[理学]Lecture2 遥感电磁辐射基础.ppt

无选择性散射(Non-selective scattering) 发生在大气粒子的直径比波长大得多时。散射的特点时散射强度与波长无关，任何波长的散射强度相同 大气散射 散射类型与以下因素有关： ? 入射电磁波的波长； ? 气体分子、颗粒和水滴的大小 散射特征总结 散射强度遵循的规律与波长密切相关。在大气状况相同时，同时会出现各种类型的散射。 对于大气分子、原子引起的瑞利散射主要发生在可见光和近红外波段。波长超过1μm 后，瑞利散射的影响大大减弱，而米氏散射的影响逐渐超过瑞利散射。 大气中的云层、小雨滴等，由于直径较大，对不同波长产生不同散射作用。对于可见光而言只有无选择性散射发生 , 云层越厚无选择散射越强。云雾对红外线（0.76-15 ?m ）的散射主要氏米氏散射；对于微波而言，粒子的直径比微波波长小很多，则属于瑞利散射的类型，散射强度与波长四次方成反比，波长越长，散射强度越小。在这一条件下，微波探测便可以发挥优越性，将有最小散射、最大透射，而具有“穿云透雾”的能力。 大气窗口 电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射的透过率较高的波段 折射改变了太阳辐射的方向，并不改变太阳辐射的强度。 太阳辐射经过大气传输后，主要是反射、吸收和散射的共同影响衰减了辐射强度，剩余部分即为透过部分。 遥感传感器只能选择透过率较高的波段才有意义。 太阳辐射与大气窗口 大气窗口 0.1-30?m的太阳电磁辐射被各种大气成分吸收的状况（a） 在海平面测得的太阳辐射光谱（b） ? 0.3-1.3μm，即紫外、可见光、近红外波段。这一波段是摄影成像的最佳波段，也是许多卫星传感器扫描成像的常用波段。比如，Landsat 卫星的TM的1-4波段，SPOT卫星的HRV波段等。 1.5-1.8μm, 2.0-3.5μm，即近、短波、中红外波段，在白天日照条件好的时候扫描成像常用这些波段，比如TM的5、7波段等用以探测植物含水量以及云、雪或用于地质制图等。 3.5-5.5μm，即中红外波段，物体的热辐射较强。这一区间除了地面物体反射光谱反射太阳辐射外，地面物体也有自身的发射能量。如NOAA卫星的 AVHRR传感器用3.55-3.93μm探测海面温度，获得昼夜云图。 8-14μm，即远红外波段。主要来自物体热辐射的能量，适于夜间成像，测量探测目标的地物温度。 0.8-2.5cm至更长, 即微波波段，由于微波穿云透雾的能力，这一区间可以全天候工作。而且工作方式为主动遥感。其常用的波段为0.8cm，3cm，5cm, 10cm等等, 有时也可将该窗口扩展为0.05cm至300cm 波段。 主要的大气窗口光谱段 2.4 地面物体反射光谱 研究地物反射光谱的意义： 被动遥感在遥感探测中占重要地位，主要为反射太阳辐射 可准确识别地面目标 到达地面的太阳辐射能量（I）可分为三部分：反射（R）、吸收（A）、透射（T） 反射率： 反射能量与总入射能量的百分比 ?=（P?/P0）*100% 反射率大小与物体本身的性质和表面状况、波长、入射角等有关 三种反射状况：镜面反射、漫反射、方向反射 朗伯面：对于漫反射面，当入射照度一定时，从任何角度观察反射面，其反射亮度是一个常数，这种反射面称朗伯面 实际物体多数为方向反射，介于镜面和朗伯面间 反射 进入传感器的辐射组成 反射波谱： 研究地物反射率随波长的变化规律 识别地物 地物反射曲线的形态相差很大，表明反射率随波长变化的规律不同 健康植被的理想光谱曲线 植被的光谱曲线： 可分为三段： 0.4-0.76?m: 有一个小的反射峰，位于绿色波段（0.55 ?m ），两边（蓝、红）为吸收带（凹谷） 0.76-1.3 ?m: 高反射，在0.7 ?m处反射率迅速增大，至1.1处有峰值 1.3-2.5 ?m: 受植物含水量影响，吸收率增加，反射率下降，形成几个低谷 岩石：形态各异，没有统一的变化规律 土壤：没有明显的波峰波谷 土质越细反射率越高，有机质含量越高含水量越高，反射率越低 水体：反射主要在蓝绿波段，其它波段吸收都很强，近红外吸收更强 a:海水 b:混浊水 c:含有叶绿素的水 谢谢！ * 四、电磁波谱 概念：按照电磁波在真空中传播的波长或频率排列形成的一个连续谱带 电磁波区域划分（以波长为界）： 电磁波谱 波段 波长 无线电波 长波 中波和短波 超短波 3000以上 10-3000m 1-10m 微波 1mm-1m 红外波段 超远红外波段 远红外（热红外） 中红外 近红外 0.76-1000 μm 15-1000 μm 6-15 μm 3-6 μm 0.76-3μm ? 可见光 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫 0.38-0.76 μm