遥感的基本概念精品文稿.ppt

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1、遥感的基本概念第1页，本讲稿共36页传感器能量来源大气层地物接收系统数字化分析可视化分析应用遥感过程示意图遥感过程示意图 遥感信息的获取、传输、处理、判读分析和应用的全过程。遥感信息的获取、传输、处理、判读分析和应用的全过程。遥感信息的获取、传输、处理、判读分析和应用的全过程。遥感信息的获取、传输、处理、判读分析和应用的全过程。电磁波特性电磁波特性电磁波特性电磁波特性信息获取信息获取信息获取信息获取信息接收信息接收信息接收信息接收信息处理信息处理信息处理信息处理信息应用信息应用信息应用信息应用第2页，本讲稿共36页电磁辐射与地物光谱特征电磁辐射与地物光谱特征1 电磁波谱与电磁辐射电磁波谱与电磁

2、辐射第3页，本讲稿共36页1.1 1.1 电磁波谱电磁波谱电磁波谱电磁波谱紫外紫外紫外紫外可见可见可见可见近红外近红外近红外近红外中红外中红外中红外中红外热红外热红外热红外热红外微微微微 波波波波0.3 0.3 mm1.0 1.0 mm3.0 3.0 mm10.0 10.0 mmX XC CS SL LP PKKKaKaKuKu1 m1 mmm1 c1 cmm1 m1 m波长单位之间的换算关系为：波长单位之间的换算关系为：1mm=1000m;1m=1000nm可划分为可划分为:射线、射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、射线、紫外线、可见光、红外线、微波及无线电波都是电磁波微波及无线电波都是电

3、磁波 把电磁波在真空中的波长按或频率按递增或递减顺序排把电磁波在真空中的波长按或频率按递增或递减顺序排列列,就构成了电磁波谱就构成了电磁波谱第4页，本讲稿共36页可见光可见光第5页，本讲稿共36页红外红外第6页，本讲稿共36页微波微波第7页，本讲稿共36页1.2 电磁辐射电磁辐射能够发射电磁波的物体称为电磁辐射源，以电磁波的形式能够发射电磁波的物体称为电磁辐射源，以电磁波的形式从物体向外发射电磁能量的过程，称为从物体向外发射电磁能量的过程，称为电磁辐射电磁辐射。对遥感而言，电磁辐射源有太阳、地球和人工辐射源三种情对遥感而言，电磁辐射源有太阳、地球和人工辐射源三种情况。况。第8页，本讲稿共36页

4、1.3 电磁辐射的度量电磁辐射的度量 辐射能量辐射能量辐射能量辐射能量 辐射通量辐射通量辐射通量辐射通量 辐射通量密度辐射通量密度辐射通量密度辐射通量密度 辐射强度辐射强度辐射强度辐射强度 分谱辐射通量分谱辐射通量分谱辐射通量分谱辐射通量 辐射亮度辐射亮度辐射亮度辐射亮度第9页，本讲稿共36页辐射能量辐射能量辐射能量辐射能量 QQ电磁辐射是具有能量的，它表现在：电磁辐射是具有能量的，它表现在：电磁辐射是具有能量的，它表现在：电磁辐射是具有能量的，它表现在：使被辐照的物体温度升高使被辐照的物体温度升高使被辐照的物体温度升高使被辐照的物体温度升高 改变物体的内部状态改变物体的内部状态改变物体的内部

5、状态改变物体的内部状态 使带电物体受力而运动使带电物体受力而运动使带电物体受力而运动使带电物体受力而运动 辐射能量（辐射能量（辐射能量（辐射能量（QQ）的单位可以用焦耳（）的单位可以用焦耳（）的单位可以用焦耳（）的单位可以用焦耳（J J）、尔格）、尔格）、尔格）、尔格(erg)(erg)、卡（卡（卡（卡（calcal）表示）表示）表示）表示第10页，本讲稿共36页辐射通量辐射通量辐射通量辐射通量 (radiant flux)(radiant flux)在单位时间内通过的辐射能量称为辐射通在单位时间内通过的辐射能量称为辐射通在单位时间内通过的辐射能量称为辐射通在单位时间内通过的辐射能量称为辐射通

6、量：量：量：量：=Q/Q/t t辐射通量（辐射通量（辐射通量（辐射通量（）的）的）的）的单位是瓦特单位是瓦特单位是瓦特单位是瓦特=焦耳焦耳焦耳焦耳/秒秒秒秒（W=J/SW=J/S）第11页，本讲稿共36页辐射通量密度辐射通量密度辐射通量密度辐射通量密度 (irradiance)E(irradiance)E、(radiant exitance)M(radiant exitance)M单位面积上的辐射通量称为辐射通量密度：单位面积上的辐射通量称为辐射通量密度：单位面积上的辐射通量称为辐射通量密度：单位面积上的辐射通量称为辐射通量密度：E E辐照度辐照度辐照度辐照度=/A MA M辐射出射度辐射出射

7、度辐射出射度辐射出射度=/A A辐射通量密度辐射通量密度辐射通量密度辐射通量密度的的的的单位是瓦单位是瓦单位是瓦单位是瓦/米米米米（W/mW/m）辐射源辐射源辐射源辐射源辐照度辐照度辐照度辐照度辐辐辐辐射射射射出出出出射射射射度度度度被辐照物被辐照物被辐照物被辐照物辐射体辐射体辐射体辐射体法向法向法向法向第12页，本讲稿共36页辐射强度辐射强度辐射强度辐射强度 (radiant intensity)I(radiant intensity)I辐射强度是辐射强度是辐射强度是辐射强度是描述点辐射源的辐射特性的描述点辐射源的辐射特性的描述点辐射源的辐射特性的描述点辐射源的辐射特性的，指在某，指在某，指

8、在某，指在某一方向上单位立体角内的辐射通量：一方向上单位立体角内的辐射通量：一方向上单位立体角内的辐射通量：一方向上单位立体角内的辐射通量：I=I=/辐射强度（辐射强度（辐射强度（辐射强度（I I）的）的）的）的单位是瓦单位是瓦单位是瓦单位是瓦/球面度（球面度（球面度（球面度（W/SrW/Sr）辐射强度辐射强度辐射强度辐射强度点辐射源点辐射源点辐射源点辐射源第13页，本讲稿共36页分谱辐射通量分谱辐射通量分谱辐射通量分谱辐射通量分谱辐射通量是波长分谱辐射通量是波长分谱辐射通量是波长分谱辐射通量是波长 的函数，的函数，的函数，的函数，单位波长间隔内的单位波长间隔内的单位波长间隔内的单位波长间隔内

9、的辐射通量称为分谱辐射通量：辐射通量称为分谱辐射通量：辐射通量称为分谱辐射通量：辐射通量称为分谱辐射通量：=/分谱辐射通量分谱辐射通量分谱辐射通量分谱辐射通量的的的的单位是瓦单位是瓦单位是瓦单位是瓦/微米（微米（微米（微米（W/W/mm）1 1-2 2间隔内的间隔内的间隔内的间隔内的 (1 1-2 2)?)?总辐射通量总辐射通量总辐射通量总辐射通量？辐辐辐辐射射射射通通通通量量量量波长波长波长波长第14页，本讲稿共36页分谱？分谱？分谱？分谱？分谱辐射通量分谱辐射通量分谱辐射通量分谱辐射通量分谱辐照度、分谱辐射出射度分谱辐照度、分谱辐射出射度分谱辐照度、分谱辐射出射度分谱辐照度、分谱辐射出射度

10、分谱辐射强度分谱辐射强度分谱辐射强度分谱辐射强度“分谱分谱分谱分谱”两字可以忽略两字可以忽略两字可以忽略两字可以忽略第15页，本讲稿共36页辐射亮度辐射亮度辐射亮度辐射亮度 (radiance)L(radiance)L单位面积、单位波长、单位立体角内的辐射通单位面积、单位波长、单位立体角内的辐射通单位面积、单位波长、单位立体角内的辐射通单位面积、单位波长、单位立体角内的辐射通量称为辐射亮度：量称为辐射亮度：量称为辐射亮度：量称为辐射亮度：L=L=/A A 辐射亮度（辐射亮度（辐射亮度（辐射亮度（L L）的）的）的）的单位是瓦单位是瓦单位是瓦单位是瓦 /米米米米 微米微米微米微米 球面度球面度球

11、面度球面度（W/mW/m m m SrSr）亮度亮度亮度亮度 L L面辐射源面辐射源面辐射源面辐射源立体角立体角立体角立体角 A A第16页，本讲稿共36页小小小小 结结结结辐辐辐辐 射射射射 度度度度 量量量量 一一一一 览览览览 表表表表辐射量辐射量辐射量辐射量符号符号符号符号定义定义定义定义单位单位单位单位辐射能量辐射能量辐射能量辐射能量QQ焦耳焦耳焦耳焦耳(J)(J)辐射通量辐射通量辐射通量辐射通量 (2)(2)Q/Q/t(t()瓦瓦瓦瓦(W)(W)辐照度辐照度辐照度辐照度E E (2)(2)/A(A()瓦瓦瓦瓦/米米米米(W/m(W/m)辐射出射度辐射出射度辐射出射度辐射出射度MM

12、(2)(2)/A(A()瓦瓦瓦瓦/米米米米(W/m(W/m)辐射强度辐射强度辐射强度辐射强度I I (2)(2)/()瓦瓦瓦瓦/球面度球面度球面度球面度(W/Sr)(W/Sr)辐射亮度辐射亮度辐射亮度辐射亮度L L 2(3)2(3)/A A ()瓦瓦瓦瓦/米米米米 球面度球面度球面度球面度(W/m(W/m Sr)Sr)第17页，本讲稿共36页2.电磁辐射的基本定律电磁辐射的基本定律第18页，本讲稿共36页2.1 黑体辐射定律黑体辐射定律黑体黑体?第19页，本讲稿共36页普朗克定律（普朗克定律（黑体辐射定律黑体辐射定律）黑体辐射定律瑞利瑞利-琴斯定律琴斯定律波长（微米）辐射能量第20页，本讲稿共

13、36页斯忒藩斯忒藩-波耳兹曼定律波耳兹曼定律第21页，本讲稿共36页维恩位移定律维恩位移定律辐射能量波长（微米）太阳温度、海洋温度、地表温度、火点温度第22页，本讲稿共36页（1）基尔霍夫定律）基尔霍夫定律2.2实际地物的辐射实际地物的辐射第23页，本讲稿共36页地物发射率地物发射率第24页，本讲稿共36页地物发射率分类地物发射率分类第25页，本讲稿共36页小结小结电磁辐射的度量：辐射通量密度、辐照度、电磁辐射的度量：辐射通量密度、辐照度、辐射亮度辐射亮度黑体辐射：普朗克定律，基尔霍夫定律黑体辐射：普朗克定律，基尔霍夫定律实际地物的辐射：吸收率和反射率之间的实际地物的辐射：吸收率和反射率之间的

14、关系关系第26页，本讲稿共36页3.太阳辐射及对大气辐射的影响太阳辐射及对大气辐射的影响第27页，本讲稿共36页3.1 太阳常数太阳常数第28页，本讲稿共36页3.2 太阳光谱太阳光谱太阳能量的光谱分布太阳能量的光谱分布(百分比百分比)辐射能量第29页，本讲稿共36页3.3 大气对辐射的作用大气对辐射的作用吸收：水、臭氧、二氧化碳吸收：水、臭氧、二氧化碳散射：瑞利散射、米散射和无选择性散射散射：瑞利散射、米散射和无选择性散射第30页，本讲稿共36页瑞利散射瑞利散射1 1.条件条件：当大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射。这种散射主要由大气：当大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射。这种散

15、射主要由大气中的原子和分子，如中的原子和分子，如N N2 2，COCO2 2，O O3 3和和O O2 2分子等引起的。分子等引起的。2.2.特点特点：散射强度与波长的四次方成反比，即波长越长，散射越弱。：散射强度与波长的四次方成反比，即波长越长，散射越弱。3.3.影响影响：瑞利散射对可见光的影响很大。：瑞利散射对可见光的影响很大。4.4.例子：无云的晴空呈现蓝色；朝霞和夕阳都偏橘红色；例子：无云的晴空呈现蓝色；朝霞和夕阳都偏橘红色；MSS4MSS4的图像远没有的图像远没有MSS7MSS7的图像清晰。的图像清晰。返回第31页，本讲稿共36页返回米氏散射米氏散射1 1.条件条件：当大气中粒子的直

16、径与辐射的波长相当时发生的散射。这种：当大气中粒子的直径与辐射的波长相当时发生的散射。这种散射主要由大气中的微粒，如烟、尘埃、小水滴及气溶胶等引起散射主要由大气中的微粒，如烟、尘埃、小水滴及气溶胶等引起.2.2.特点特点：散射的强度与波长的二次方成反比，方向性比较明显。：散射的强度与波长的二次方成反比，方向性比较明显。3.3.影响影响：云雾对红外线的散射主要是米氏散射。：云雾对红外线的散射主要是米氏散射。第32页，本讲稿共36页无选择性散射无选择性散射1.条件条件:当大气中粒子的直径比波长大得多时发生的散射。当大气中粒子的直径比波长大得多时发生的散射。2.特点特点:散射强度与波长无关，即对发生

17、无选择性散射的波段，散射强度与波长无关，即对发生无选择性散射的波段，任何波长的散射强度都相同。任何波长的散射强度都相同。3.由于云雾中水滴的粒子直径比可见光波长大很多，所以无论由于云雾中水滴的粒子直径比可见光波长大很多，所以无论从哪个角度看，云都是白色的。从哪个角度看，云都是白色的。第33页，本讲稿共36页紫外紫外紫外紫外可见可见可见可见近红外近红外近红外近红外中红外中红外中红外中红外热红外热红外热红外热红外微微微微 波波波波0.3 0.3 mm1.0 1.0 mm3.0 3.0 mm10.0 10.0 mm100%100%0%0%大气大气大气大气透过率透过率透过率透过率X XC CS SL

18、LP PKKKaKaKuKu3.4 大气窗口大气窗口1 m1 mmm1 c1 cmm1 m1 m第34页，本讲稿共36页TM（专题绘图仪）传感器共（专题绘图仪）传感器共7个波段分别是：个波段分别是：Tm1波段：波段：0.45 m-0.50 m Tm2波段：波段：0.52 m-0.60 m Tm3波段：波段：0.63 m-0.69 m Tm4波段：波段：0.76 m-0.94 m Tm5波段：波段：1.55 m-1.75 m Tm6波段：波段：10.4 m-12.5 m Tm7波段：波段：2.08 m-2.35 mSPOT多光谱图像三个波段：多光谱图像三个波段：SPOT1波段：波段：0.50 m-0.59 m SPOT2波段：波段：0.61 m-0.69 m SPOT3波段：波段：0.79 m-0.89 m 传感器波段的设置一般选择大气窗口传感器波段的设置一般选择大气窗口第35页，本讲稿共36页小结小结太阳常数太阳常数大气对辐射传输的作用：吸收和散射大气对辐射传输的作用：吸收和散射 散射和粒子半径的关系大气窗口大气窗口第36页，本讲稿共36页