第二章电磁波谱和物体波谱特性.ppt

1.1 电磁波 电磁辐射的反射 反射：电磁辐射与物体作用后产生的次级波返回原来的介质，这种现象称反射。该次级波便称之为反射波（辐射）。 反射率：物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比。 物体反射分类 散射 散射：辐射传播中，碰到小粒子向四面八方散去，电磁波强度和方向发生各种变化的现象。 比如说晚上在外面打开手电会看见光柱，按理说手电不对着你的眼睛，光线不会自己拐弯钻进你的眼睛，那你怎么会看见光柱呢？那是因为手电光被小尘埃阻挡并反射到四面八方，一部分反射到你的眼睛里。 电磁波的偏振（极化） 可见光 波长范围大约为400nm(紫色)~700nm(红色)，可见光谱中的各种颜色成分大致属于如下的波长区间： 红：620~760nm 橙：590~620nm 黄：560~590nm 绿：500~560nm 青：470~500nm 蓝：430~470nm 紫：380~430nm 红外波段 波长范围0.76~1000μm，遥感所用波段如下： 微波 波长范围1mm到1m，可进一步划分为若干不同频率(波长)的波段：(1GHz=109Hz) 各种电磁波的特点 电磁波的度量 辐射能量（W）：电磁辐射的能量，单位：J 辐射通量（Φ）：单位时间内通过某一面积的辐射能量，Φ=Dw/dt，单位是w 辐射通量密度（E）：单位时间通过单位面积上的辐射能量，E=d Φ/ds，单位：w/m2，S为面积 辐照度（I）：被辐射物体表面单位面积上的辐射通量，I=E=d Φ/ds，单位：w/m2，S为面积 辐射出射度（M ）：辐射源物体表面单位面积上的辐射通量，M=E=d Φ/ds，单位：w/m2，S为面积 辐射亮度（L）：面状辐射源在某一方向，单位 投影表面，单位立体角内辐射通量，即 单位：w/sr·m2 2.1 太阳辐射 遥感辐射源：能够产生电磁辐射的物体。 分类： 人工辐射源：雷达（被动遥感） 天然辐射源：太阳、地球（主动遥感） 地球辐射 地球辐射的分段特性 0.3-2.5微米波段(主要在可见光与近红外波段)，地表以反射太阳辐射为主，地球自身的辐射可忽略。 2.5-6.0微米波段(主要在中红外波段)，地表以反射太阳辐射和地球自身的热辐射，均为被动遥感的辐射源。 6.0微米以上的热红外波段，地球自身的热辐射，地表反射太阳辐射可忽略。 人工辐射源 人为发射具有一定波长的波束，接收地物回射、反射的信号，从而探知地物和物距 微波辐射源0.8-30cm：具有全天时、全天候探测能力；对某些物质具有穿透能力；某些物质在微波波段性质差异很大。 用于主动式遥感（雷达探测） 第三节 大气对太阳辐射的影响 3.1 大气分层与组成 3.2 大气对太阳辐射的衰减 3.2.1 折射现象 电磁波穿过大气时，会发生传播方向的改变，即折射现象。 大气密度越大，折射率越大， 太阳接近地平线时，折射值最大 3.2.2 大气的反射 主要是大气中的云层，大的尘埃。 云量越多、云层越厚， 反射越强。 波段不同其影响不同 3.2.3 大气吸收 主动遥感与被动遥感 散射的种类 散射强度与波长的关系 气溶胶图 太阳辐射经大气衰减图 3.2.5 大气窗口 大气窗口 反射波谱 正因为不同地物在不同波段有不同的反射率这一特性，物体的反射波谱特性曲线才作为判读和分类的物理基础，广泛地应用于遥感影像的分析和评价中。 4. 2 常见物体的反射波谱曲线 绿色植物反射波谱曲线 绿色植被的反射波谱曲线 可见光（ 0.4~0.76 μm）绿光处有一小反射峰，两侧 0.45μm 蓝和 0.67 μm红是两个吸收带，所以叶片呈现绿色。 近红外波段（ 0.7~0.8μm）红外反射率急剧上升，在 0.8微米达到顶峰，这区间反射率曲线很陡峻，几乎为近垂直的直线（ 植被红外陡坡效应 ），是植被独有的特征。 到达顶峰后植被反射率变化平缓，形成略有起伏的高平台 (红外平台） 中红外波段（ 1.3~2.5μm ） 受到含水量的影响，以 1.45μm、 1.95μm、 2.7μm为中心是水的吸收带，形成低 谷。 水体的反射波谱特性曲线 水体的光谱反射特性 蓝、绿波段为反射带 近、中红外波段为完全吸收带 植被和水体的反射波谱特性曲线比较 浑水反射波谱 水含有泥沙，泥沙散射使浑水在可见光波段反射率增加，在影像上通常呈现出黄绿色。 反射率增加的程度随悬浮物的浓度和粒径而增加 含沙量增高，最高反射率自黄绿光向红光和近红外光移动。 水含有叶绿素时，近红外部分抬升，在影像上 通常呈现为绿色或红色。 “富营养化” 水体反射波谱 城市道路、建筑物的反射波谱特性曲线 在城市遥感影像中，通常看到建筑物的顶部、部分建筑物的侧面、无植被覆盖的道路 建筑材料各不相同 城市道路、建筑物的反射波