《遥感原理》PPT课件

本 讲 主 要 介 绍遥 感 的 物 理 基 础 ，包 括 大 气 对 太 阳 辐射 的 影 响 、 大 气 窗口 的 概 念 、 地 物 反射 太 阳 光 谱 的 特 性 、地 物 的 热 辐 射 、 地物 的 电 磁 波 特 性 、地 物 与 微 波 的 作 用机 理 、 典 型 地 物 的光 谱 曲 线 。 波 长 范 围 为 0.010.38 m，太 阳 光 谱 中 ， 只 有 0.30.38 m波长 的 光 到 达 地 面 ， 对 油 污 染 敏 感 ，但 探 测 高 度 在 2000 m以 下 。波 长 范 围 ： 0.380.76 m，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 。波 长 范 围 为 0.761000 m，根 据 性 质 分 为 近 红 外 、 中 红 外 、 远红 外 和 超 远 红 外 。波 长 范 围 为 1 mm1 m， 穿 透性 好 ， 不 受 云 雾 的 影 响 辐 射 通 量 :单 位 时 间 内 通 过 某 一 面 积 的 能 量 ， =dW/dt。 辐 射 通 量 密 度 （ E） ： 单 位 时 间 内 通 过 单 位 面 积 的 辐 射 能 量 。 辐 照 度 （ I） ： 被 辐 射 的 物 体 表 面 上 的 辐 射 通 量 。 辐 射 出 射 度 （ M） ： 辐 射 源 物 体 表 面 单 位 面 积 上 的 辐 射 通 量 。 辐 射 亮 度 （ L） ： 假 定 有 一 辐 射 源 呈 面 状 ， 向 外 辐 射 的 强 度随 辐 射 方 向 而 不 同 ， 则 L定 义 为 辐 射 源 在 某 一 方 向 ， 单 位 投 影表 面 ， 单 位 立 体 角 内 的 辐 射 通 量 。斯 忒 藩 玻 尔 兹 曼 定 律 ：（M ）（ T ）维 恩 位 移 定 律 ： 黑 体 辐 射 光 谱 中 最 强 辐 射 的 波 长（ max） 与 黑 体 绝 对 温 度 （ T ） 成 反 比 。 n太 阳 辐 射 到 达 地 表 后 ， 一 部 分 反 射 ， 一 部 分 吸 收 ， 一 部分 透 射 ， 即： 到达地面的太阳辐射能量反射能量吸收能量透射能量n地 表 反 射 的 太 阳 辐 射 成 为 遥 感 记 录 的 主 要 辐 射 能 量 。n一 般 而 言 ， 绝 大 多 数 物 体 对 可 见 光 都 不 具 备 透 射 能 力 ，而 有 些 物 体 如 水 ， 对 一 定 波 长 的 电 磁 波 则 透 射 能 力 较 强 ，特 别 是 0. 450. 56m的 蓝 绿 光 波 段 。 一 般 水 体 的 透 射 深 度可 达 10 20 m， 清 澈 水 体 可 达 100 m的 深 度 。n地 表 吸 收 太 阳 辐 射 后 具 有 约 300 K的 温 度 ， 从 而 形 成 自 身的 热 辐 射 ， 其 峰 值 波 长 为 9.66 m， 主 要 集 中 在 长 波 ， 即6 m以 上 的 热 红 外 区 段 。地 物 在 不 同 波 段 的 反 射 率 是 不 同 的 。反 射 率 是 可 以 测 定 的 。反 射 率 也 与 地 物 的 表 面 颜 色 、 粗 糙 度 和 湿 度 等 有 关 。地 物 的 反 射 光 谱 曲 线 ： 反 射 率 随 波 长 变 化 的 曲 线 。 不 论 入 射 方 向 如 何 ， 其 反 射 出 来 的 能 量 在 各 个 方 向 是一 致 的 。 一 般 地 物 的 反 射 近 似 漫 反 射 ， 但 各 个 方 向 反 射 的能 量 大 小 不 同 。 波长(nm)大气上界太阳辐照度海平面太阳辐照度太阳光谱辐照度 从 地 面 到 大 气 上 界 ， 大 气 的 结 构 分 层 为 ： O 2吸收带0.2m，0.155 m最强O 3吸收带0.20.36 m，0.6 mH 2O吸收带0.50.9 m , 0.952.85 m，6.25 mCO 2吸收带1.352.85 m, 2.7 m,4.3 m,14.5 m尘埃吸收量很小 概 念 ：大 气 窗 口 波 段 透 射 率 /% 应 用 举 例紫 外 可 见 光近 红 外 0.3 1.3 m 90 TM1-4、 SPOT的HRV近 红 外 1.5 1.8 m 80 TM5近 -中 红 外 2.0 3.5 m 80 TM7中 红 外 3.5 5.5 m NOAA的 AVHRR远 红 外 8 14 m 60 70 TM6微 波 0.8 2.5cm 100 Radarsat 由 于 微 波 的 波 长 较 长 ， 因 而 散 射 相 对 较 小 ，在 大 气 中 衰 减 少 ， 对 云 层 、 雨 区 的 穿 透 能 力 较 强 ，基 本 不 受 烟 、 云 、 雨 的 限 制 。 对 于 热 带 雨 林 地 区更 有 意 义 。 微波传感器的波长分辨率比较低，是由于其波长较长，衍射现象显著的缘故。同时，观察精度和取样速度往往不能协调。 这 一 特 性 可 以 用 来 探 测 隐 藏 在 林 下 的 地 形 、 地 质 构造 、 军 事 目 标 以 及 埋 藏 在 地 下 的 工 程 、 矿 藏 、 地 下 水等 。 电 磁 波 通 过 介 质 时 ， 部 分 被 吸 收 ， 强 度 要 衰 减 。 微 波 对 于 海 水 特 别 敏 感 ， 其 波 长 很 适 合 于 海面 动 态 情 况 （ 海 面 风 、 海 浪 等 ） 的 观 测 。 植 被 的 反 射 波 谱 曲 线 规 律 性 明 显 而 独 特 ， 主 要 分 三 段 ： 可 见光 波 段 有 一 个 小 的 反 射 峰 ， 两 侧 有 两 个 吸 收 谷 ； 在 近 红 外 波 段 有一 个 反 射 的 “ 陡 坡 ” ， 至 1.1微 米 附 近 有 一 峰 值 ； 在 中 红 外 波 段反 射 率 大 大 下 降 ， 形 成 几 个 低 谷 。 植 被 在 上 述 基 本 特 征 下 因 植物 种 类 、 季 节 、 病 虫 害 影 响 等 不 同 仍 有 细 部 差 别 。