1、第二章遥感物理基础Physicalbasisofremotesensing 2 1电磁波与电磁波谱 Electromagneticwaveandtheelectromagneticspectrum 2 2物体电磁波发射特性 Electromagneticemissioncharacteristicsoftheobject 2 3地物的电磁波反射特性 Electromagneticwavereflectioncharacteristicsofthegroundobject 2 4大气对电磁波传输的影响 Atmosphericeffectsonelectromagneticwavetransmis
2、sion 2 1电磁波谱的构成 复习 2 2物体电磁波发射特性 Electromagneticemissioncharacteristicsoftheobject 2 1 3电磁波谱 遥感应用的波段及其特点 2 3地物的电磁波反射特性 Electromagneticwavereflectioncharacteristicsofthegroundobject 1地物的反射类型镜面反射 漫反射和方向反射2反射率与反射光谱 3不透明地物发射率与反射率关系 4不同地物的反射波谱特征 植被 土壤 水体 岩石 城市地物5影响地物光谱反射率变化的主要因素 6地物波谱特性的测量 1实际地物的反射 反射波谱 光
3、谱反射率 植被的反射波谱曲线特征 不同土壤的反射波谱曲线 水体的反射波谱曲线 岩石的反射波谱曲线 城市地物光谱特征也称人工 造 地物 Typicalspectralreflectancecurvesforurban suburbanphenomenaintheregion0 4 0 9mm Jensen2007 5影响地物光谱反射率变化的主要因素 双向反射率分布函数BRDF Bi directionalReflectanceDistributionFunction p28 6光谱测量原理 双向反射率因子Bi directionalReflectanceFactor BRF 野外垂直测量 遥感过
4、程 3 地表发射与反射 4 大气传播 第二章遥感物理基础Physicalbasisofremotesensing 2 4大气对电磁波传输的影响 1大气成分 Atmosphericcomposition 大气成分 Atmosphericcomposition 2大气结构 structureoftheatmosphere 对流层Troposphere 大气的最低层 自地面到8 18km 平均12km 特点 剧烈的垂直对流运动 气温随高度的升高而降低 0 6 100m 为什么 空气密度大 水汽含量不固定 1 2 3km云分布 尘烟多 该层大气吸收 散射引起电磁衰减 是电磁波传输的主要研究内容 平流层
5、Stratosphere 从对流层顶到55km高度为平流层 特点 气流以水平运动为主 气温随高度的升高不变或微升 大气透明度良好 大气平稳 天晴气朗 25 30km 臭氧层 2大气结构 structureoftheatmosphere 中间层Mesosphere 从平流层顶到80km高度 特点 温度随高度升高迅速降低 因为没有臭氧吸收太阳紫外辐射 而氮 氧能吸收的太阳短波辐射又大部分被上层的大气吸收了 存在强烈的垂直对流 所以该层又称为高空对流层 2大气结构 structureoftheatmosphere 热层Thermosphere 从中间层顶到800km高空 特点 空气稀薄 以氧原子为主
6、 温度因大气强烈吸收太阳紫外辐射而随高度上升迅速升高 高度电离 它能够反射无线电波 利于通讯 常常出现极光 2大气结构 structureoftheatmosphere 外层Exosphere 电离层顶以上的大气 是地球大气向星际空间过度的层次 特点 空气极其稀薄 气温很高 而且随高度升高 地球引力小 高速运动的分子可逃逸至宇宙空间 2大气结构 structureoftheatmosphere 大气的垂直分布 3大气对电磁辐射的影响 散射 吸收 大气对不同波段的影响 3大气对电磁辐射的影响 大气吸收Absorption 氧气 O2 臭氧 O3 二氧化碳 CO2 水汽Watervapor 3大气
7、对电磁辐射的影响 大气散射Scattering 大气散射 辐射在传播过程中遇到小微粒而使传播方向改变 并向各个方向散开 散射对遥感数据的影响对反射辐射成分的改变改变传感器所接受的电磁波信息大气散射集中于太阳辐射能量较强的可见光区 散射类型 散射的方式随电磁波长与大气分子直径 气溶胶微粒大小之间的相对关系而变 主要有 1 瑞利 Rayleigh 散射2 米氏 Mie 散射3 非选择 Non selective 散射 瑞利散射Rayleighscattering 散射 蓝天 散射 蓝天 散射 朝霞 散射 夕阳红 米氏散射Miescattering 无选择性散射Non selectivescatte
8、ring 3大气对电磁辐射的影响 大气折射Refraction 折射与两小儿辩日 解释 3大气对电磁辐射的影响 大气反射Reflection 电磁波传播过程中通过两种介质的交界面上时 还会出现反射现象 这种反射同样满足反射定律 通过大气时 气体 尘埃反射作用很小 反射现象主要发生在云层顶部 取决于云量和雾量 而且各个波段均受到不同程度的影响 严重地削弱了电磁波强度 因此 如果不是专门研究云层 尽量选择无云的天气接收遥感信号 则不用考虑大气的反射 DateAcquired 1999 09 10 4大气窗口Atmosphericwindow 读P11 12 大气窗口 Aster与ETM 波段设置
9、Aster为什么不设蓝波段 考虑大气散射损失 ETM波段设置 LDCM增设1和9波段 Why 5辐射传输方程 Radiationtransferequation 1 地物反射太阳辐射 1 地物反射太阳辐射 1 地物反射太阳辐射 程辐射 1 地物反射太阳辐射 1 地物反射太阳辐射 地物反射太阳辐射 大气光学厚度 大气校正 去雾 a Imagecontainingsubstantialhazepriortoatmosphericcorrection b ImageafteratmosphericcorrectionusingATCOR CourtesyLeicaGeosystemsandDLR theGermanAerospaceCentre Jensen2005 2 地物发射辐射 大气的热辐射 地面热辐射 小结 复习题
