遥感原理和应用 第一章电磁波及遥感物理基础.ppt

遥感原理和应用 刘丹丹 第一章电磁波及遥感物理基础 1 遥感的概念 2 电磁波和电磁波谱 3 物体的发射辐射 1)黑体辐射 2)太阳辐射 3)大气对辐射的影响 4) 一般物体的发射 辐 射 5)地球发射 4 地物的反射辐射 1)地物的反射类别 2)光谱反射率以及 地物的反射光谱特性 3) 影响地物光谱反射率变 化的因素 5 地物波谱特性的测定 1)地物波谱特性的概念 2) 地物波谱特性的测定原 理 3)地物波谱特性的测定步骤 遥感概念的理解 遥感:遥远的感知,是在不直接接触的情况下,对目标或自然现象远距离探测和感知的一种技术.一般指的是电磁波遥感. 全球昼夜温差 98年长江洪水的遥感监测 （雷达与TM影象的复合） 北京地区4米遥感影图（美国SPACE IMAGE 公司的IKONOS卫星） 电磁波 :根据麦克斯韦电磁场理论,变化的电场能够在它的周围引起变化的磁场,这个变化的磁场又在较远的区域内引起新的变化电场,并在更远的区域内引起新的变化磁场.这种变化的电场和磁场交替产生,以有限的速度由近及远在空间内传播的过程称为电磁波. 电磁波的特点：波粒二象性，波动性和粒子性 波动性形成了光的干涉，衍射，偏振现象 电磁波谱 不同的电磁波由不同的波源产生．如果按照电磁波在真空中传播的波长递增（或频率递减）的顺序排列，就能得到电磁波谱图． 1.2.2 太阳辐射 太阳常数:就是指在日地平均距离处垂直于太阳光线的平面上，在单位时间内单位面积上所接收到的太阳辐射能。 1.36×1000瓦每平方米． 太阳光谱辐照度指投射到单位面积上的太阳辐射通量密度，该值随波长不同而异。太阳表面发出的连续光谱，近似于5800。K的黑体辐射。而且由于太阳大气的吸收，光谱辐照度按波长的分布具有不连续性，这种太阳光谱中的吸收线称为“夫琅和费谱线”。这些吸收谱线与太阳大气中的化学成份一一对应。如在波长为5892A处的吸收线对应于钠原子的吸收。图2.7显示了太阳辐射能量的分布情况，比较大气上界和海平面上的太阳辐照度，可见由于地球大气的吸收，在红外波段形成若干个吸收带。 太阳辐照度分布曲线 1.2.3　大气对辐射的影响 １地球大气 组成：不变成分　（氮．氧．氩．二氧化　　　碳．氦．） 　　　可变成分　（甲烷．氢．水蒸汽．液态和固态水．盐粒．尘烟） 垂直分布： 大气层中的温度分布和铅直分层 大气层中的温度分布和铅直分层 1.对流层(troposphere) 厚度：0—12km（低纬17—18km，高纬8—9km；夏季高于冬季） 对流层的主要特点： 集中了80%以上的大气质量和几乎全部的水汽 温度随高度的升高而降低，平均每100m降低0.65℃ 具有强烈的对流(convection)与乱流(turbulence)运动 气象要素(meteorological element)的水平分布很不均匀 .平流层(stratosphere) 厚度从对流层顶向上，一直到55km左右为平流层。这一层集中了大气中的大部分臭氧，空气密度很小。 气温随高度而升高；平流层顶气温可达-3 —-17℃ 空气以水平运动为主，气流运行平稳，没有强烈的对流 水汽和尘埃很少，很少有云，透明度好 4.热层(thermosphere) 从中间层顶向上，到大约800km左右为热层（又称热成层、暖层）。其主要特点有： 气温随高度而升高；300km处气温可达1000℃，顶部可高达2000℃ 空气在强烈的太阳紫外线与宇宙射线作用下处于高度电离状态，故又称为电离层（ionosphere） 5.散逸层 ( exosphere) 热成层以上为外层（又称散逸层），是大气圈与星际空间的过渡带。其主要特点有： 空气非常稀薄 空气质点的运动速度很快，受到的地球引力很小，可逃逸到星际空间 ２．大气对太阳辐射的吸收，散射，辐射作用 太阳辐射穿过大气层时，大气分子对电磁波的某些波段有吸收作用。吸收作用使辐射的能量转变为分子的内能，从而引起这些波段太阳辐射强度的衰减，甚至某些波段的电磁波完全不能通过大气。 氧气：小于0.2 μm