异。,激光辐射源,激光器发射光谱的波长范围较宽，短波波长可至,0.24um,以下，长波波长可至,1000um.,激光雷达使用脉冲激光器，它可精确测定卫星的位置、高度、速度等，也可测量地形、绘制地图、记录海面波浪情况，还可利用物体的散射性及荧光、吸收等性能监测污染和勘察资源。,