遥感电磁辐射基础.ppt

了解反射类型有何意义？ 遥感器获取的辐射亮度与物体反射类型密切关联。辐射亮度既与辐射入射方位角和天顶距有关，也与反射方向的方位角与天顶距有关。 在遥感器成像时间选择上，应避免中午成像，防止在遥感图像上形成镜面反射。 第五十八页，共98页。 有几点需要说明 在反射、吸收和透射能量中，反射能量占主导地位，因而地物的反射特性是我们的关注重点。 人的眼睛是利用反射能量强度不同的光谱变化来区别不同的物体。如当物体强烈反射波谱的蓝色部分时，我们看见的物体就是蓝色的。 能量被反射、吸收和透射的比例会随地物类型和条件的不同而变化。这是我们区别图像上不同地物特征的依据。 第五十九页，共98页。 有几点需要说明 同一地物类型，反射、吸收和透射能量的比例也会随波长的变化而变化（能量是波长的函数）。因此，两个不同的地物在一个波段中可能会无法区别，但在另一个波段中可能会有很大差异。 第六十页，共98页。 反射波谱 地物反射波谱的定义：可见光至近红外波段上地物反射率随波长的变化规律。 表示方法：一般采用二维几何空间内曲线表示，横坐标表示波长λ，纵坐标表示反射率ρ。 植物、水、土的光谱反射率 第六十一页，共98页。 “放”应改为“反”。 反射波谱 第六十二页，共98页。 为何研究地物反射波谱曲线？ 一般来说，地物反射率随波长的变化，有规律可循，从而为遥感影像的判读提供依据。 为了准确地在遥感影像上识别地物，首先必须了解什么地物具有什么光谱特征规律，以便和图像上表现的亮度特征规律比较。 后续课程《遥感地学分析》 第六十三页，共98页。 植被的反射波谱曲线 植被的反射波谱曲线规律性明显而独特，主要分三段： 1）可见光波段有一个小的反射峰，位置在0.55μm处。 2）近红外波段有一反射的“陡坡”，至1.1μm附近有一峰值，形成植被的独有特征。 3）在1.3~2.5 μm波段（中红外波段）受到绿色植物含水量的影响，吸收率大增，形成低谷。 第六十四页，共98页。 绿色植物光谱响应特征 第六十五页，共98页。 可见光波段 可见光波段：受叶的各种色素的支配，其中叶绿素起主要作用，由于色素的强烈吸收，叶的反射和透射很低。在0.45 ?m 附近（兰色波段）有一个吸收谷，在0.55 ? m附近区间（绿色波段）有一个反射峰，在0.67微米附近（红色波段）有一个吸收谷。 第六十六页，共98页。 近红外波段 近红外波段：光谱特性取决于叶片内部的细胞结构，叶的反射及透射能相近（45%~50%），而吸收能量很低（5%)。在0.74um附近，反射率急剧增加。在0.74-1.3um波段内形成高反射，在此波段发射差异比可见光区域大的多，便可以区分不同的植物类别。 第六十七页，共98页。 植物光谱曲线 绿色植物有效光谱响应特征 不同植物光谱曲线的比较 第六十八页，共98页。 可见光波段:落叶林和针叶林难以区分 第六十九页，共98页。 太阳辐照度与高度角的关系 第二十六页，共98页。 地球的辐射 太阳辐射与地表的相互作用 太阳辐射近似于温度为6 000K的黑体辐射,辐射主要集中在0.3~2.5μm，在紫外、可见光到近红外区段。 当太阳辐射到达地表后,就短波而言,地表反射的太阳辐射成为地表的主要辐射来源，而来自地球自身的辐射，几乎可以忽略不计。 第二十七页，共98页。 地球辐射的分段特性 波段名称 可见光与近红外 中红外 远红外 波长 0.3~2.5 μm 2.5~6 μm 6 μm 辐射特性 地表反射太阳辐射为主 地表反射太阳辐射和自身的热辐射 地表物体自身热辐射为主 地球辐射的分段特性 第二十八页，共98页。 地表自身热辐射 根据黑体辐射规律及基尔霍夫定律知： M=εM0 式中, ε为物体的比辐射率或发射率；M0为黑体辐射出射度；M为实际物体辐射出射度。 此公式中的变量都与地表温度T和波长λ有关，因此又可写为： M（ λ ，T）=ε（ λ ，T） M0 （ λ ，T） T指地表温度，存在日变化和年变化，当温度一定时，物体的比辐射率随波长变化。 第二十九页，共98页。 热辐射 1、地表自身的热辐射与温度和波长有关。 2、温度一定时，物体的比辐射率随波长变化。 3、发射波谱曲线：比辐射率（发射率）随波长的变化规律，表示这种变化的曲线称物体的发射波谱曲线。 4、岩浆岩的比辐射率，可以反映岩石中SiO2含量的减少。 第三十页，共98页。 地物热辐射 温度一定时，物体的热辐射遵循基尔霍夫定律。 地物的发射率随波长变化的曲线叫发射光谱曲线。 地物的发射率与地表的粗糙度、颜色和温度有关。 表面粗糙、颜色暗，发射率高，反之发射率低。 地物的辐射能量与温度的四次方成正比，比热、热惯性大的地物，发射率大。如水体夜晚发射率大，白天就小。 1）探测地物的热