第二讲 遥感物理基础(下)

第二章 遥感物理基础2.1 电磁波基础2.2 物体的发射基础2.3 地物的反射基础2.4 大气对电磁波传输影响地物的反射类型2.3 地物的反射辐射（ 1）镜面反射镜面反射的电磁波具有严格的方向性，即反射角等于入射角，反射能量集中在反射线方向上。地物的反射类型2.3 地物的反射辐射（ 2）漫反射在物体表面的各个方向上都有反射能量的分布，称为漫反射。所谓朗伯面，是指当入射照度一定时，从任何角度观察，其反射亮度都是一个常数的漫反射面。地物的反射类型2.3 地物的反射辐射（ 3）方向反射由于地形起伏和地面结构的复杂性，往往在某些方向上反射最强烈，这种现象叫做方向反射。发生方向反射时，不同角度看到的地物亮度不一样。朗伯反光和方向反光都是部分偏振光。地物的反射特性2.3 地物的反射辐射（ 1）光谱反射率通常定义为物体的反射通量与入射通量之比。这是理想的定义模型，没有考虑波长的因素。事实上不同地物对不同波长辐射的选择性反射不同。地物的反射特性2.3 地物的反射辐射因此定义 光谱反射率 为地物在某波段的反射通量与该波段的入射通量之比。将反射率与波长的关系在直角坐标系中绘出就得到地物 反射光谱曲线 。以下是几种主要地物的反射光谱曲线。地物的反射光谱特性2.3 地物的反射辐射不同地物有不同的光谱反射率，同一地物在不同的波段有不同的光谱反射率。 因此同一幅图像上不同的地物具有不同的色调，同一地物在不同的波段也会有不同的色调。地物按曲线走势可分为 灰体 （非选择性反射体）和 选择性反射体。地物的反射光谱特性2.3 地物的反射辐射1、 雪 的反射光谱与太阳光谱最相似，可见光波段为高反射体，近红外成为较强的吸收体。2、 水 在蓝光波段反射率稍高，在近红外变成全吸收体。3、 阔叶林 与 针叶林 在绿光波段有个反射小峰，在红外波段强反射。地物的反射光谱特性2.3 地物的反射辐射4、 沙漠 在绿、红波段反射率达 60%，而在近红外虽有两个吸收谷，但达 40%。5、 湿粘土 反射率低，灰白色大理石 变化不显著，近似灰体。 红砂岩反射率随波长增大。反射波谱曲线应用实例2.3 地物的反射辐射0.6-0.7um难区分，但在 0.75-1.25um之间就很容易区分。反射波谱曲线应用实例2.3 地物的反射辐射（ 1）同一地物的反射光谱特性反射波谱曲线应用实例2.3 地物的反射辐射（ 2）不同地物的反射光谱特性 土壤 自然土壤反射率没有明显的峰值和谷值，其曲线与土壤成分有关。曲线较为平滑，在不同光谱段的图像上，土壤亮度区别不明显。 反射波谱曲线应用实例2.3 地物的反射辐射（ 2）不同地物的反射光谱特性 植物 各类绿色植物反射光谱曲线相似。因叶绿素影响， 0.55um绿光有波峰，两侧 0.45um蓝光和 0.67um红光有两个吸收带；因叶片细胞结构影响， 0.8-1.0um反射陡坡， 1.1um形成峰值；因含水量影响，在 1.45、 1.95、 2.7um形成吸收谷。反射波谱曲线应用实例2.3 地物的反射辐射（ 2）不同地物的反射光谱特性 岩石 岩石成分、矿物质含量、含水状况、风化程度、颗粒大小、色泽、表面光滑度等都影响反射光谱曲线形态。在遥感探测中可根据所测岩石的具体情况选择不同的波段。影响地物反射率变化的因素2.3 地物的反射辐射由定义可知，反射率与地物在某波段的反射通量和该波段的入射通量有关。入射通量与太阳位置、传感器位置、地理位置、地形、季节、气候、大气状况等有关。反射通量与地物自身性质有关，如：植物病虫害、土壤含水量、作物季节等。影响地物反射率变化的因素2.3 地物的反射辐射如何测量地物反射波谱特性？（了解）2.4 大气对电磁波辐射影响2.4 大气对电磁波辐射影响2.4 大气对电磁波辐射影响2.4 大气对电磁波辐射影响2.4 大气对电磁波辐射影响2.4 大气对电磁波辐射影响2.4 大气对电磁波辐射影响太阳能量经过大气后 ,30% 反射回空间， 17% 为大气吸收， 22% 散射到大气中， 31% 直接辐射到地面。f.大气窗口 遥感中 ,通常把电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射的 ,透过率较高的波段称为 大气窗口 (也即传感器使用的观测波段 ).0.3 1.3m 紫外