大氣對太陽輻射的散射作用課件

第二章遙感的物理基礎(chǔ)

大氣對太陽輻射的散射作用課件1遙感器接受的電磁輻射遙感器接受的電磁輻射2遙感圖像是電磁輻射與地表相互作用的一種記錄。為了更好地理解與認(rèn)識這些圖像，我們必須首先了解電磁輻射原理以及它通過大氣層再被地表反射輻射的過程，這是遙感的物理基礎(chǔ)。遙感圖像是電磁輻射與地表相互作用的一種記錄。為了更好地理解與3第二章遙感的物理基礎(chǔ)

電磁波和電磁波譜電磁波輻射規(guī)律太陽輻射地球輻射第二章遙感的物理基礎(chǔ)4第一節(jié)電磁波與電磁波譜電磁波電磁波的性質(zhì)電磁波譜第一節(jié)電磁波與電磁波譜5波的概念：波是振動在空間的傳播。機(jī)械波：聲波、水波和地震波等，振動的是彈性媒質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的位移矢量電磁波（ElectroMagneticSpectrum)由振源發(fā)出的電場矢量和磁場矢量在空間的傳播。1.1電磁波波的概念：波是振動在空間的傳播。機(jī)械波：聲波、水波和地震波等6大氣對太陽輻射的散射作用課件7電磁波

:根據(jù)麥克斯韋電磁場理論,變化的電場能夠在它的周圍引起變化的磁場,這個(gè)變化的磁場又在較遠(yuǎn)的區(qū)域內(nèi)引起新的變化電場,并在更遠(yuǎn)的區(qū)域內(nèi)引起新的變化磁場.這種變化的電場和磁場交替產(chǎn)生,以有限的速度由近及遠(yuǎn)在空間內(nèi)傳播的過程稱為電磁波.電磁波:根據(jù)麥克斯韋電磁場理論,變化的電場能夠在它的周圍引8電磁輻射:

電磁能量的傳遞過程（包括輻射、吸收、反射和透射）稱為電磁輻射。大氣對太陽輻射的散射作用課件91.2電磁波的特性電磁波是橫波在真空中以光速傳播電磁波具有波粒二象性：電磁波在傳播過程中，主要表現(xiàn)為波動性；在與物質(zhì)相互作用時(shí)，主要表現(xiàn)為粒子性，這就是電磁波的波粒二象性。波動性：電磁波是以波動的形式在空間傳播的，因此具有波動性粒子性：它是由密集的光子微粒組成的，電磁輻射的實(shí)質(zhì)是光子微粒的有規(guī)律的運(yùn)動。電磁波的粒子性，使得電磁輻射的能量具有統(tǒng)計(jì)性1.2電磁波的特性10波粒二象性的程度與電磁波的波長有關(guān)：波長愈短，輻射的粒子性愈明顯；波長愈長，輻射的波動特性愈明顯。大氣對太陽輻射的散射作用課件11電磁波的波動性電磁波在傳播中遵循波的干射、衍射、散射等規(guī)律電磁波的波動性電磁波在傳播中遵循波的干射、衍射、散射等規(guī)律12波長頻率電磁波的波動性波長電磁波的波動性13大氣對太陽輻射的散射作用課件14波長wavelenth波長指波在一個(gè)振動周期內(nèi)傳播的距離．即沿波的傳播方向，兩個(gè)相鄰的同相位點(diǎn)(如波峰或波谷)間的距離，波長常用人們熟悉的長度單位來度量，只是往往將之劃分得很小，如米(m)、厘米(cm)、毫米(mm)、微米(μm)、納米(nm)等。

波長wavelenth波長指波在一個(gè)振動周期內(nèi)傳播的距離15頻率(Frenquency)頻率指單位時(shí)間內(nèi)、完成振動或振蕩的次數(shù)或周期。即在給定時(shí)間內(nèi)，通過一個(gè)固定點(diǎn)的波峰數(shù)，它常以赫茲(Hz)為單位，頻率(Frenquency)頻率指單位時(shí)間內(nèi)、完成振動或振蕩16

在真空少電磁波以光速傳播，是它們的波長(λ)與頻率(ν)滿足如下關(guān)系：

C＝λ

ν在真空少電磁波以光速傳播，是它們的波長(λ)與頻率(ν)滿17電磁波的衍射波在傳播過程中通到障礙物時(shí)，在障礙物的邊緣一些波偏離直線傳播而進(jìn)入障礙物后面的“陰影區(qū)”的現(xiàn)象稱為衍射現(xiàn)象。它是由于障礙物引起波的振幅或相位的變化，導(dǎo)致波在空間上振幅或強(qiáng)度重新分布的現(xiàn)象，也是波的重要特性之一。如，聲波可傳到拐角后而；光通過小孔，在孔后的屏上出現(xiàn)的不是一個(gè)亮點(diǎn)，而是一個(gè)亮斑。其亮班周圍有逐漸減弱的明暗相間的圓環(huán)。電磁波的衍射波在傳播過程中通到障礙物時(shí)，在障礙物的邊緣一些波18電磁波的小孔衍射亮斑的大小(衍射角)與小孔的直徑d成反比(設(shè)計(jì)遙感器地空間分辨率具有重要意義。)最小分辨角:d

物鏡的有效孔徑

電磁波的小孔衍射亮斑的大小(衍射角)與小孔的直徑d成反比(設(shè)19電磁波的偏振電磁波遇到“狹縫”的障礙物時(shí)，能夠通過狹縫地振動分量，稱為電磁破的偏振。非偏振光，偏振光，部分偏振電磁波的偏振電磁波遇到“狹縫”的障礙物時(shí)，能夠通過狹縫地振動20電磁波的疊加原理當(dāng)兩列波在同一空間傳播時(shí)，空間尚各點(diǎn)的振動為各列波單獨(dú)振動的合成。任何復(fù)雜的電磁波都可以分解成許多比較簡單的電磁波；比較簡單的電磁波也可以合成為復(fù)雜的電磁波。（白光的色散和合成，計(jì)算機(jī)顯示器的工作原理，混合像元的分解）電磁波的疊加原理當(dāng)兩列波在同一空間傳播時(shí)，空間尚各點(diǎn)的振動為21一列波在空間傳播時(shí)，將引起空間各點(diǎn)的振動，兩列(或多列)波在同一空間傳播時(shí)，每列波對各點(diǎn)的振動都有貢獻(xiàn)，因此空間各點(diǎn)的振動就是各列波單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的振動的矢量和。一列波在空間傳播時(shí)，將引起空間各點(diǎn)的振動，兩列(或多列)波在22多普勒效應(yīng)在日常生活中，我們都會有這種經(jīng)驗(yàn)：當(dāng)一列鳴著汽笛的火車經(jīng)過某觀察者時(shí)，他會發(fā)現(xiàn)火車汽笛的聲調(diào)由高變低.為什么會發(fā)生這種現(xiàn)象呢？這是因?yàn)槁曊{(diào)的高低是由聲波振動頻率的不同決定的，如果頻率高，聲調(diào)聽起來就高；反之聲調(diào)聽起來就低.這種現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)，它是用發(fā)現(xiàn)者克里斯蒂安·多普勒的名字命名的，多普勒是奧地利物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家.他于1842年首先發(fā)現(xiàn)了這種效應(yīng)。多普勒效應(yīng)在日常生活中，我們都會有這種經(jīng)驗(yàn)：當(dāng)一列鳴著汽23物體輻射的波長因?yàn)楣庠春陀^測者的相對運(yùn)動而產(chǎn)生變化。在運(yùn)動的波源前面，波被壓縮，波長變得較短，頻率變得較高(藍(lán)移(blueshift))。在運(yùn)動的波源后面，產(chǎn)生相反的效應(yīng)。波長變得較長，頻率變得較低(紅移(redshift))。波源的速度越高，所產(chǎn)生的效應(yīng)越大。根據(jù)光波紅/藍(lán)移的程度，可以計(jì)算出波源循著觀測方向運(yùn)動的速度。物體輻射的波長因?yàn)楣庠春陀^測者的相對運(yùn)動而產(chǎn)生變化。在運(yùn)動的24電磁波的多普勒效應(yīng)電磁波因輻射源（或者觀察者）相對于傳播介質(zhì)的運(yùn)動，而使觀察者接受到的頻率發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)。

類似聲波的多普勒效應(yīng)。（合成孔徑雷達(dá)的工作原理）電磁波的多普勒效應(yīng)電磁波因輻射源（或者觀察者）相對于傳播介質(zhì)25電磁波的粒子性電磁波的粒子性是指電磁輻射除了它的連續(xù)波動狀態(tài)外還能以離散形式存在。其離散單元稱為光子(photo)或量子(quanta)。大量實(shí)驗(yàn)證明，光照射在金屑上能激發(fā)出電子，稱為光電子。且光電子的能量與光的強(qiáng)度、光照的時(shí)間的長短無關(guān)，而僅與入射光的頻率有關(guān)。即光強(qiáng)僅增加光電子的數(shù)量，而光電子的動能只與入射光的頻率有關(guān)。電磁波的粒子性電磁波的粒子性是指電磁輻射除了它的連續(xù)波動狀態(tài)26動量：P能量：Eh:普朗克常數(shù)，6.6260755×10－34Jsc:光速；v:頻率λ：波長能量和動量是粒子屬性電磁波的粒子性動量：P能量：Eh:普朗克常數(shù)，6.6260755×1027輻射能量與它的波長成反比。即電磁輻射波長越長，其輻射能量越低。這對遙感是有重要意義的．如地表待征的微波發(fā)射要比波長相對短的熱紅外輻射更難感應(yīng)。因此對于長波的低能輻射，遙感系統(tǒng)必須采取相應(yīng)的對策，以盡量獲得可探測的能量信輻射能量與它的波長成反比。即電磁輻射波長越長，其輻射能量越低281.3電磁波譜電磁波譜：將各種電磁波在真空中的波長按其長短，依次排列制成的圖表。

在電磁波譜中，波長最長的是無線電波，其按波長可分為長波、中波、短波和微波。波長最短的是γ射線

電磁波的波長不同，是因?yàn)楫a(chǎn)生它的波源不同。1.3電磁波譜電磁波譜：將各種電磁波在真空中的波長按其長29電磁波譜不同的電磁波由不同的波源產(chǎn)生．如果按照電磁波在真空中傳播的波長遞增（或頻率遞減）的順序排列，就能得到電磁波譜圖．電磁波譜不同的電磁波由不同的波源產(chǎn)生．如果按照電磁波在真空中301.3電磁波譜按照電磁波的波長（頻率的大?。╅L短，依次排列支撐的圖表，成為電磁波譜。

1.3電磁波譜按照電磁波的波長（頻率的大小）長短，依31大氣對太陽輻射的散射作用課件32傳播的方向性、穿透性、可見性、顏色不同。紫外線（0.01－0.4微米），碳酸鹽，油污可見光（0.4－0.76微米），人眼、單色、全色紅外線（0.76－1000微米）微波（1－1000毫米）。4個(gè)優(yōu)點(diǎn)。共性：傳播速度相同遵守相同的反射、折射、透射、吸收和散射定律傳播的方向性、穿透性、可見性、顏色不同。紫外線（0.01－33大氣對太陽輻射的散射作用課件34第二節(jié)

電磁波輻射規(guī)律2.1黑體輻射2.2黑體輻射定律2.3一般輻射體和發(fā)射率2.4基爾霍夫定律第二節(jié)電磁波輻射規(guī)律2.1黑體輻射2.2黑體輻射35黑體：對任何波長的輻射，反射率和投射率都等于0。黑體是一種理想的吸收體，自然界沒有真正的黑體。

2.1黑體輻射黑體：對任何波長的輻射，反射率和投射率都等于0。2.1黑36☆絕對黑體：如果一個(gè)物體對于任何波長的電磁輻射都全部吸收，則這個(gè)物體是絕對黑體。光譜吸收系數(shù)（吸收率）：α（λ，T）光譜反射系數(shù)（反射率）：ρ（λ，T）

絕對黑體：α（λ，T）=1；ρ（λ，T）=0☆絕對黑體：如果一個(gè)物體對于任何波長的電磁輻射都全部吸收37

對于任何溫度，任何波長吸收比始終等于一的物體BTal(,)=1顯然，絕對黑體的單色吸收比等于一，即：絕對黑體絕對黑體

模型模型絕對黑體對于任何溫度，任何波長吸收比始終等于一的物體38人工制造的接近黑體的吸收體人工制造的接近黑體的吸收體392.2黑體輻射的定律2.2.1普朗克公式2.2.2斯蒂芬－玻爾茲曼定律2.2.3維恩位移定律2.2黑體輻射的定律2.2.1普朗克公式2.2.2斯蒂40描述黑體輻射通量密度與溫度、波長分布的關(guān)系。2.2.1普朗克公式h:普朗克常數(shù)6.6260755*10-34W·s2k:玻爾茲曼常數(shù)，k=1.380658*10-23W·s·K-1

c:光速;λ:波長（μm）;T:絕對溫度（K）

描述黑體輻射通量密度與溫度、波長分布的關(guān)系。2.2.1普41變化特點(diǎn)：(1)輻射通量密度隨波長連續(xù)變化，只有一個(gè)最大值；(2)溫度越高，輻射通量密度越大，不同溫度的曲線不相交；(3)隨溫度升高，輻射最大值向短波方向移動。圖示普朗克公式變化特點(diǎn)：圖示普朗克公式422.2.2斯蒂芬－玻爾茲曼定律對普朗克定律在全波段內(nèi)積分，得到斯蒂芬－玻爾茲曼定律。輻射通量密度隨溫度增加而迅速增加，與溫度的4次方成正比。σ:斯蒂芬－玻爾茲曼常數(shù)，5.6697＋－0.00297）×10－12Wcm-2K-4

任一物體輻射能量的大小是物體表面溫度的函數(shù)。斯—玻定律表達(dá)了物體的這一性質(zhì)。紅外裝置測試溫度的理論根據(jù)。2.2.2斯蒂芬－玻爾茲曼定律對普朗克定律在全波段內(nèi)積分43

MBλ（T）最大值所對應(yīng)的波長為λm維恩位移定律:維恩位移定律指出，當(dāng)絕對黑體的溫度升高時(shí)，單色輻出度最大值向短波方向移動。mbK=-310.2.897Tλmb=λmMBλ（T）λ2.2.3維恩（Wien)位移定律MBλ（T）最大值所對應(yīng)的波長為λm44高溫物體發(fā)射較短的電磁波，低溫物體發(fā)射較長的電磁波。常溫（如人體300K左右，發(fā)射電磁波的峰值波長9.66μm）高溫物體發(fā)射較短的電磁波，低溫物體發(fā)射較長的電磁波。45上式表明，黑體最大輻射強(qiáng)度所對應(yīng)的波長與黑體的絕對溫度成反比。如當(dāng)對一塊鐵加熱時(shí)，我們可以觀察到隨著鐵塊的逐漸變熱鐵塊的顏色也從暗紅-橙一黃一白色，向短波變化的現(xiàn)象。針對要探測的目標(biāo)，選擇最佳的遙感波段和傳感器。上式表明，黑體最大輻射強(qiáng)度所對應(yīng)的波長與黑體的絕對溫度成反比46溫度越高,所有波長上的波譜輻射通量越大下圖為絕對黑體的單色輻出度按波長分布曲線MBλ（T）0123456λ(μm)1700K1500K1300K1100K溫度越高,所有波長上的波譜輻射通量越大MBλ（T）0472.3一般輻射體和發(fā)射率對于一般物體而言，需要引入發(fā)射率（熱輻射率、比輻射率），表明物體的發(fā)射本領(lǐng)。非黑體的輻射通量密度與同一溫度下黑體輻射通量密度的比值。2.3一般輻射體和發(fā)射率對于一般物體而言，需要引入發(fā)射率48實(shí)際物體的輻射物體的發(fā)射率是溫度和波長的函數(shù)。物體的發(fā)射率與身的性質(zhì)、物理狀況（如粗糙度、顏色等）有關(guān)；物體的表面溫度受自身的比熱、熱慣量、熱導(dǎo)率、熱擴(kuò)散率等影響較大。

實(shí)際物體的輻射49

發(fā)射率等于吸收率。好的吸收體也是好的發(fā)射體，如果不吸收某些波長的電磁波，也不發(fā)射該波長的電磁波。發(fā)射率等于吸收率。好的吸收體也是好的發(fā)射體，如果50黑體的ελ=ε=1；灰體的ελ=ε=常數(shù)<1;選擇性輻射體的ελ<1,且隨波長而變。黑體的ελ=ε=1；灰體的ελ=ε=常數(shù)<1;選擇性輻51太陽是一個(gè)電磁輻射源，是遙感的主要能源。作為一個(gè)熾熱氣體球的太陽，其中心溫度15x106K，表而溫度約6000K。太陽輻射的總功率為3．826x1026w，太陽表面的輻射出射度為6．284x107w/m2。太陽的輻射波譜從x射線一有延伸到無線電波，是個(gè)綜合波譜。第三節(jié)太陽輻射太陽是一個(gè)電磁輻射源，是遙感的主要能源。作為一個(gè)熾熱氣體球的52太陽常數(shù):就是指在日地平均距離處垂直于太陽光線的平面上，在單位時(shí)間內(nèi)單位面積上所接收到的太陽輻射能。1.366×1000瓦每平方米．太陽常數(shù):就是指在日地平均距離處垂直于太陽光線的平面上，在單53太陽輻照度分布曲線太陽輻照度分布曲線54太陽光譜輻照度指投射到單位面積上的太陽輻射通量密度，該值隨波長不同而異。上圖顯示了太陽輻射能量的分布情況，比較大氣上界和海平面上的太陽輻照度，可見由于地球大氣的吸收，在紅外波段形成若干個(gè)吸收帶。太陽光譜輻照度指投射到單位面積上的太陽輻射通量密度55到達(dá)地球大氣外邊界的太陽輻射，約30％被云層和其他大氣成分反射返回太空：約有17％的太陽能入射輻射被地球大氣吸收；還有22％披散射并成為漫射輻射到達(dá)地球表面。因此，在進(jìn)入地球外邊界的太陽輻射中僅有31％作為直射太陽輻射到達(dá)地球表面。2.3.1大氣對太陽輻射的影響到達(dá)地球大氣外邊界的太陽輻射，約30％被云層和其他大氣成分反56大氣對太陽輻射的散射作用課件57大氣對輻射的影響地球大氣組成：不變成分（氮．氧．氬．二氧化碳．氦．）可變成分（甲烷．氫．水蒸汽．液態(tài)和固態(tài)水．鹽粒．塵煙）大氣對輻射的影響地球大氣58垂直分布：垂直分布：591.對流層(troposphere)厚度：0—12km（低緯17—18km，高緯8—9km；夏季高于冬季）對流層的主要特點(diǎn)：集中了80%以上的大氣質(zhì)量和幾乎全部的水汽溫度隨高度的升高而降低，平均每100m降低0.65℃具有強(qiáng)烈的對流(convection)與亂流(turbulence)運(yùn)動氣象要素(meteorologicalelement)的水平分布很不均勻1.對流層(troposphere)厚度：0—12km（低602.平流層(stratosphere)厚度從對流層頂向上，一直到55km左右為平流層。這一層集中了大氣中的大部分臭氧，空氣密度很小。氣溫隨高度而升高；平流層頂氣溫可達(dá)-3—-17℃空氣以水平運(yùn)動為主，氣流運(yùn)行平穩(wěn)，沒有強(qiáng)烈的對流水汽和塵埃很少，很少有云，透明度好2.平流層(stratosphere)厚度從對流層頂向613·中間層的范圍約50一80km。它們介于上下兩個(gè)暖層之間．又稱“冷層”。其溫度隨高度的增加而遞減，平均每上升1km溫度下降3℃。大約在80km處降到最低點(diǎn)約—95℃，也是整個(gè)大氣最低點(diǎn)。3·中間層的范圍約50一80km。它們介于上下兩個(gè)暖層之間．624.熱層(thermosphere)從中間層頂向上，到大約800km左右為熱層（又稱熱成層、暖層）。其主要特點(diǎn)有：氣溫隨高度而升高；300km處氣溫可達(dá)1000℃，頂部可高達(dá)2000℃空氣在強(qiáng)烈的太陽紫外線與宇宙射線作用下處于高度電離狀態(tài)，故又稱為電離層（ionosphere）4.熱層(thermosphere)從中間層頂向上，到635.散逸層(exosphere)熱成層以上為外層（又稱散逸層），是大氣圈與星際空間的過渡帶。其主要特點(diǎn)有：空氣非常稀薄空氣質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動速度很快，受到的地球引力很小，可逃逸到星際空間5.散逸層(exosphere)熱成層以上為外層（64大氣的影響太陽輻射經(jīng)大氣傳輸后，其強(qiáng)度和光譜分布均會發(fā)生變化。大氣凈效應(yīng)取決于路徑長度、電磁輻射能量信號的強(qiáng)弱、大氣條件以及波長等，它對遙感圖像和數(shù)據(jù)質(zhì)量均有重要的影響。因此，遙感應(yīng)用研究必須了解電磁波與大氣的相互作用。電磁波與大氣的相互作用，主要有兩種基本的物理過程——散射、吸收．其他作用如折射等，可忽略不計(jì)。大氣的影響太陽輻射經(jīng)大氣傳輸后，其強(qiáng)度和光譜分布均會發(fā)生變化65大氣對太陽輻射的吸收作用太陽輻射穿過大氣層時(shí)，大氣分子對電磁波的某些波段有吸收作用。吸收作用使輻射的能量轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿拥膬?nèi)能，從而引起這些波段太陽輻射強(qiáng)度的衰減，甚至某些波段的電磁波完全不能通過大氣。大氣對太陽輻射的吸收作用太陽輻射穿過大氣層時(shí)，大氣分子對電磁66AbsorptionofEMenergybytheatmosphereAbsorptionofEMenergybythe67大氣對太陽輻射的吸收作用氧氣：小于0.2

μm；0.155為峰值。高空遙感很少使用紫外波段的原因。臭氧：數(shù)量極少，但吸收很強(qiáng)。兩個(gè)吸收帶；對航空遙感影響不大。水：吸收太陽輻射能量最強(qiáng)的介質(zhì)。到處都是吸收帶。主要的吸收帶處在紅外和可見光的紅光部分。因此，水對紅外遙感有極大的影響。二氧化碳：量少；吸收作用主要在紅外區(qū)內(nèi)?？梢院雎圆挥?jì)。

大氣對太陽輻射的吸收作用氧氣：小于0.2μm；0.155為68輻射在傳播過程中遇到小微粒而使傳播方向改變，并向各個(gè)方向散開，稱為散射。散射使原傳播方向的輻射強(qiáng)度減弱，而增加其他各方向的輻射。由于太陽輻射需二次通過大氣至傳感器，且二次影響增加了信號中的噪聲成分，造成遙感圖像的質(zhì)量下降。大氣對太陽輻射的散射作用輻射在傳播過程中遇到小微粒而使傳播方向改變，并向各個(gè)方向散開69ScatteringofEMenergybytheatmosphereScatteringofEMenergybythe70散射作用：太陽輻射在傳播過程中遇到小微粒而使傳播方向改變，并向各個(gè)方向散開。改變了電磁波的傳播方向；干擾傳感器的接收；降低了遙感數(shù)據(jù)的質(zhì)量、影像模糊，影響判讀。大氣散射集中在太陽輻射能量最強(qiáng)的可見光區(qū)。因此，散射是太陽輻射衰減的主要原因。散射作用：太陽輻射在傳播過程中遇到小微粒而使傳播方向改變，并71大氣散射分類散射現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是電磁波在傳輸中遇到大氣微粒而產(chǎn)生的一種衍射現(xiàn)象。因此，這種現(xiàn)象只有當(dāng)大氣中的分子或其他微粒的直徑小于或相當(dāng)于輻射波長時(shí)才發(fā)生。大氣散射有三種情況：

瑞利散射、米氏散射、無選擇散射大氣散射分類72瑞利散射瑞利散射：當(dāng)微粒的直徑比輻射波長小得多時(shí)，此時(shí)的散射稱為瑞利散射。散射率與波長的四次方成反比，因此，瑞利散射的強(qiáng)度隨著波長變短而迅速增大。紫外線是紅光散射的30倍，0.4微米的藍(lán)光是4微米紅外線散射的1萬倍。瑞利散射對可見光的影響較大，對紅外輻射的影響很小，對微波的影響可以不計(jì)。

瑞利散射73多波段中不使用藍(lán)紫光的原因顏色紅橙黃黃綠青蘭紫紫外線波長0.70.620.570.530.470.40.3散射率11.62.23.34.95.430.0多波段中不使用藍(lán)紫光的原因顏色紅橙黃黃綠青蘭紫紫外線波長0.74交通燈紅光作指示燈車用后霧燈是指在霧、雪、雨或塵埃彌漫等能見度較低的環(huán)境中，為使車輛后方其他道路交通參與者易于發(fā)現(xiàn)而安裝在車輛尾部，發(fā)光強(qiáng)度比尾燈更大的紅色信號燈

交通燈紅光作指示燈75米氏散射

米氏散射：當(dāng)微粒的直徑與輻射波長差不多時(shí)的大氣散射。云、霧的粒子大小與紅外線的波長接近，所以云霧對對紅外線的米氏散射不可忽視。米氏散射米氏散射：當(dāng)微粒的直徑與輻射波長差不多時(shí)的大氣76無選擇性散射無選擇性散射：當(dāng)微粒的直徑比輻射波長大得多時(shí)所發(fā)生的散射。符合無選擇性散射條件的波段中，任何波段的散射強(qiáng)度相同。水滴、霧、塵埃、煙等氣溶膠常常產(chǎn)生非選擇性散射。無選擇性散射77大氣對太陽輻射的散射作用課件78無云的晴天，天空為什么呈現(xiàn)藍(lán)色？朝霞和夕陽為什么都偏橘紅色？云是白色的？大氣對太陽輻射的散射作用課件79“藍(lán)天”正是瑞利散射的一種表現(xiàn)。當(dāng)日光與大氣相互作用時(shí)，其可見光的藍(lán)光散射要比可見光其他波段的散射強(qiáng)得多，出而天空呈現(xiàn)天藍(lán)色。然而當(dāng)日山、日落時(shí)，太陽接近地干線，太陽高度角低，太陽光線穿過大氣層路徑變長，藍(lán)光被充分散射、因而天空呈現(xiàn)橙紅色?！八{(lán)天”正是瑞利散射的一種表現(xiàn)。當(dāng)日光與大氣相互作用時(shí)，其可80大氣對太陽輻射的散射作用課件81大氣反射作用電磁波在傳播過程中，如果通過兩種介質(zhì)的交界面，會出現(xiàn)反射現(xiàn)象。主要是大氣中的云層，大的塵埃。云量越多、云層越厚，反射越強(qiáng)。反射主要發(fā)生在云層頂部，取決于云量，而且各波段受到不同程度的影響，因此應(yīng)盡量選擇無云的天氣接收遙感信號。大氣反射作用電磁波在傳播過程中，如果通過兩種介質(zhì)的交界面，會82大氣的影響結(jié)果

30%被云層反射回；17%被大氣吸收；22%被大氣散射；31%到達(dá)地面。大氣的影響結(jié)果30%被云層反射回；17%被大氣吸收；832.3.2大氣窗口因?yàn)檎凵洳⒉桓淖冚椛鋸?qiáng)度，所以太陽輻射經(jīng)過大氣傳輸后，主要是反射、吸收和散射的共同影響衰減了輻射強(qiáng)度，剩余部分即為透過的部分。對遙感傳感器而言，只能選擇透過率高的波段，才對觀測有意義。

2.3.2大氣窗口84通常把電磁波通過大氣層時(shí)較少被反射，吸收或散射的，透過率較高的波段稱為大氣窗口。

大氣窗口的光譜段主要有：通常把電磁波通過大氣層時(shí)較少被反射，吸收或散射的，透過率較高85遙感中的常用大氣窗口如下：

(1)0.3-1.5μm，可見光、部分紫外和近紅外；

(2)1.3-2.5μm，部分近紅外；

(3)3.5-5.5μm，中紅外；

(4)8-14μm，遠(yuǎn)紅外；

(5)>8mm，微波。遙感中的常用大氣窗口如下：86第四節(jié)地球的輻射太陽電磁輻射能與地表的相互作用，主要有三種基本的物理過程——反射、吸收、透射，遵守能量守恒定律。地球本身還有自己的電磁波輻射第四節(jié)地球的輻射87地球的輻射

主動遙感遙感太陽輻射的反射

被動遙感

地球:輻射集中在長波波段名稱波長地球輻射的分段特性特性可見光和近紅外0.3-2.5微米地表反射太陽輻射為主中紅外2.5-6微米地表反射太陽輻射和自身的熱輻射遠(yuǎn)紅外大于6微米地表物體自身熱輻射為主地球的輻射主動遙感波段名稱可見光和近紅外中紅外88地球輻射可分為短波輻射(o．3—2．5微米)及長波輻射(6微米以上)。團(tuán)1．7顯示地球的短波輻射以地球表面對太陽的反射為主，地球自身的熱輻射可忽略不計(jì)。地球的長波輻射只考慮地表物體自身的熱輻射，在這區(qū)域內(nèi)太陽輻照的影響極小。介于兩者之間的中紅外波段(2．5—6微米)太陽輻射和熱輻射的影響均有，不能忽略。對于地球的短波輻射的反射輻射而言，其輻射亮度與太陽輻照度及地物反射率有關(guān)。地球輻射可分為短波輻射(o．3—2．5微米)及長波輻射(6微89地球自身的輻射地球的長波輻射只考慮地表物體自身的熱輻射，在這區(qū)域內(nèi)太陽輻照的影響極小地物的發(fā)射率隨波長變化的規(guī)律，稱為地物的發(fā)射光譜。地物發(fā)射率的不同是紅外遙感技術(shù)的重要依據(jù)。地球自身的輻射地球的長波輻射只考慮地表物體自身的熱輻射，在這90地球的電磁波反射鏡面反射漫反射方向反射地球的電磁波反射鏡面反射91鏡面反射：當(dāng)入射能量全部或幾乎全部按相反方向反射，且反射角等于入射角鏡面反射：當(dāng)入射能量全部或幾乎全部按相反方向反射，且反射角等92假若表面相對于入射波長是光滑的(λ》界面粗糙度)，則出現(xiàn)鏡面反射。對可見光而言，在鏡面、光滑金屬表面、平靜水體表面均可發(fā)生鏡面反射；而對微波面言，由于波長較長，故馬路面也符合鏡面反射規(guī)律。大氣對太陽輻射的散射作用課件93漫反射漫反射94當(dāng)入射能量在所有方向均勻反射，即入射能量以入射點(diǎn)為中心，在整個(gè)半球空間內(nèi)向四周各向同性的反射能量的現(xiàn)象，稱為漫反射，又稱朗伯(L