定量遥感基础理论

1、 一、 遥感定量化问题 目视解译的缺陷 遥感定量化问题 定量化的途径 遥感定量化问题 定量化的途径 找出遥感信息与物理量之间的函数关系，在此基础之上根据遥感信息，计算 每一点的物理量遥感信息模型方法。 取。 6 6、输出结果是区域性的情况，既有点面积的状态，又有区域性、 综合、宏观、规律性的情况，非常适合于地学研究、决策应用。 光谱信息 （一）直接象元灰度值 （二）间接光谱信息 几何信息 3 3）纹理方位4 4）纹理长度5 5）纹理宽度 形态 物理量的数理方程 )()(ZEYE mi ZYX ZY, ),( 0X 步骤 1. 计算样本平均数 n i mi ZYX 1 )( 2. 计算样本标准差

2、 1 1 2 n XX S n i i )( 3. 计算 S mX 0 4. 计算统计量 t nn S mX t 0 0 0 m tt ase QQQ 散射截面单位辐照度入射时，一个粒子散射的总能量： ss Qr 2 吸收截面单位辐照度入射时，一个粒子吸收的总能量： aa Qr 2 消光截面单位辐照度入射时，一个粒子消光的总能量： ease Qr 2 以上三个参量的量纲是面积。 散射系数光透过单位体积介质后，被粒子散射的总能量与入射总能量之比， 为单位容积内所有粒子散射截面之和： ss N 吸收系数光透过单位体积介质后，被粒子吸收的总能量与入射总能量之比， 为单位容积内所有粒子吸收截面之和：

3、aa N 消光系数光透过单位体积介质后，被粒子吸收的总能量与入射总能量之比， 为单位容积内所有粒子吸收截面之和： ease N 消光系数的量纲为L-1或cm2.cm-3，前者用于透射研究，称线消光系数，后者用 于遥感，称体积消光系数。也有用k表示 )(E dz )()(dEE dzzEdE e ),()()( 两边积分得： 2 1 ),(exp)()( 0 z z e dzzEE 若为均匀介质，其厚度为L，则有： LEE e )(exp)()( 0 此即为比尔（Beer)定律，辐射传输和遥感应用的一个基本定律,也称布格-朗伯定律 （Bouguer-Lambert)。 2 1 ),()( z z

4、 e dzz n均匀介质的光学厚度可简化为： L e )()( n为无量纲参数 2 1 ),(exp )( )( 0 z z e dzz E E T )(exp)(T n为无量纲参数 4/ s s a P )(4 )( 相函数P()是个无量纲量，满足归一化条件： 1 )( )( 4 )( 4 44 ss da d adP 某方向的散射强度为： 4 )( )( P L s s e s 2 0 0 0 0 0 dP dP dP du du g s s )(cos )( )(cos )( )(cos 01 g n不对称因子g与散射粒子的尺度有关，粒子越大，不对称因子g就越大 n瑞利散射： g=0；

5、沙尘暴散布射： g0.8 n不对称因子g与散射粒子的尺度有关，粒子越大，不对称因子g就越大 n瑞利散射： g=0； 沙尘暴散布射： g0.8 n前向散射： )1 ( 4 gk s n后向散射： )1 ( 4 gk s 232 2 21 1 )cos( )( ),( gg g gg g为常数（不对称因子） Henyey与Greenstein相函数近似公式：H-G相函数近 似公式 地物反射的方向性是具有较大潜力的信息特征 ),( ),( ),;,( ii rr rrii dE dL f ii , rr , 分别为入射光的天顶角和方位角； 分别为反射光的天顶角和方位角。 BRDF单位为1/sr（球面

6、度-1） ),( ii E 为入射光辐照度； ),(L rr 为反射光辐亮度； i r i r i r 入射辐射通量 反射辐射通量 样品表面法线 样品表面参考方向 样品 ),(L rr d d r rd dsinr ddsind ),( ii dE 1 dE /dE dE dL f ddLdE iiiii cos),(),( 2 ),( sincos),( 2/ 0 2 0 ii ii dL dddL ),;,(f),;,(f iirrrrii n从物理意义上讲，这一原意味着辐射源和测量 仪器的位置可以互换而不影响测量结果。 dLT dLP ),( ),( rrii P rrii T dL d

7、L R （无量纲） pT、LL vi R E L coscos 0 f /dE dL dL dL R T P T /dEdLP dR E M )( 1 )( )( )( 半球 19/21 rrrrrT ddLM sin),()( 2 0 2 0 da)( . 3 250 入射辐射能量 反射辐射能量 反照率 20/21 光谱仪 BRDF测量 PdvviiTwvvii TLLL ),;,(),;,( PdvviiPwvviiP LLL ),;,(),;,( 由天天空光来自四面八方，忽略天空光反射辐亮度的方向性，目标地物对太阳直射 光反射的辐亮度LT为： 为目标地物的平均反射率，也即反照率 RRd 2 1 PdvviiPw PdvviiTw P T vvii LL LRL dL dL R ),;,( ),;,( ),;,( n对于二向反射特征不显著的地物，可简化为： ),;,( ),;,( ),;,( vviiPw vviiTw vvii L L R 再 见 ！ 取。 6 6、输出结果是区域性的情况，既有点面积的状态，又有区域性、 综合、宏观、规律性的情况，非常适合于地学研究、决策应用。 光谱信息 e s 20/21 Pdv