《遥感原理》PPT课件

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1、遥感原理本讲提要(…)一、遥感的电磁波原理二、太阳辐射三、太阳辐射与大气的作用四、太阳辐射与地物的作用五、地物的热辐射六、微波与地物的作用七、各典型地物的光谱曲线本讲主要介绍遥感的物理基础，包括大气对太阳辐射的影响、大气窗口的概念、地物反射太阳光谱的特性、地物的热辐射、地物的电磁波特性、地物与微波的作用机理、典型地物的光谱曲线。电磁波交互变化的电磁场在空间的传播。描述电磁波特性的指标波长、频率、振幅、位相等。电磁波的特性电磁波是横波，传播速度为3×108m/s，不需要媒质也能传播，与物质发生作用时会有反射、吸收、透射、散射等，并遵循同一规律。一

2、、遥感的电磁波原理电磁波谱按电磁波波长的长短，依次排列制成的图表叫电磁波谱。依次为：γ射线—X射线—紫外线—可见光—红外线—微波—无线电波。电磁波谱示图一、遥感的电磁波原理电磁波谱遥感应用的电磁波波谱段紫外线：波长范围为0.01～0.38μm，太阳光谱中，只有0.3～0.38μm波长的光到达地面，对油污染敏感，但探测高度在2000m以下。可见光：波长范围：0.38～0.76μm，人眼对可见光有敏锐的感觉，是遥感技术应用中的重要波段。红外线：波长范围为0.76～1000μm，根据性质分为近红外、中红外、远红外和超远红外。微波：波长范围为1mm～1

3、m，穿透性好，不受云雾的影响。近红外：0.76～3.0µm，与可见光相似。中红外：3.0～6.0µm，地面常温下的辐射波长，有热感，又叫热红外。远红外：6.0～15.0µm，地面常温下的辐射波长，有热感，又叫热红外。超远红外：15.0～1000µm，多被大气吸收，遥感探测器一般无法探测。红外线的划分电磁辐射的度量辐射测量(…)黑体辐射规律(…)基尔霍夫定律(物体的辐照度仅与波长和温度有关，与物体本身的性质无关。)(…)辐射通量Φ:单位时间内通过某一面积的能量，Φ=dW/dt。辐射通量密度（E）：单位时间内通过单位面积的辐射能量。辐照度（I）：被

4、辐射的物体表面上的辐射通量。辐射出射度（M）：辐射源物体表面单位面积上的辐射通量。辐射亮度（L）：假定有一辐射源呈面状，向外辐射的强度随辐射方向而不同，则L定义为辐射源在某一方向，单位投影表面，单位立体角内的辐射通量。斯忒藩—玻尔兹曼定律：绝对黑体的总辐射出射度（M）与黑体温度（T）的四次方成正比。维恩位移定律：黑体辐射光谱中最强辐射的波长（λmax）与黑体绝对温度（T）成反比。返回太阳辐射：太阳是遥感主要的辐射源，又叫太阳光，在大气上界和海平面测得的太阳辐射曲线如图所示。从太阳光谱曲线可以看出(…)：二、太阳辐射太阳光谱相当于6000K的黑体

5、辐射；太阳辐射的能量主要集中在可见光，其中0.38～0.76µm的可见光能量占太阳辐射总能量的46%，最大辐射强度位于波长0.47µm左右；到达地面的太阳辐射主要集中在0.3～3.0µm波段，包括近紫外、可见光、近红外和中红外；经过大气层的太阳辐射有很大的衰减；各波段的衰减是不均衡的。返回三、太阳辐射与大气的作用大气结构大气成份大气吸收作用大气散射作用大气窗口返回太阳辐射与地表的相互作用(…)地物的反射率(…)漫反射(…)镜面反射(…)四、太阳辐射与地物的作用太阳辐射到达地表后，一部分反射，一部分吸收，一部分透射，即：到达地面的太阳辐射能量＝反

6、射能量＋吸收能量＋透射能量地表反射的太阳辐射成为遥感记录的主要辐射能量。一般而言，绝大多数物体对可见光都不具备透射能力，而有些物体如水，对一定波长的电磁波则透射能力较强，特别是0.45~0.56μm的蓝绿光波段。一般水体的透射深度可达10～20m，清澈水体可达100m的深度。地表吸收太阳辐射后具有约300K的温度，从而形成自身的热辐射，其峰值波长为9.66μm，主要集中在长波，即6μm以上的热红外区段。反射率（ρ）：地物的反射能量与入射总能量的比，即ρ=(Pρ/P0)×100%。地物在不同波段的反射率是不同的。反射率是可以测定的。反射率也与地物

7、的表面颜色、粗糙度和湿度等有关。地物的反射光谱曲线：反射率随波长变化的曲线。不论入射方向如何，其反射出来的能量在各个方向是一致的。一般地物的反射近似漫反射，但各个方向反射的能量大小不同。物体的反射满足反射定律，入射角等于反射角。只有在反射波射出的方向才能探测到电磁波，水面是近似的镜面反射，在遥感图像上水面有时很亮，有时很暗，就是这个原因造成的。返回太阳辐射（1）P34,图2.20地面太阳辐射波长(nm)大气上界太阳辐照度海平面太阳辐照度太阳光谱辐照度太阳辐射（2）返回大气结构从地面到大气上界，大气的结构分层为：对流层：高度在7～12km,温度随

8、高度而降低，天气变化频繁，航空遥感主要在该层内。平流层：高度在12～50km，底部为同温层（航空遥感活动层），同温层以上，温度由于臭氧层对紫外线的强吸