遥感原理与应用2遥感物理基础.ppt

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1、辽宁工程技术大学,测绘学院,遥感原理与应用,课程名称,主讲教师：董,山,E-mail: 公共： survey_ 个人： 摄影测量与遥感教研室,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,第二章 遥感物理基础,遥感物理基础,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,测绘学院,遥感物理基础,第二章 遥感物理基础 知识点： 本章主要内容: 掌握：概念：电磁波与电磁 电磁波基础 波谱、大气窗口、黑体、基 尔霍夫辐射定律 物体的发射辐射 遥感技术所用的主要电磁波 及其特性、物体发射、反射 光谱特征的特点

2、;大气对太阳 辐射的影响,了解：电磁波的特性 辽宁工程技术大学,传输的影响 遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,第二章 遥感物理基础 遥感的基础 w 能够根据收集到的电磁波来判断地物目标和自 然现象。 w 一切物体由于其种类、特征和环境条件的不 同，具有完全不同的电磁波反射或发射、辐射 特征。 w 遥感技术主要是建立在物体反射或发射电磁波 的原理之上的。,遥感物理基础,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院, 2-1 电磁波基础 本节主要内容: 电磁波的定

3、义 电磁波的特性 电磁波谱 遥感应用的电磁波波谱段,遥感物理基础电磁波基础,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院, 2-1 电磁波基础 电磁波的定义,电磁波（Electromagnetic Wave)：在真空或,物质中通过电磁场的振动而传输电磁能量的波。 光波、热辐射、微波、无线电波等都是由振源 发出的电磁振荡在空间的传播。,遥感物理基础电磁波基础,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,遥感物理基础电磁波基础, 2-1 电磁波基础 电磁波的定义 Elect

4、romagnetic radiation,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院, 2-1 电磁波基础 电磁波的特性 电磁波具有波粒二象性，即波动性和粒子性。 光的波动性形成了光的干涉、衍射、偏振等现象 电磁波是一种横波，电场和磁场的振动方向是相 互垂直的，且垂直于波的传播方向。,遥感物理基础电磁波基础,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院, 2-1 电磁波基础 电磁波的特性 电磁波的波长（wavelength) 和频率f （frequency) 及波速v（

5、velocity）之间的关系： vf 电磁波在真空中以光速c(=2.998108m/s）传 播，不需要媒质也能传播，与物质发生作用时会 有反射、吸收、透射、散射等，并遵循同一规律。,遥感物理基础电磁波基础,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院, 2-1 电磁波基础 电磁波谱 定义 将电磁波在真空中传播的波长或频率按递增 或递减顺序排列制成的图表叫做电磁波谱 依次为： 射线X射线紫外线可见光红 外线微波无线电波。,遥感物理基础电磁波基础,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 , 2-1

6、电磁波及电磁波谱,电磁波谱,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院, 2-1 电磁波及电磁波谱 遥感应用的电磁波波谱段,v,紫外线：波长范围为0.010.38m，太阳光,谱中，只有0.30.38m波长的光到达地面， 且能量很小。 主要用于探测碳酸盐岩的分布和油污染的监测。 由于大气层中臭氧对紫外线的强烈吸收和散射作 用，通常探测高度在2000米以下。,遥感物理基础电磁波及电磁波谱,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院, 2-1 电磁波及电磁波谱 遥感应用的电磁波波谱段,v,

7、可见光：波长范围：0.380.76m，人眼对,可见光有敏锐的感觉，是遥感技术应用中的重 要波段。 尽管大气对它也有一定的吸收和散射作用，它仍 是遥感成像所使用的主要波段之一。在此波段 大部分地物都具有良好的亮度反差特性，不同 地物在此波段的图像易于区分。,遥感物理基础电磁波及电磁波谱,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院, 2-1 电磁波及电磁波谱 遥感应用的电磁波波谱段 v红外线：波长范围为0.761000m，根 据性质分为近红外、中红外、远红外和 超远红外。 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

8、、 火山 、 森林火灾 等），所以不仅白天可以进行，夜间也 可进行，能进行全天时遥感。,遥感物理基础电磁波及电磁波谱,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,长三角的“热岛”,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院, 2-1 电磁波及电磁波谱 遥感应用的电磁波波谱段,v微波：波长范围为1,mm1 m，穿透性,好，不受云雾的影响，所以能进行全天 时全天候的遥感探测。 另外，微波对某些物质具有一定的穿透能 力，能直接透过植被、冰雪、土壤等表 层覆盖物。,遥感物理基础电磁波及电磁波谱,遥感原理与应用 PDF

9、文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,遥感物理基础物体的发射辐射, 2-2 物体的发射辐射 本节主要内容: 黑体辐射 太阳辐射 一般物体的发射辐射,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院, 2-2 物体的发射辐射 黑体辐射 概念的引入：,n n,温度高于绝对零度的物体，均有发射电磁波 的能力。 遥感技术中，物体的电磁波发射强度是以 “发射率”为量度的，而发射率又以“黑体”作为 基准。,遥感物理基础物体的发射辐射,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版

10、本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院, 2-2 物体的发射辐射 黑体辐射 黑体（Blackbody） ：,n n,定义：入射的全部电磁波被完全吸收，既无反 射也没有透射的物体。 自然界中，黑体是不存在的。黑色的烟煤其吸 收吸收系数为99%，因而被认为是最接近黑体 的自然物质。恒星和太阳的辐射也被看作是接 近黑体辐射的辐射源。,遥感物理基础物体的发射辐射,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院, 2-2 物体的发射辐射 黑体辐射 基尔霍夫辐射定律（Kirchhoff s law of radiation ） ：,n,一定温度下的

11、物体，对某一波长的电磁波辐 射的吸收能力和发射能力相对应。吸收能力越 强，发射能力也越强。,遥感物理基础物体的发射辐射,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,遥感物理基础物体的发射辐射, 2-2 物体的发射辐射 黑体辐射 黑体辐射特性：,n n n,辐射能量与温度的4次方成正比 辐射能量的峰值波长随温度的 增加向短波方向移动 每根曲线彼此不相交，温度越 高，辐射能量越大,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院, 2-2 物体的发射辐射 太阳辐射（Solar

12、Radiation）,n n,太阳辐射是地球上生物、地球大气运动的能 源，也是被动式遥感系统中遥感器接收信息的 主要来源。 太阳送到地球的能量约估计为17.3 1016J/s 。 太阳可以被看作是近似5762K的黑体。由于太 阳辐射总能量的46%集中在0.4-0.76m之间的 可见光波段，所以太阳辐射一般称为短波辐射。,遥感物理基础物体的发射辐射,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院, 2-2 物体的发射辐射 一般物体的发射辐射 发射率（emissivity）：,n n,物体的光谱发射能量与同一条件下黑体发射能 量之比，称为

13、发射率。 发射率随物质的介电常数、表面的粗糙度、温 度、波长、观测方向等条件变化，取0到1之间 的值。,遥感物理基础物体的发射辐射,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院, 2-2 物体的发射辐射 一般物体的发射辐射 地物发射波谱 n 地物的发射率随波长变化的规律，称为地物的 发射光谱。 n 地物发射率的不同是红外遥感技术的重要依据。,遥感物理基础物体的发射辐射,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院, 2-2 物体的发射辐射 一般物体的发射辐射 地物发射波谱

14、曲线 ：,n n,同种地物，因发射的电磁波波长不同，发射率 也不同。某物体电磁波的发射率随波长而变化 的曲线，称为该物体的发射波谱曲线。 不同物体，由于他们的物质结构不同，发射波 谱曲线的特征也不同，可以根据该曲线特征来 识别地物（尤其是地质体）的性质。,遥感物理基础物体的发射辐射,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院, 2-2 物体的发射辐射 一般物体的发射辐射 地物发射波谱曲线 ：,遥感物理基础物体的发射辐射,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院, 2

15、-2 物体的发射辐射 一般物体的发射辐射 地物发射光谱特征的特点： n 任何温度大于AZ的物体，都能发射红外线和微 波，高温物体，还能发射可见光；,n n n n,T恒定时，物体吸收和发射的电磁波波长一致； 任何物体发射红外线的强度与温度有关，而发射 微波的差别与物体性质有关； 不同性质的物体具有不同的发射波谱曲线； 一般而言，粗糙的物体发射系数较大。,遥感物理基础物体的发射辐射,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,遥感物理基础物体的反射辐射, 2-3 物体的反射辐射 本节主要内容: 地物的反射类别 地物的光谱反射特性 地

16、物反射光谱特性的测量,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,遥感物理基础物体的反射辐射, 2-3 物体的反射辐射 地物的反射类别 地物对电磁波的反射有三种形式： n 镜面反射 (mirror reflection) n 漫 反 射 (diffuse reflection) n 方向反射 (directional reflection),遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,遥感物理基础物体的反射辐射, 2-3 物体的反射辐射 地物的反射类别 镜面反射 (m

17、irror reflection) w 反射能量集中在一个方向，反射角=入射角 i r 镜面反射 如果界面相对入射波长而言非常光滑 （ 界面粗糙度），则反射是镜面的。,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,遥感物理基础物体的反射辐射, 2-3 物体的反射辐射 地物的反射类别 漫 反 射 (diffuse reflection) w 整个表面都均匀地向各向反射 入射光，各方向反射亮度相同。 w 从空间对地面观察时，对于 平面地区，并且地面物体均匀 分布，可以看成漫反射；,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory

18、Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,遥感物理基础物体的反射辐射, 2-3 物体的反射辐射 地物的反射类别 方向反射 (directional reflection) w 由于地形起伏和地面结构的复杂性，往往在某 些方向上反射最强烈，这种现象称为方向反射。 对于地形起伏和地面 结构复杂地区，为方向反 射。,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,遥感物理基础物体的反射辐射, 2-3 物体的反射辐射 地物的光谱反射特性 反射率（reflectivity）： w 物体反射的辐射能量P占总入射能量P0的百分 比，称为反

19、射率 ： P = 100% P0 w 不同物体的反射率不同，这主要取决于物体本 身的性质（表面状况），以及入射电磁波的波 长和入射角。利用反射率可以判断物体的性质,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,遥感物理基础物体的反射辐射, 2-3 物体的反射辐射 地物的光谱反射特性 w 地物光谱反射率随波长变化而改变的特性 称之为地物反射光谱特性。 w 将地物光谱反射率与波长的关系在直角坐 标系中描绘出的曲线称为地物反射光谱曲 线（以波长为横坐标，反射率为纵坐标）,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用

20、版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,遥感物理基础物体的反射辐射, 2-3 物体的反射辐射 地物的光谱反射特性 w 不同地物在不同波段反射率存在差异：雪、 沙漠、湿地、小麦的光谱曲线 w 任何同类地物的反射光谱具有相似性，但 也有差异性。并且地物的光谱特性具有时 间特性和空间特性。,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,遥感物理基础物体的反射辐射, 2-3 物体的反射辐射 地物的光谱反射特性 w 同一物体的波谱曲线反映出不同波段的不 同反射率，将此与遥感传感器的对应波段 接收的辐射数据相对照，可以得到遥感数 据与对应地物的

21、识别规律。 w 任何物体的反射性质是揭示目标本质的最 有用信息。,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,同一地物的光谱反射特性,w 春小麦在不同生长阶段的波谱特性曲线,花期,黄叶期 灌浆期 乳熟期 土壤,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,不同地物的光谱反射特性,w 四种地物的反射光谱特性曲线,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,不同地物的光谱反射特性,w 四种植物的反射光谱特性曲线,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,不同地物的光谱反射特性,w 植被反射波谱曲线,不

22、同 树 种,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,不同一地物的光谱反射特性 w 城市道路、建筑物的波谱特性曲线,各种道路的波谱特性,各种建筑物顶的波谱特性 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,不同地物的光谱反射特性,w 土壤反射波谱曲线,不同质地土壤反射光谱曲线,由于土 壤反射波谱 曲线呈比较 平滑的特,征，所以在 不同光谱段 的遥感影像 上，土壤的 亮度区别不 明显。,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,不同地物的光谱反射特性,w 水体反射波谱曲线,不同叶绿素浓度的海水反射光谱曲线,水体的反射主要在蓝绿,光波段

23、，其他波段吸收都很 强，特别到了近红外波段， 吸收就更强，所以水体在遥 感影像上常呈黑色。但当水 中含有其他物质时，反射光 谱曲线会发生变化。水中含 泥沙时，由于泥沙散射，反 射率峰值出现在黄红区。水 中含叶绿素时，近红外波段 明显抬升，这些都成为影像 分析的重要依据。,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,不同地物的光谱反射特性,w 岩石反射波谱曲线,岩石的反射波,谱曲线无统一的特 征，矿物成分、矿,物含量、风化程度、 含水状况、颗粒大,小、表面光滑程度、 色泽等都会对曲线 形态产生影响。,几种岩石的反射波谱曲线,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用

24、版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院, 2-3 物体的反射辐射 影响地物反射率变化的因素 w 太阳位置：太阳高度角和方位角； w 传感器位置：传感器的观测角和方位角； w 地理位置：地理景观；海拔高度；大气透明度 等都不同； w 地物本身的变异：如植物病害，如图； w 地物的含水量，如图 w 时间的变化，如图 w 植物生长期的变化，如图 w 各种随机因素的影响，如图,遥感物理基础物体的反射辐射,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院, 2-3 物体的反射辐射 不同健康状况的松树反射特性曲线,遥感物理基础物体的反射辐射,遥感原

25、理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院, 2-3 物体的反射辐射 不同含水量（湿度）的砂土的反射波谱特性曲线,遥感物理基础物体的反射辐射,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院, 2-3 物体的反射辐射 新雪和陈雪的反射特性曲线,遥感物理基础物体的反射辐射,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院, 2-3 物体的反射辐射 油松和白蜡在 不同生长期的 反射特性曲线,遥感物理基础物体的反射辐射,遥感原理

26、与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院, 2-3 物体的反射辐射 在一分钟间隔 内两次测定同 一麦田的反射 率曲线,遥感物理基础物体的反射辐射,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,遥感基础知识物体的反射辐射, 2-3 物体的反射辐射 应用地物波谱特征需要注意的问题 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 具有一定宽度的曲带。 大豆的反射 特性曲线,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工

27、程技术大学,测绘学院, 2-3 物体的反射辐射 应用地物波谱特征需要注意的问题 地物存在“同物异谱”和“异物同谱”现象。 “同物异谱”是指同一类型的地物，具有不同 的波谱特征； “异物同谱”是指不同类型的地物具有相同的 波谱特征。,遥感基础知识物体的反射辐射,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,遥感物理基础物体的反射辐射, 2-3 物体的反射辐射 地物反射波谱特性的测量 地物波谱复杂性-遥感数据的不确定性 w 地物波谱特性的特点和影响的因素，决定了地 物波谱特性的复杂性，遥感传感器所获取的数 据的不确定性。 在进行遥感图象

28、解译的时候，要充分认识地物波 谱特性的复杂性，减少外界因素的影响； 为提高定量遥感精度，需要通过大量的地面样本 分析建立先验知识，确定遥感模型的约束条件,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,遥感物理基础物体的反射辐射, 2-3 物体的反射辐射 地物反射波谱特性的测量 目的 w 选择遥感波谱段、验证和设计遥感传感器 的依据； w 为遥感数据大气校正提供参考标准； w 建立地物的标准波谱数据，为计算机图像 自动分类和分析提供光谱数据，为遥感图 像的解译提供依据。,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro

29、试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,遥感物理基础物体的反射辐射, 2-3 物体的反射辐射 地物反射波谱特性的测量,方法,w 实验室测量,w 野外测量,仪器,u,分光光度计,u 光谱仪,u 摄谱仪 下图是在长江三峡实地测得的光谱：,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,岩石的波谱特性曲线,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,草的波谱特性曲线,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,遥感物理基础大气对电磁波传输的影响, 2-4 大气对电磁波传输的影响 本节主要内容: 地

30、球 大气 大气对电磁波传输过程的影响 大气窗口及透射分析,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,遥感物理基础大气对电磁波传输的影响, 2-4 大气对电磁波传输的影响 地球 大气 在太阳发射辐射、地物发射辐射和 地物反射辐射的过程中，辐射都与地球大 气发生相互作用，从而地球大气对电磁辐 射有很大的影响。,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,遥感物理基础大气对电磁波传输的影响, 2-4 大气对电磁波传输的影响 地球大气 大 气 成 分,遥感原理与应用 PDF

31、 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,遥感物理基础大气对电磁波传输的影响, 2-4 大气对电磁波传输的影响 地球 大气 大气结构 w 地球大气层包围着地球，大气层没有一个 确切的界限，它的厚度一般取1000公里。,w,大气在垂直方向上可分为对流层、平流 层、电离层和大气外层。,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,大气结构,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,遥感物理基础大气对电磁波传输的影响, 2-4 大气对电磁波传输的影响 大气对电磁波传输过程的

32、影响 吸收、散射及反射作用 w 可见光波段：引起电磁波衰减的主要原因 是分子散射。 w 紫外、红外与微波区：引起电磁波衰减的 主要原因是大气吸收。,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,遥感物理基础大气对电磁波传输的影响, 2-4 大气对电磁波传输的影响 大气对电磁波传输过程的影响 大气的反射 w 大气对太阳辐射的反射作用主要是水蒸气 造成的。影响最大的就是云。 w 其影响程度与云量和云的厚度有关。 w 选择无云的天气接收遥感信号。,遥感原理与应用 PDF 文件

33、使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院, 2-4 大气对电磁波传输的影响 大气对电磁波传输过程的影响 大气的吸收 w 大气对太阳辐射的吸收作用主要是臭氧、二氧 化碳和水蒸气造成的。 w 大气吸收的影响主要是造成遥感影像暗淡。 w 由于大气对紫外线有很强的吸收作用，现阶段 遥感中很少用到紫外线波段。 w 在可见光波段范围内，大气分子吸收的影响很 小，主要是散射引起衰减。,遥感物理基础大气对电磁波传输的影响,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院, 2-4 大气对电磁波传输的影响 大气对电磁

34、波传输过程的影响 大气的散射 w 概念：电磁波在传播过程中遇到小微粒而使传 播方向发生改变，并向各个方向散开。,遥感物理基础大气对电磁波传输的影响,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院, 2-4 大气对电磁波传输的影响 大气对电磁波传输过程的影响 大气的散射 实际工作中，通常把散射分为以下三种类型 w 瑞利散射( Rayleigh scattering) 。 w 米氏散射( Mie scattering ) w 无选择性散射( nonselective scattering ),遥感物理基础大气对电磁波传输的影响,遥感原理与

35、应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院, 2-4 大气对电磁波传输的影响 大气对电磁波传输过程的影响 大气的散射 w 瑞利散射( Rayleigh scattering) 概念：当大气中粒子的直径比波长小得多时 (a1/10)发生的散射。 由大气中的原子和分子引起（氮、二氧化碳等） 散射强度与波长的四次方成反比。波长越短，散 射越强。,遥感物理基础大气对电磁波传输的影响,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,遥感物理基础大气对电磁波传输的影响, 2-4 大气对电磁波传

36、输的影响 大气对电磁波传输过程的影响 大气的散射 w 瑞利散射( Rayleigh scattering) 瑞利散射对可见光的影响较大，而对红外的影响 很小，对微波基本没有影响。,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,解释：,无云的晴天，天空为什么呈现蓝色？ 朝霞和夕阳为什么都偏橘红色？,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,遥感物理基础大气对电磁波传输的影响, 2-4 大气对电磁波传输的影响 大气对电磁波传输过程的影响 大气的散射 w 米氏散射( Mie scattering ) 当大气中粒子的直

37、径与辐射的波长相当时(a ) 发生的散射。 由大气中的微粒引起（烟、尘埃、气溶胶等）。 散射强度与波长的二次方成反比。,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,遥感物理基础大气对电磁波传输的影响, 2-4 大气对电磁波传输的影响 大气对电磁波传输过程的影响 大气的散射 w 米氏散射( Mie scattering ) 大气中云、雾等悬浮粒子的大小与 0.76-15 m的红外线的波长差不多，因 此，潮湿天气云、雾对红外线的米氏散射 是不可忽视的。,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽

38、宁工程技术大学,测绘学院,遥感物理基础大气对电磁波传输的影响, 2-4 大气对电磁波传输的影响 大气对电磁波传输过程的影响 大气的散射 w 无选择性散射( nonselective scattering ) 当大气中粒子的直径比波长大得多时(a)发生的 散射。 散射强度与波长无关。 解释：云雾为什么通常呈现白色？ 阴天不利于可见光遥感。,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院, 2-4 大气对电磁波传输的影响 大气对电磁波传输过程的影响 大气的散射 w 影响：强度不大，从遥感数据角度分析，太阳 辐照到地面又反射到传感器的过程中

39、，二次通 过大气，传感器所接收到的能量除了反射光还 增加了散射光。这二次影响增加了信号中的噪 声部分，造成遥感影像质量的下降。,遥感物理基础大气对电磁波传输的影响,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,遥感物理基础大气对电磁波传输的影响, 2-4 大气对电磁波传输的影响 大气 窗口 及 透射 分析,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,遥感物理基础大气对电磁波传输的影响, 2-4 大气对电磁波传输的影响 大气窗口及透射分析 大气窗口 ：Atmospheri

40、c Window 通常我们把太阳辐射通过大气层时较少被反射、 吸收和散射的那些透射率较高的波段，称为大 气窗口。 遥感器只能用大气窗口的电磁波段获取地面信 息。,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,遥感物理基础大气对电磁波传输的影响, 2-4 大气对电磁波传输的影响 大气窗口及透射分析 大气窗口 ：Atmospheric Window 0.3 1.15m 部分紫外、红外，全部可见光窗 口。主要是反映地物对太阳光的反射。这个窗 口对电磁波的透射率达90%以上。通常采用摄影 或扫描的方式在白天感测、收集目标信息成像。,遥感原理

41、与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,遥感物理基础大气对电磁波传输的影响, 2-4 大气对电磁波传输的影响 大气窗口及透射分析 大气窗口 ：Atmospheric Window,1.3 2.5m,近红外窗口。它们的透射,率都近80%。大气窗口白天夜间都可应 用，是以扫描的成像方式感测、收集目标 信息，主要应用于地质遥感。,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,遥感物理基础大气对电磁波传输的影响, 2-4 大气对电磁波传输的影响 大气窗口及透射分析 大气窗口 ：At

42、mospheric Window 3.5 5.0m 中红外窗口。通过这个窗口的可 以是地物反射光谱，也可以是地物发射光谱， 属于混合光谱范围。中红外窗口应用很少，用 来探测高温目标。目前只能用扫描方式。,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,遥感物理基础大气对电磁波传输的影响, 2-4 大气对电磁波传输的影响 大气窗口及透射分析 大气窗口 ：Atmospheric Window 8 14m 热红外窗口。这个窗口属于地物的 发射波谱。是常温下热辐射能量最集中的波 段 ，所以对遥感地质有用。目前主要是利用扫 描仪和热辐射计来获得

43、地物发射的电磁波信息。,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,遥感物理基础大气对电磁波传输的影响, 2-4 大气对电磁波传输的影响 大气窗口及透射分析 大气窗口 ：Atmospheric Window,1.0mm 1m,微波窗口。这个窗口属于发射光,谱范围。遥感中常采用被动式遥感（微波辐射 测量）和主动式遥感，前者主要测量地物热辐 射，后者是用雷达发射一系列脉冲，然后记录 分析地物的回波信号。,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,本章重点内容 电磁波基础

44、 电磁波及其特性、电磁波谱、遥感应用的电磁波波谱段 物体的发射辐射 黑体、基尔霍夫辐射定律、地物发射光谱特征的特点 物体的反射辐射 地物的光谱反射特性、影响地物反射率变化的因素 大气对电磁波传输的影响 大气对电磁波传输过程的影响、大气窗口、遥感常采用 的窗口,遥感物理基础知识回顾,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,辽宁工程技术大学,测绘学院,本章思考题 2-1 遥感的基础是什么，其特点体现在哪些 方面？ 2-2 遥感应用的电磁波波谱段。 2-3 地物波谱特性主要受哪些的因素影响。 2-4 何谓大气窗口？列出用于从空间对地面 遥感的大气窗口的波长范围？,遥感物理基础思考题,遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,测绘学院 辽宁工程技术大学,遥感物理基础预习内容 下章预习内容 主要知识点: 遥感传感器 主要 卫星遥感系统 遥感 图像的特征 遥感原理与应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,