第三章遙感成像和影像特性

第三章遙感成像和影像特性第一頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期一本節(jié)主要內(nèi)容電磁波與電磁輻射太陽(yáng)輻射及大氣對(duì)輻射的影響地球的輻射及地物波譜第二頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期一電磁波電磁波:當(dāng)電磁振蕩進(jìn)入空間，變化的磁場(chǎng)激發(fā)了渦旋電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)又激發(fā)了渦旋磁場(chǎng)，使電磁振蕩在空間傳播電磁波在傳播中遵循波的反射，折射，衍射，干涉，吸收，散射等傳播規(guī)律第三頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期一描述物理量：

E

–頻率

–相位

–能量

–極化

電磁波橫波,在真空以光速傳播滿(mǎn)足方程：

f

?v

=

c=

h

?

f第四頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期一波段波長(zhǎng)長(zhǎng)波中波和短波超短波>3000m10-3000m1-10m微波1mm-1m紅外波段超遠(yuǎn)紅外遠(yuǎn)紅外中紅外近紅外15-1000μm6-15μm3-6μm0.76-3μm可見(jiàn)光0.38-0.76μm紫外線-3-310-3.8×10μmX射線-6-310-10μmγ射線-6<10μm電磁波譜按電磁波在真空中傳播的波長(zhǎng)或頻率，遞增或遞減排列，則構(gòu)成了電磁波譜第五頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期一電磁波的度量遙感信息是從遙感器定量記錄的地表物體電磁輻射數(shù)據(jù)中提取的–輻射測(cè)量（radiometry）–光度測(cè)量（photometry）–比輻射率–亮溫第六頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期一Irradiance

(W

m-2

μm-1)

太陽(yáng)輻射太陽(yáng)發(fā)出的電磁波輻射太陽(yáng)輻射在從近紫外到中紅外這一波段內(nèi)能量最集中而且相對(duì)來(lái)說(shuō)最穩(wěn)定，太陽(yáng)強(qiáng)度變化最小Exoatmospheric

solar

irradiance

F0(λ)

Solar

irradiance

reaching

the

surface

F(λ)02

1Wavelength

(μm)3200

0150

0100

0500

0太陽(yáng)輻照度分布曲線第七頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期一大氣成分大氣成分主要有：–氣體分子（氮?dú)鈂氧氣\二氧化碳）–其它微粒(水汽\氣溶膠\其他粒子等)它們對(duì)電磁輻射具有吸收與散射作用第八頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期一大氣吸收作用太陽(yáng)輻射穿過(guò)大氣層時(shí)，大氣分子對(duì)電磁波的某些波段有吸收作用，引起這些波段的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度衰減第九頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期一

大氣散射作用電磁波與物質(zhì)相互作用后電磁波偏離原來(lái)的傳播方向

90°270°

135°180°

225°

瑞麗散射

45°

0°315°180°225°270°0°

米散射135°

90°

45°315°第十頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期一大氣窗口電磁波通過(guò)大氣層時(shí)較少被反射、吸收和散射的，透過(guò)率較高的波段第十一頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期一輻射傳輸輻射傳輸是電磁輻射與不同介質(zhì)相互作用的復(fù)雜過(guò)程第十二頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期一地球輻射地球表面和大氣電磁輻射的總稱(chēng)第十三頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期一地球輻射的分段特性0.3-2.5微米波段（主要在可見(jiàn)光與近紅外波段），地表以反射太陽(yáng)輻射為主，地球自身的輻射可以忽略2.5-6.0微米波段（主要在中紅外波段），地表反射太陽(yáng)輻射和地球自身的熱輻射均為被動(dòng)遙感的輻射源6.0微米以上的熱紅外波段，地球自身的熱輻射為主，地表反射太陽(yáng)輻射可以忽略不計(jì)第十四頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期一地物波譜地物的電磁波響應(yīng)特性隨電磁波長(zhǎng)改變而變化的規(guī)律不同類(lèi)型的地物，其電磁波響應(yīng)特性不同，因此地物波譜特征是遙感識(shí)別地物的基礎(chǔ)不同地物的波譜特性第十五頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期一不同電磁波段中地物波譜特性可見(jiàn)光和近紅外波段–表現(xiàn)為反射與吸收遠(yuǎn)紅外波段–表現(xiàn)為地物熱輻射微波波段–主動(dòng)遙感：表現(xiàn)為地物后向散射–被動(dòng)遙感：表現(xiàn)為地物微波輻射第十六頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期一地物的反射鏡

面

反射漫反射實(shí)

際

地物反射第十七頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期一常見(jiàn)的幾種地物類(lèi)型波譜特征植被水體土壤巖石第十八頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期一植被的波譜特征可見(jiàn)光波段：在0.45微米附近區(qū)間（蘭色波段）有一個(gè)吸收谷，在0.55微米附近區(qū)間（綠色波段）有一個(gè)反射峰，在0.67微米附近區(qū)間（紅色波段）有一個(gè)吸收谷近紅外波段：從0.76μm處反射率迅速增大，形成一個(gè)爬升的的“陡坡”，至1.1μm附近有一峰值，反射率最大可達(dá)50%，形成植被的獨(dú)有特征中紅外波段：1.5-1.9微米光譜區(qū)反射率增大，在1.45μm，1.95μm和2.7μm為中心的附近區(qū)間受到綠色植物含水量的影響，反射率下降，形成低谷第十九頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期一影響植被波譜特征的主要因素

植物類(lèi)型

植被生長(zhǎng)季節(jié)

植被生長(zhǎng)狀態(tài)（病蟲(chóng)害影響）不同植被類(lèi)型的光譜反射率

病蟲(chóng)害對(duì)于植物光譜反射率的影響第二十頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期一土壤的波譜特征自然狀態(tài)下土壤表面反射曲線呈比較平滑的特征，沒(méi)有明顯的反射峰和吸收谷在干燥條件下，土壤的波譜特征主要與成土礦物（原生礦物和次生礦物）和土壤有機(jī)質(zhì)有關(guān)三種不同類(lèi)型土壤在干燥環(huán)境下的反射光譜曲線第二十一頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期一不同含水量對(duì)土壤反射光譜率的影響土壤含水量增加，土壤的反射率就會(huì)下降，在水的各個(gè)吸收帶（1.4，1.9和2.7微米處附近區(qū)間），反射率的下降尤為明顯粉砂土壤不同含水量情況下的光譜反射率曲線圖第二十二頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期一水體的波譜特征純凈水體的反射主要在可見(jiàn)光中的藍(lán)綠光波段，可見(jiàn)光其它波段反射很低，在近紅外和中紅外波段純凈的自然水體的反射率很低，幾乎趨近于