地球的輻射與地物波譜課件

1、2.3 地球的輻射與地物波譜2.3.1、太陽輻射與地表的相互作用第1頁，共29頁。12.3 地球的輻射與地物波譜2.3.1、太陽輻射與地表的相互作用波段名稱可見光與近紅外中紅外遠(yuǎn)紅外波長0.3-2.5m2.5-6 m6 m輻射特性地表反射太陽輻射為主地表反射太陽輻射和自身熱輻射地表物體自身熱輻射為主地球輻射的分段特性第2頁，共29頁。22.3 地球的輻射與地物波譜2.3.2、地表自身熱輻射地表物體的輻射遵循基爾霍夫定律：地球輻射接近于300K黑體輻射，但由于大氣影響（主要是吸收），實(shí)際的輻射曲線未不平滑的折線。第3頁，共29頁。32.3 地球的輻射與地物波譜2.3.2、地表自身熱輻射 發(fā)射波譜

2、曲線：溫度一定時(shí)，物體的比輻射率隨波長變化，表示這種變化的曲線稱物體的發(fā)射波譜曲線。 發(fā)射波譜曲線，是識(shí)別地物的重要方法之一。 第4頁，共29頁。42.3 地球的輻射與地物波譜2.3.3、地物反射波譜特征研究地物反射光譜的意義： 被動(dòng)遙感在遙感探測中占重要地位，主要為反射太陽輻射可準(zhǔn)確識(shí)別地面目標(biāo)到達(dá)地面的太陽輻射能量（I）可分為三部分：反射（R）、吸收（A）、透射（T）絕大多數(shù)物體對(duì)可見光不具備透射能力。有些物體對(duì)特定波長電磁波具有透射能力。第5頁，共29頁。52.3 地球的輻射與地物波譜2.3.3、地物反射波譜特征反射率：反射能量與總?cè)肷淠芰康陌俜直?（P/P0）*100%反射率大小與物體

3、本身的性質(zhì)和表面狀況、波長、入射角等有關(guān)三種反射狀況：鏡面反射、漫反射、方向反射朗伯面：對(duì)于漫反射面，當(dāng)入射照度一定時(shí)，從任何角度觀察反射面，其反射亮度是一個(gè)常數(shù)，這種反射面稱朗伯面實(shí)際物體多數(shù)為方向反射，介于鏡面和朗伯面間第6頁，共29頁。6第7頁，共29頁。7第8頁，共29頁。82.3 地球的輻射與地物波譜2.3.3、地物反射波譜特征實(shí)際物體的反射，介于鏡面反射和漫反射之間。在入射輻照度相同時(shí)，反射輻射亮度的大小既與入射方位角和天頂角有關(guān)，也與反射方向的方位角與天頂角有關(guān)。 入射輻照度Ii由兩部分組成，一部分是太陽的直接輻射，其輻照度大小與太陽天頂角i和日地距離D有關(guān)；另一部分是太陽輻射經(jīng)

4、過大氣散射后又漫入射到地面的部分，其輻照度與入射角無關(guān)。 第9頁，共29頁。92.3 地球的輻射與地物波譜2.3.3、地物反射波譜特征反射波譜：研究地物反射率隨波長的變化規(guī)律識(shí)別地物地物反射曲線的形態(tài)相差很大，表明反射率隨波長變化的規(guī)律不同圖：植被、水體、干的土壤第10頁，共29頁。102.3 地球的輻射與地物波譜2.3.3、地物反射波譜特征第11頁，共29頁。112.3 地球的輻射與地物波譜2.3.3、地物反射波譜特征植被的光譜曲線：可分為三段：0.4-0.76m: 有一個(gè)小的反射峰，位于綠色波段（0.55 m ），兩邊（藍(lán)、紅）為吸收帶（凹谷）0.76-1.3 m: 高反射，在0.7 m處

5、反射率迅速增大，至1.1處有峰值1.3-2.5 m: 受植物含水量影響，吸收率增加，反射率下降，形成幾個(gè)低谷第12頁，共29頁。12影響植被波譜特征的主要因素第13頁，共29頁。132.3 地球的輻射與地物波譜2.3.3、地物反射波譜特征土壤：沒有明顯的波峰波谷土質(zhì)越細(xì)反射率越高，有機(jī)質(zhì)含量越高含水量越高，反射率越低第14頁，共29頁。142.3 地球的輻射與地物波譜2.3.3、地物反射波譜特征水體：反射主要在藍(lán)綠波段，其它波段吸收都很強(qiáng)，近紅外吸收更強(qiáng)。水中含泥沙時(shí)，可見光波段反射率會(huì)增加，峰值出現(xiàn)在黃紅區(qū)。水中含葉綠素時(shí)，近紅外波段明顯抬升。第15頁，共29頁。152.3 地球的輻射與地物

6、波譜2.3.3、地物反射波譜特征不同葉綠素含量時(shí)水體的波譜曲線第16頁，共29頁。162.3 地球的輻射與地物波譜2.3.3、地物反射波譜特征巖石：形態(tài)各異，沒有統(tǒng)一的變化規(guī)律第17頁，共29頁。17巖石的光譜反射率巖石的反射波譜曲線受：礦物成分礦物含量風(fēng)化程度含水狀況顆粒大小表面光滑程度色澤等影響第18頁，共29頁。18第19頁，共29頁。192.3 地球的輻射與地物波譜2.3.4、地物波譜特性的測量測量理論（1）雙向反射分布函數(shù)BRDF( bidirectional reflectance distribution function)意義： 引起反射的增量/入射有一微增量七十年代初Nico

7、demus給出了二向性反射分布函數(shù)的迄今最完善的定義 入射輻射天頂角；入射輻射方位角；反射輻射天頂角；反射輻射方位角；分子分母均為兩個(gè)無窮小量，實(shí)際測量中很少采用。第20頁，共29頁。202.3 地球的輻射與地物波譜2.3.4、地物波譜特性的測量測量理論（2）二向反射因子（BRF）BRF：在給定的立體角錐體所限制的方向內(nèi)，在一定的輻照度和觀測條件下，目標(biāo)的反射輻射通量與處于同一輻照度和觀測條件的標(biāo)準(zhǔn)參考面（理想朗伯反射面）的反射輻射通量之比。第21頁，共29頁。212.3 地球的輻射與地物波譜2.3.4、地物波譜特性的測量測量方法（1）樣品的實(shí)驗(yàn)室測量，常用分光光度計(jì)，應(yīng)用不廣泛。（2）野外測

8、量，采用比較法。第22頁，共29頁。22輻射傳輸模型 傳感器從高空探測地面物體時(shí)，所接收到的電磁波能量包括：（1）地物直接反射的太陽輻射IS；（2）漫入射輻射射入地面，又反射到大氣中，再進(jìn)入傳感器ID；（3）由于大氣散射沒有到達(dá)地面就直接進(jìn)入傳感器的部分IO（程輻射）。第23頁，共29頁。232.3 地球的輻射與地物波譜2.3.4、地物波譜特性的測量測量方法1）垂直測量：使所得數(shù)據(jù)能與航空、航天傳感器所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。認(rèn)為實(shí)際目標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)板的測量值之比就是反射率之比。 沒有考慮入射角度變化時(shí)造成的反射輻射值的變化，對(duì)實(shí)際地物在一定程度上取近似朗伯體。 ：被測物體的反射率；：標(biāo)準(zhǔn)板的反射率；：

9、分別為測量物體和標(biāo)準(zhǔn)板的儀器測量值。第24頁，共29頁。242.3 地球的輻射與地物波譜2.3.4、地物波譜特性的測量測量方法2）非垂直測量：測量不同角度的方向反射比因子。因?yàn)檩椛涞降匚锏墓饩€由來自太陽的直射光（近似定向入射）和天空的散射光（近似半球入射），方向反射比因子取兩者的加權(quán)和。 第25頁，共29頁。252.3 地球的輻射與地物波譜2.3.4、地物波譜特性的測量測量方法第26頁，共29頁。26實(shí)驗(yàn)（地物波譜測量）ISI921VF野外地物光譜輻射計(jì) 地物測量 軟件制圖第27頁，共29頁。27實(shí)驗(yàn)步驟（1）地物光譜輻射計(jì)充電 （2）安裝光譜輻射計(jì)（3）測量地物光譜 （4）安裝軟件 （6）數(shù)據(jù)分析、寫