《遥感导论》第二章课堂笔记.ppt

大气垂直分层 大 气 组 成 与 垂 直 分 层 大气主要成份 大气吸收作用 与大气吸收相关的两个因子： 大气的物质成分 电磁波波长 大气吸收带：不能穿过大气的某些电磁波波长区间，如在0.7-2.5μm处的3个相间的水汽吸收带。 大气吸收谱 大气吸收谱 主要大气吸收带 水的吸收带：2.5-3.0、5-7、0.94、1.13、1.38、1.86、3.24、24以上 二氧化碳的吸收峰：2.8、4.3 臭氧：0.2-0.32、0.6、9.6 氧气：小于0.2、0.6、0.76 大气窗口 大气窗口：也叫“大气透射带”，指能透过大气的电磁波连续区。遥感中的常用大气窗口如下： (1) 0.3-1.3μm，可见光、部分紫外和近红外； (2) 1.5-1.8和2.0-2.5μm，部分近红外； (3) 3.5-5.5μm，中红外； (4) 8-14μm，远红外； (5) >0.05cm的微波；常用波段有0.8-2.5、3、5、10cm。 大气散射作用 大气散射指电磁辐射在大气中传输时偏离其初始方向，并向各个方向散开的现象。 散射元：指大气分子密度差异、大气中悬浮的微小水滴、固体微尘。 由“米氏散射理论”给出的散射元直径d、辐射波长λ与散射能量I间的关系： (1) d<<λ时，I∝λ－4 瑞利散射 (2) d =λ时，I∝λ－2 米氏散射 (3) d =1.5×λ时，I∝λ－1 米氏散射 (4) d≥2×λ时，I与λ无关 无选择散射 瑞丽散射 对波长较短的可见光作用强 蔚蓝色的天空 朝霞和夕阳红 米氏散射和无选择性散射 米氏散射 方向性明显，向前的散射更强，对红外线影响大 无选择性散射 散射与波长无关 云雾呈白色 大气分子、原子——瑞利散射——可见光、近红外，可见光最强 大气微粒——米氏散射——近紫外至红外，近红外最强 云层中的小雨滴——对微波是瑞利散射但能量很小故微波可穿云透雾；对可见光是无选择性散射且云层越厚散射越强 总结 大气反射作用 反射过程主要发生在云层顶部，反射程度取决于云量大小和云层厚度。 如果不是为了研究云层，一般会避开有云的天气以消除大气反射的影响。 大气辐射作用 温度高于绝对零度的物体都会向外辐射能量，大气也不例外。 大气自身辐射主要为波长约10μm的热红外辐射。 如果研究的是该波长信息，则要考虑遥感信息中是否叠加了大气辐射的影像。 大气折射作用 也称“大气折光作用”。 因为大气层密度随高度增加而逐渐减小，光线经过这种密度渐变的介质时，会由于折射作用而发生弯曲。在航空摄影中，表现为使记录在感光介质上的像点发生远离中心点方向的偏移。 大气折射： θ=0°时，R=0′ θ=45°时，R=1′ θ=90°时，R=35′ 大气透射的定量分析 大气对太阳辐射的总透射率T 大气厚度与大气质量对透射量的影响 透过大气达到地面的太阳辐射 粗略算，31%说——反射30%、散射22%、吸收17%，到达地面为太阳总辐射的31%。 稍精确，45%说——臭氧吸收3%、云层反射25%，其它气体吸收19%、地面反射8%，其余45%地表吸收。 实际情况非常复杂，要具体情况具体分析 作为地物信息载体的电磁波： 到达传感器的地物反射太阳辐射、到达传感器的地面辐射、到达传感器的回波。 对地物信息起干扰作用的电磁波： 到达传感器的大气散射、大气反射、大气辐射，其中大气散射是最主要的干扰。 2.3 地球辐射与地物波谱 太阳辐射 与地表的 相互作用 太阳与地表辐射的电磁波谱 地球辐射的分段性 (这里的地球辐射指传感器接收到的从地球 方向来的辐射、反射、散射等能量) 第2章 电磁辐射与地物光谱特征 2.1 电磁波谱与电磁辐射 波 —振动的传播称为波 纵波 —质点振动方向与波的传播方向相同 横波 —质点振动方向与波的传播方向垂直 电磁波 —电磁振荡在空间的传播是电磁波 电磁波谱 —按电磁波在真空中传播的波长或频率递增或递减排列，则构成了电磁波谱。 电磁波谱 电磁波谱 现在用人工方法产生的电磁波的波长，长的已经达几千米，短的不到一百万亿分之一厘米，覆盖了近20个数量级的波段。电磁波传播的速度大，波段又如此宽广，已成为信息传递的非常有力的工具。 电磁波的性质决定了传感器的类型，或者说各种传感器是为接受不同特性的电磁波而设计的。例如，可见光可以使摄影胶片感光，而经过