遥感原理与应用_第2章_2遥感物理基础-辐射传输基础

《遥感原理与应用_第2章_2遥感物理基础-辐射传输基础》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、遥感原理与应用RemoteSensingPrincipleandApplication遥感物理基础遥感平台特点遥感传感器影像处理基础影像几何处理影像辐射处理遥感影像判读影像识别分类遥感技术应用遥感系统影像处理遥感应用影像处理遥感遥感原理与应用课程框架遥感物理基础遥感电磁辐射基础辐射传输基础地物波谱特性与遥感光学基础大气对电磁辐射的影响大气窗口辐射传输方程电磁波与物体的交互作用辐射传输基础地球被大气圈包围，大气圈上界无明显界线，离地面越高大气越稀薄，逐步过渡到太阳系空间。大气厚度约1千公里，且在垂直方

2、向自下而上分为对流层、平流层、电离层、外大气层。大气对电磁辐射的影响大气对电磁辐射的影响大气结构对流层：高度在7～12km，空气作垂直运动而形成对流，热量的传递产生天气现象。空气温度随高度而降低，天气变化频繁，航空遥感主要在该层内。平流层：高度在12～50km，底部为同温层（航空遥感活动层），同温层以上，温度由于臭氧层对紫外线的强吸收而逐渐升高。电离层：高度在50～1000km，大气中的O2、N2受紫外线照射而电离，反射地面发射的无线电波，对遥感波段是透明的，是陆地卫星活动空间。大气外层：800～3

3、5000km，空气极稀薄，对卫星基本上没有影响。大气对电磁辐射的影响大气成分不变成分：氮、氧、氩、二氧化碳、甲烷、氧化氮、氢；这些气体在80km以上的相对比例保持不变，称为不变气体。可变成分：臭氧、水蒸气、液态和固态水（雨、雾、雪、冰等）、盐粒、尘烟；这些气体的含量随高度、温度、位置而变，称为可变成分。气溶胶：固体或液体分散在气体中的分散体系叫做气溶胶。比如，烟、尘、雾、云等都是气溶胶。气溶胶是气体和在重力场中具有一定稳定性和较小沉降速度的物质颗粒组成的混合系统。大气对电磁辐射的影响大气对太阳辐射的

4、衰减大气对太阳辐射的衰减的三种形式：散射、吸收及反射大气微粒引起电磁波散射臭氧、二氧化碳和水蒸气吸收电磁波能量云层和雾等反射阻碍电磁波通过可见光波段：引起电磁波衰减的主要原因是分子散射。紫外、红外与微波区：引起电磁波衰减的主要原因是大气吸收。大气对电磁辐射的影响引起大气吸收的主要成分是氧气、臭氧、水、二氧化碳等。臭氧：主要吸收0.3微米以下的紫外区的电磁波，另外，9.6微米处有弱吸收。因大气对紫外线有很强的吸收作用，故现阶段遥感中很少用到紫外线波段。二氧化碳：主要吸收带分别为2.60~2.80微米，

5、吸收峰为2.70微米；4.10~4.45微米吸收峰为4.3微米；9.10~10.9微米吸收峰为10.0微米；12.9~17.1微米吸收峰为14.4微米，全在红外区。吸收影响大气对电磁辐射的影响水蒸气：主要吸收带在0.70~1.95微米间，最强处为1.38微米和1.87微米；2.5~3.0微米间吸收峰为2.7微米；4.9~8.7微米间吸收峰为6.3微米；15微米~1mm间的超远红外区以及微波中0.164cm和1.348cm处。氧气：微波中0.253cm及0.5cm处有吸收现象。大气对电磁辐射的影响大气

6、对电磁辐射的影响大气中的甲烷、氧化氮，工业集中区附近的高浓度一氧化碳、氨气、硫化氢、氧化硫等都具有吸收电磁波的作用，但吸收率很低，可忽略不计。大气中其他成分的气体，由于都是对称分子，无极性，因此对电磁波不存在吸收。在可见光波段范围内，大气分子吸收的影响小，主要是散射引起衰减。大气吸收造成遥感影像暗淡。大气对电磁辐射的影响大气吸收造成遥感影像暗淡大气对电磁辐射的影响电磁辐射在传播过程中，遇到小微粒而使传播方向改变，并向各个方向散开，即为散射。(区别大气反射)散射影响：使原传播方向的辐射强度减弱，而增加

7、向其他各方向的辐射。尽管强度不大，但太阳辐射在照到地面又反射到传感器的过程中，二次通过大气，在照射地面时，由于增加了漫入射的成分，使地物反射的成分有所改变。对遥感图像来说，增加了信号中的噪声成分，降低了传感器接收数据的质量，造成图像模糊不清。不同于吸收作用，只改变传播方向，不能转变为内能。大气的散射是太阳辐射衰减的主要原因。散射主要发生在可见光区。散射影响大气对电磁辐射的影响散射类型瑞利（Rayleigh）散射、米氏(Mie)散射、非选择性散射（均匀散射）等。瑞利散射：介质的不均匀程度a小于入射电磁

8、波波长的十分之一；(气体分子)米氏散射：如果介质中不均匀颗粒的直径a与入射波长同数量级；(气溶胶)非选择性散射（均匀散射）：当不均匀颗粒的直径a>>λ时发生。(大粒子尘埃)大气对电磁辐射的影响大气散射选择性散射-散射强度与波长有关瑞利散射dp<λ/10米氏散射dp≈λ非选择性散射-散射强度与波长无关非选择性散射dp>>λ大气对电磁辐射的影响光和粒子的相互作用（散射），按粒子同入射波波长(λ)的相对大小不同，可以采用不同的处理方法：当粒子尺度比波长小得多时，可采用比较简