《遙感原理》PPT課件

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1、 本 講 主 要 介 紹遙 感 的 物 理 基 礎(chǔ) ，包 括 大 氣 對(duì) 太 陽(yáng) 輻射 的 影 響 、 大 氣 窗口 的 概 念 、 地 物 反射 太 陽(yáng) 光 譜 的 特 性 、地 物 的 熱 輻 射 、 地物 的 電 磁 波 特 性 、地 物 與 微 波 的 作 用機(jī) 理 、 典 型 地 物 的光 譜 曲 線 。 波 長(zhǎng) 范 圍 為 0.010.38 m，太 陽(yáng) 光 譜 中 ， 只 有 0.30.38 m波長(zhǎng) 的 光 到 達(dá) 地 面 ， 對(duì) 油 污 染 敏 感 ，但 探 測(cè) 高 度 在 2000 m以 下 。波 長(zhǎng) 范 圍 ： 0.380.76 m，人 眼 對(duì) 可 見(jiàn) 光 有 敏 銳 的 感

2、 覺(jué) ， 是 遙感 技 術(shù) 應(yīng) 用 中 的 重 要 波 段 。波 長(zhǎng) 范 圍 為 0.761000 m，根 據(jù) 性 質(zhì) 分 為 近 紅 外 、 中 紅 外 、 遠(yuǎn)紅 外 和 超 遠(yuǎn) 紅 外 。波 長(zhǎng) 范 圍 為 1 mm1 m， 穿 透性 好 ， 不 受 云 霧 的 影 響 輻 射 通 量 :單 位 時(shí) 間 內(nèi) 通 過(guò) 某 一 面 積 的 能 量 ， =dW/dt。 輻 射 通 量 密 度 （ E） ： 單 位 時(shí) 間 內(nèi) 通 過(guò) 單 位 面 積 的 輻 射 能 量 。 輻 照 度 （ I） ： 被 輻 射 的 物 體 表 面 上 的 輻 射 通 量 。 輻 射 出 射 度 （ M） ： 輻

3、射 源 物 體 表 面 單 位 面 積 上 的 輻 射 通 量 。 輻 射 亮 度 （ L） ： 假 定 有 一 輻 射 源 呈 面 狀 ， 向 外 輻 射 的 強(qiáng) 度隨 輻 射 方 向 而 不 同 ， 則 L定 義 為 輻 射 源 在 某 一 方 向 ， 單 位 投 影表 面 ， 單 位 立 體 角 內(nèi) 的 輻 射 通 量 。斯 忒 藩 玻 爾 茲 曼 定 律 ：（M ）（ T ）維 恩 位 移 定 律 ： 黑 體 輻 射 光 譜 中 最 強(qiáng) 輻 射 的 波 長(zhǎng)（ max） 與 黑 體 絕 對(duì) 溫 度 （ T ） 成 反 比 。 n太 陽(yáng) 輻 射 到 達(dá) 地 表 后 ， 一 部 分 反 射

4、， 一 部 分 吸 收 ， 一 部分 透 射 ， 即： 到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射能量反射能量吸收能量透射能量n地 表 反 射 的 太 陽(yáng) 輻 射 成 為 遙 感 記 錄 的 主 要 輻 射 能 量 。n一 般 而 言 ， 絕 大 多 數(shù) 物 體 對(duì) 可 見(jiàn) 光 都 不 具 備 透 射 能 力 ，而 有 些 物 體 如 水 ， 對(duì) 一 定 波 長(zhǎng) 的 電 磁 波 則 透 射 能 力 較 強(qiáng) ，特 別 是 0. 450. 56m的 藍(lán) 綠 光 波 段 。 一 般 水 體 的 透 射 深 度可 達(dá) 10 20 m， 清 澈 水 體 可 達(dá) 100 m的 深 度 。n地 表 吸 收 太 陽(yáng) 輻 射 后 具

5、有 約 300 K的 溫 度 ， 從 而 形 成 自 身的 熱 輻 射 ， 其 峰 值 波 長(zhǎng) 為 9.66 m， 主 要 集 中 在 長(zhǎng) 波 ， 即6 m以 上 的 熱 紅 外 區(qū) 段 。地 物 在 不 同 波 段 的 反 射 率 是 不 同 的 。反 射 率 是 可 以 測(cè) 定 的 。反 射 率 也 與 地 物 的 表 面 顏 色 、 粗 糙 度 和 濕 度 等 有 關(guān) 。地 物 的 反 射 光 譜 曲 線 ： 反 射 率 隨 波 長(zhǎng) 變 化 的 曲 線 。 不 論 入 射 方 向 如 何 ， 其 反 射 出 來(lái) 的 能 量 在 各 個(gè) 方 向 是一 致 的 。 一 般 地 物 的 反 射

6、 近 似 漫 反 射 ， 但 各 個(gè) 方 向 反 射 的能 量 大 小 不 同 。 波長(zhǎng)(nm)大氣上界太陽(yáng)輻照度海平面太陽(yáng)輻照度太陽(yáng)光譜輻照度 從 地 面 到 大 氣 上 界 ， 大 氣 的 結(jié) 構(gòu) 分 層 為 ： O 2吸收帶0.2m，0.155 m最強(qiáng)O 3吸收帶0.20.36 m，0.6 mH 2O吸收帶0.50.9 m , 0.952.85 m，6.25 mCO 2吸收帶1.352.85 m, 2.7 m,4.3 m,14.5 m塵埃吸收量很小 概 念 ：大 氣 窗 口 波 段 透 射 率 /% 應(yīng) 用 舉 例紫 外 可 見(jiàn) 光近 紅 外 0.3 1.3 m 90 TM1-4、 SP

7、OT的HRV近 紅 外 1.5 1.8 m 80 TM5近 -中 紅 外 2.0 3.5 m 80 TM7中 紅 外 3.5 5.5 m NOAA的 AVHRR遠(yuǎn) 紅 外 8 14 m 60 70 TM6微 波 0.8 2.5cm 100 Radarsat 由 于 微 波 的 波 長(zhǎng) 較 長(zhǎng) ， 因 而 散 射 相 對(duì) 較 小 ，在 大 氣 中 衰 減 少 ， 對(duì) 云 層 、 雨 區(qū) 的 穿 透 能 力 較 強(qiáng) ，基 本 不 受 煙 、 云 、 雨 的 限 制 。 對(duì) 于 熱 帶 雨 林 地 區(qū)更 有 意 義 。 微波傳感器的波長(zhǎng)分辨率比較低，是由于其波長(zhǎng)較長(zhǎng)，衍射現(xiàn)象顯著的緣故。同時(shí)，觀察精

8、度和取樣速度往往不能協(xié)調(diào)。 這 一 特 性 可 以 用 來(lái) 探 測(cè) 隱 藏 在 林 下 的 地 形 、 地 質(zhì) 構(gòu)造 、 軍 事 目 標(biāo) 以 及 埋 藏 在 地 下 的 工 程 、 礦 藏 、 地 下 水等 。 電 磁 波 通 過(guò) 介 質(zhì) 時(shí) ， 部 分 被 吸 收 ， 強(qiáng) 度 要 衰 減 。 微 波 對(duì) 于 海 水 特 別 敏 感 ， 其 波 長(zhǎng) 很 適 合 于 海面 動(dòng) 態(tài) 情 況 （ 海 面 風(fēng) 、 海 浪 等 ） 的 觀 測(cè) 。 植 被 的 反 射 波 譜 曲 線 規(guī) 律 性 明 顯 而 獨(dú) 特 ， 主 要 分 三 段 ： 可 見(jiàn)光 波 段 有 一 個(gè) 小 的 反 射 峰 ， 兩 側(cè) 有 兩 個(gè) 吸 收 谷 ； 在 近 紅 外 波 段 有一 個(gè) 反 射 的 “ 陡 坡 ” ， 至 1.1微 米 附 近 有 一 峰 值 ； 在 中 紅 外 波 段反 射 率 大 大 下 降 ， 形 成 幾 個(gè) 低 谷 。 植 被 在 上 述 基 本 特 征 下 因 植物 種 類(lèi) 、 季 節(jié) 、 病 蟲(chóng) 害 影 響 等 不 同 仍 有 細(xì) 部 差 別 。