第二章 遥感物理基础pgx0925

/u/pgx457600sci/第二章 遥感物理基础地学院：彭光雄遥感地质学遥感地质学内容提纲p1.自我介绍p2.遥感的基本概念p3.遥感的应用领域p4.遥感地质概述p5.遥感地质典型案例p6.课后作业练习内容提纲p1.电磁波谱与遥感波段p2.电磁辐射源p3.地球大气对遥感的影响p4.地物波谱特征p5.色度学u1.1电磁波的传播：电磁波的传播：p 四个物理量：波长、强度、传播方向和偏振面。u1.2电磁波的叠加与相干电磁波的叠加与相干p 相干作用的结果使影像产生颗粒状或斑点，影响解译。u1.3电磁波的衍射电磁波的衍射p 微波遥感中，衍射会影响图像质量。p1.地磁辐射的基本特征1.4电磁波的偏振（极化）电磁波的偏振（极化）ENVISAT-1卫星 ASAR产品介绍/1_envisat.html1. 电磁波谱与遥感波段p遥感的类型1. 电磁波谱与遥感波段H/H V/V RGB 垂直的 vertical 水平的 horizontalpV/H极化的差异 1. 电磁波谱与遥感波段/terrasar/terrasar1/1-12.htmlTerraSAR卫星数据 1. 电磁波谱与遥感波段1. 电磁波谱与遥感波段TerraSAR卫星数据 1. 电磁波谱与遥感波段u1.5电磁波的多普勒效应电磁波的多普勒效应p 在民用遥感中很少应用。u1.6电磁波的波粒二象性电磁波的波粒二象性u 波动性u 粒子性p1.地磁辐射的基本特征1. 电磁波谱与遥感波段p2.地磁波谱nm1. 电磁波谱与遥感波段p3.遥感波段与传感器可见光波段： 0.38-.76m紫 0.38-0.43m蓝 0.43-0.47m青 0.47-0.50m绿 0.50-0.56m黄 0.56-0.59m橙 0.59-0.62m红 0.62-0.76m红外波段： 0.76-1000m近红外 0.76-3.0中红外 3.0-6.0热红外 6.0-15.0远红外 15.0-1000m微波波段： 1mm-1m毫米波 1-10mm厘米波 1-10cm分米波 0.1-1mnm美国陆地卫星五号 (LANDSAT 5)TM各波段特征：1.TM1 0.45-0.52um,蓝波段 ,对水体穿透强 ,对叶绿素与叶色素反映敏感 ,有助于判别水深及水中叶绿素分布以及水中是否有水华等 . 2.TM2 0.52-0.60um,绿波段 ,对健康茂盛植物的反射敏感 ,对水体的穿透力强 ,用于探测健康植物绿色反射率 ,按绿峰反射评价植物的生活状况 ,区分林型 ,树种和反映水下特征。 . 3.TM3 0.62-0.69UM ,红波段 ,叶绿素的主要吸收波段 ,反映不同植物叶绿素吸收 ,植物健康状况 ,用于区分植物种类与植物覆盖率 ,其信息量大多为可见光最佳波段 ,广泛用于地貌 ,岩性 ,土壤 ,植被 ,水中泥沙等方面 .。 4 .TM4 0.76-0.96UM 近红外波段 ,对绿色植物类别差异最敏感,为植物通用波段 ,用于作物长势测量 ,水域测量 . 5.TM5 1.55-1.75UM,中红外波段 ,处于水的吸收波段 ,一般 1.4-1.9UM内反映含水量 ,用于土壤湿度植物含水量调查 ,作物长势分析 ,从而提高了区分不同作用长势的能力 .易于反映云与雪 .6.TM6 1.04-1.25UM热红外波段 ,可以根据辐射响应的差别 ,区分农林覆盖长势 ,差别表层湿度 ,水体岩石 ,以及监测与人类活动有关的热特征 ,进行热制图 .7.TM7 2.08-3.35UM,中红外波段 ,为地质学家追加波段 ,处于水的强吸收带 ,水体呈黑色 ,可用于区分主要岩石类型 ,岩石的热蚀度 ,探测与交代岩石有关的粘土矿物 .1. 电磁波谱与遥感波段TM1 TM2 TM3TM4TM123-RGBTM5 TM7 TM457-RGB1. 电磁波谱与遥感波段1. 电磁波谱与遥感波段pASTER传感器1. 电磁波谱与遥感波段/1. 电磁波谱与遥感波段/n16/index.html/n16/n1175/n41283/49906.htmlpCBERS传感器1. 电磁波谱与遥感波段2. 电磁辐射源u1.电磁辐射的单位电磁辐射的单位p 辐射强度： Ie（瓦 球面度 -1）p 辐射亮度： Le（瓦 米 -2球面度 -1）p1.电磁辐射度量与单位(Wm-2sr-1m-1 )(Wm-2sr-1)参见 /n16/n1115/n1522/n2103/index.htmlDN值辐射亮度 L=DN/A+L0 (Wm-2sr-1m-1 )p2.1电磁辐射度量与单位2. 电磁辐射源p2.2.物体的热辐射2. 电磁辐射源一、绝对黑体及其辐射定律任何高于绝对 0 K(-273.16C)的物体都存在着分子的热运动，并能产生中，远红外的电磁辐射。p热辐射这种由物质内部粒子的热运动所引起的电磁辐射叫做热辐射。热辐射能量的绝对度量是温度。p绝对黑体在任何温度下，对任何波长的入射辐射的吸收系数 (率)(,T)恒等于 1，即 (,T)=1时的物体称绝对黑体，黑体反射率 r =0， 透射 率 c =0p比辐射率 黑体是一种具体最大辐射能力的物体。一般的物体的辐射都要比黑体辐射小，因此，以黑体为基准所表达的就是发射率，又叫比辐射率 。v基尔霍夫定律：v在同一温度下，任一物体发射某一波长电磁波的能力，与其对该波长电磁波的吸收能力成正比。v热辐射的定量； (普朗克定律 ) v黑体 发射率为 1v灰黑 发射率 1 热扩散系数 密度v选择性吸收体p2.2.物体的热辐射2. 电磁辐射源普朗克公式 (Planck law): M (,T)=2hc2/ 5(ehc/ 1)通常写成式中：式中： M (,T) 黑体在波长黑体在波长 、 温度温度 T时单位表面积时单位表面积向空间向空间 (所有方向所有方向 )的辐射出射度的辐射出射度 (Wcm -2m -1) 波长；波长； 普朗克常数普朗克常数 ,h=6.62607510 -34w s 2T 绝对温度；绝对温度； 光速，光速， c=2.9979245810 10 cms -1c1 第一辐射常数，第一辐射常数， c1=2hc 2=3.741775 10 12W cm 2 c2 第二辐射常数第二辐射常数 , c2=hc/ =1.438769cm K 玻尔兹曼常数，玻尔兹曼常数， =1.380658 10 -23wsK -12. 电磁辐射源利用 Planck 公式计算亮度温度 T煤层自燃监测a.12 月简单密度分割后提取出的高温火点 m/s; b.12 月影像多阈值密度分割后提取出的热异常结果 ; c. 差值后提取出的高温火点 ; d.多时向 MNF 第一主成份密度分割后提取煤火信息结果 ; e.凌晨影像密度分割结果温度愈高，辐射峰值波长愈小。 800K900K700K600K500K普朗克公式可计算不同温度黑体光谱辐射率与波长pMODIS选用 4m（ 波段 21， 22）和 11m（ 波段 31）的亮温进行火点探测 .p对于地下煤层自燃的监测也是如此。p2.2.物体的热辐射2. 电磁辐射源二 .一般物体的发射辐射v 实际物体的辐射不同于绝对黑体的辐射，在相同的温度之下，实际物体的辐射通量密度比绝对黑体的要低，即 W W ， 我们用发射率来表示它们之间的关系：v W / W ，v 实际物体的辐射分为两种：v 1、选择性辐射； 各波长处的光谱发射率 不同， （ ） v 2、 灰体辐射；各波长处的光谱发射率 相等； 2. 电磁辐射源不同物体具有不同的发射率MODIS-1:0.6m MODIS-21:11m MODIS-32:11m主要为反射 主要为发射 主要为发射112 20 28MODISp2.3.物体的热惯量2. 电磁辐射源一、热惯量 （ P） 的定义p热惯量是物体对环境温度变化的热反应灵敏性的一种度量。pP=(kc) 1/2 是密度， c是比热， k是热扩散系数。p热惯量越大，对环境温度变化的反应就越迟钝。图为利用热惯量法制作的极轨卫星全国干旱监测产品。 http:/english.cma.