第二章--电磁波谱与地物波谱特征ppt课件.ppt

2.1电磁波与电磁波谱2.1.1电磁波2.1.1电磁波电磁波谱示图遥感应用各电磁波波长2.1.3遥感应用电磁波段紫外线2.1.3遥感应用电磁波段波长范围从0.38-0.76μm。它由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫色光组成。人眼对可见光有敏锐的感觉，不仅对可见光的全色光，而且对不同波段的单色光，也都具有敏锐的分辨能力，其中对0.55μm最敏感，所以可见光是作为鉴别物质特征的主要波段。2.1.3遥感应用电磁波段波长范围为0.76—1000μm，分为：近红外（0.76-3.0μm）中红外（3.0-6.0μm）远红外（6.0-15.0μm）超远红外（15-1000μm）近红外在性质上与可见光相似，所以又称为光红外。中红外、远红外和超远红外是产生热感的原因，所以又称为热红外。应用实例：红外线夜视仪，监控设备，宾馆的房门卡，汽车、电视机的遥控器、洗手池的红外感应，饭店门前的感应门等。微波的波长范围1mm-lm。微波遥感是借助微波散射现象来探测地物的性质。穿透性好，基本不受云雾影响。2.1.3遥感应用电磁波段绝对黑体（blackbody）如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收，即吸收率α=1，则这种物体称为绝对黑体，或简称黑体。一般物体收到辐射时，对辐射能量总是有吸收、反射。吸收部分占总能量的份额称为吸收率，其值在0-1之间。黑颜色的物体吸收能力大于白颜色的物体，吸收系数也比较大。如黑色的煤烟，其吸收系数接近99%，被认为是最接近绝对黑体的自然物质。恒星和太阳的辐射也被看做是接近黑体辐射的辐射源。但实际上自然界并不存在绝对黑体。2.2太阳辐射及大气对辐射的影响太阳是被动遥感最主要的辐射源。从太阳光谱曲线可看出：太阳常数：指不受大气影响，在距太阳一个天文单位内，垂直于太阳光辐射方向上，单位面积单位时间黑体所接收的太阳辐射能量。I=1.360×103W/m2根据日地距离计算出太阳的总辐射通量为：Φ=太阳常数*4πr2=3.826×1026W1、大气垂直结构对流层平流层电离层外大气层2.2.2大气吸收为大气的底层，对流层中空气作垂直运动而形成对流，热量的传递产生天气现象。其高度在7~12km，温度随高度的增加而降低，高度每增加1km，温度下降6℃，气象变化强，是现代航空遥感主要活动的区域。在对流层内，由于大气层的吸收作用，使电磁波传播受到衰减。其高度在12~80km，层内气流比较稳定，没有明显对流，几乎没有天气现象。在25km以下气温一般保持恒温约为-55ºC，25-80km以上气温随高度递增（臭氧吸收了太阳紫外光），平流层的上部又称中间层，中间层内温度随高度增加而递减。其高度在80~1000km，大气十分稀薄，下部称为热层，上部称为散逸层。大气中的O2、N2受紫外线照射处于电离状态，热层的空气分子和粒子直接吸收太阳辐射能量，使气温升高，温度随高度增加而递增。对可见光、红外直至微波的影响较小，是人造地球卫星绕地球运行的主要空间层。该位于离地面1000km高度以上直至几万公里，该层空气极为稀薄，该层对卫星运行基本上没有影响。800km以上高度的空气极为稀薄，已对遥感产生不了影响，因此真正对太阳辐射影响最大的是对流层和平流层。2、大气成分2.2.2大气吸收3、大气对辐射的吸收作用2.2.2大气吸收水（H2O）氧（O2）它的吸收主要在红外区内，吸收峰主要是2.8μm、4.3μm与14.5μm。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，成为散射。散射使原传播方向的辐射强度减弱，而增加向其他方向的辐射，主要发生在可见光区。对遥感图像来说，降低了传感器接收数据的质量。2.2.3大气散射根据波长与散射微粒大小之间的关系，大气散射有三种情况：瑞利散射米氏散射无选择性散射瑞利散射思考：2.2.3大气散射太阳高度角：指太阳的入射方向和地平面之间的夹角。即太阳光线与通过该点与地心相连的地表切线的夹角，简称高度角。米氏散射非选择性散射2.2.4大气窗口2.2.4大气窗口2.2.4大气窗口2.2.4大气窗口2.2.4大气窗口地物的光谱特性是遥感技术的重要理论依据，它既为传感器工作波段的选择提供依据，又是遥感数据正确分析和判读的理论基础，同时也可作为利用计算机进行数字图像处理和分类时的参考标准。2.3.1地物反射光谱特征2.3.2常见地物的光谱曲线2.3.3常见地物的光谱曲线比较辐射能量入射到任何地物表面上，一部分被反射；一部分被吸收，还有一部分透射穿过地物。根据能量守恒定律可得：到达地面的太阳辐射能量＝反射能量＋吸收能量＋透射能量一般而言，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，浑浊水体则为1~2m，清澈水体可达100m的深度