遙感以及試卷

（3）物體的發(fā)射輻射不同發(fā)生率比較

1）發(fā)射率(Emissivity)定義：地物的輻射出射度（單位面積上發(fā)出的輻射總通量）W與同溫下的黑體輻射出射度W黑的比值。它也是遙感探測的基礎和出發(fā)點。影響地物發(fā)射率的因素：地物的性質(zhì)、表面狀況、溫度（比熱、熱慣量）：比熱大、熱慣量大，以及具有保溫作用的地物，一般發(fā)射率大，反之發(fā)射率就小。（3）物體的發(fā)射輻射一般物體的發(fā)射按照發(fā)射率與波長的關系，把地物分為：黑體或絕對黑體：發(fā)射率為1，常數(shù)?；殷w(greybody)：發(fā)射率小于1，常數(shù)選擇性輻射體：反射率小于1，且隨波長而變化。（3）物體的發(fā)射輻射一般物體的發(fā)射定義：在一定溫度下，地物單位面積上的輻射通量W和吸收率之比，對于任何物體都是一個常數(shù)，并等于該溫度下同面積黑體輻射通量W黑。在給定的溫度下，物體的發(fā)射率=吸收率（同一波段）；吸收率越大，發(fā)射率也越大。地物的熱輻射強度與溫度的四次方成正比，所以，地物微小的溫度差異就會引起紅外輻射能量的明顯變化。這種特征構成了紅外遙感的理論基礎。（3）物體的發(fā)射輻射基爾霍夫定律1.任何物體在一定的溫度下，不僅向外發(fā)射紅外輻射，也發(fā)射微波輻射。二者基本相似。但微波是地物低溫狀態(tài)下的重要輻射特性，溫度越低，微波輻射越明顯。2.微波輻射比紅外輻射弱得多，但技術上可以經(jīng)過處理來接收。（3）物體的發(fā)射輻射物體的微波輻射發(fā)射光譜特性：地物的發(fā)射率隨波長變化的規(guī)律。發(fā)射光譜曲線：按照發(fā)射率和波長之間的關系繪成的曲線。亮度溫度：它是衡量地物輻射特征的重要指標。指等物體的輻射功率等于某一黑體的輻射功率時，該黑體的絕對溫度即為亮度溫度。亮度溫度與實地溫度的關系：總小于實地溫度。（3）物體的發(fā)射輻射表征輻射的幾個名詞等效溫度：為了分析物體的輻射能力，常用最接近灰體輻射曲線的黑體輻射曲線來表達，這時黑體輻射溫度稱為該物體的等效輻射溫度。等效溫度與實地溫度的關系：也總小于實地溫度。（3）物體的發(fā)射輻射表征輻射的幾個名詞2.太陽輻射及大氣對輻射的影響第二章電磁波及遙感物理基礎2、太陽輻射及大氣對輻射的影響（1）太陽輻射（2）大氣成分與大氣層（3）大氣對電磁波的作用太陽輻射：太陽是被動遙感主要的輻射源，又叫太陽光，在大氣上界和海平面測得的太陽輻射曲線如圖所示。太陽常數(shù)：不受大氣影響，在距太陽一個天文單位內(nèi)，垂直于太陽輻射方向，單位面積單位時間黑體所接受的太陽輻射能量。（1.360×103W/m2）

1、太陽輻射太陽輻射P34,圖2.20波長(nm)大氣上界太陽輻照度海平面太陽輻照度太陽光譜輻照度太陽輻射太陽輻射特點太陽光譜相當于6000K的黑體輻射；太陽輻射的能量主要集中在可見光，其中0.38～

0.76μm的可見光能量占太陽輻射總能量的46%，最大輻射強度位于波長0.47μm左右；到達地面的太陽輻射主要集中在0.3～

3.0μm波段，包括近紫外、可見光、近紅外和中紅外；經(jīng)過大氣層的太陽輻射有很大的衰減；各波段的衰減是不均衡的。

大氣是由多種氣體及氣溶膠所組成的混合物。氣體：N2，O2，H2O，CO2，CO，CH4，O3

氣溶膠大氣的成分可分為常定成分（N2，O2

，CO2等）與可變成分兩個部分（水汽，氣溶膠）。（2）大氣成分與大氣層大氣成分大氣厚度約為1000km,從地面到大氣上界，可垂直分為4層：對流層：高度在7～12km,溫度隨高度而降低，空氣明顯垂直對流，天氣變化頻繁，航空遙感主要在該層內(nèi)。上界隨緯度和季節(jié)而變化。平流層：高度在12～50km，沒有對流和天氣現(xiàn)象。底部為同溫層（航空遙感活動層），同溫層以上為暖層，溫度由于臭氧層對紫外線的強吸收而逐漸升高。電離層：高度在50～1000km，大氣中的O2、N2受紫外線照射而電離，對遙感波段是透明的，是陸地衛(wèi)星活動空間。大氣外層：800～35000km,空氣極稀薄，對衛(wèi)星基本上沒有影響。（2）大氣成分與大氣層大氣層（2）大氣成分與大氣層大氣層大氣中氮氣對電磁波的作用都在紫外光以外的范圍內(nèi)（<0.2um的電磁波幾乎被氮氣或氧氣吸收）。大氣上層臭氧的存在，而臭氧對小于0.3um的電磁波具有極強的吸收能力，所以到達地面的太陽短波輻射中，已不存在小于0.3um的短波輻射。真正對電磁波傳播起重要吸收作用的是一些非常少量的氣體，其中作用最為顯著的有臭氧，二氧化碳，甲烷和水汽。（3）大氣對電磁波的作用吸收水蒸氣對太陽光譜的吸收二氧化碳對太陽光譜的吸收大氣中其它氣體對太陽光譜的吸收散射：電磁波與物質(zhì)相互作用后電磁波偏離原來的傳播方向的一種現(xiàn)象。不同于吸收作用，只改變傳播方向，不能轉變?yōu)閮?nèi)能。大氣的散射是太陽輻射衰減的主要原因。對遙感圖像來說，降低了傳感器接收數(shù)據(jù)的質(zhì)量，造成圖像模糊不清。散射主要發(fā)生在可見光區(qū)。（3）大氣對電磁波的作用散射A、均勻散射當不均勻顆粒的直徑a>>λ時，發(fā)生均勻散射，散射強度與波長無關。B、米氏(Mie)散射如果介質(zhì)中不均勻顆粒的直徑a與入射波長同數(shù)量級，發(fā)生米氏散射；散射強度與波長的二次方成反比。C、瑞利（Rayleigh）散射瑞利散射（也稱分子散射）的條件是介質(zhì)中的不均勻顆粒的直徑a遠小于入射電磁波波長，散射強度與波長的四次方成反比。（3）大氣對電磁波的作用散射大氣對太陽光的散射示意圖（3）大氣對電磁波的作用散射瑞利（Rayleigh）散射

不均勻顆粒的直徑入射波長小于十分之一瑞利散射空氣質(zhì)量好的時候瑞利（Rayleigh）散射

瑞利散射的強度I與波長的四次方成反比(-4).空氣純凈時天空是什么顏色？站在月球上看天時，天是什么顏色？米氏散射：大氣中的氣溶膠顆粒，云滴，雨云滴等的直徑與入射光的波長相似或大于入射光的波長時發(fā)生的散射。米氏散射的特征：（1）電磁波可以穿透介質(zhì)表面而深入到散射顆粒的內(nèi)部。（2）由于顆粒尺度與波長可以相似，所以顆粒的不同部位往往處在不同的電場強度下，導致誘發(fā)電流的產(chǎn)生，一方面這高度電流會產(chǎn)生高變的磁場，另一方面電流的存在意味著焦耳熱損耗的出現(xiàn)——電磁波的吸收。

米氏(Mie)散射

不均勻顆粒的直徑入射波長同數(shù)量級米氏散射較少的時候米氏(Mie)散射均勻散射：大氣粒子的直徑比波長大得多時發(fā)生的散射，散射強度與波長無關，在符合無選擇散射的條件的波段中，任何波長的散射強度相同。均勻散射

不均勻顆粒的直徑入射波長

>>均勻散射雨天、或空氣質(zhì)量差的時候均勻散射大氣散射是群體散射強度和個體散射強度的線性和。大氣散射系數(shù)與高度的關系：大氣散射系數(shù)由分子散射和氣溶膠散射兩部分組成。氣溶膠顆粒密度隨高度呈指數(shù)衰減。就平均狀況而言，4km以下的氣溶膠米氏散射占優(yōu)勢，4km以上的分子散射占相對優(yōu)勢。分子散射與氣溶膠散射光強之比隨角度和能見度的變化二變化。（3）大氣對電磁波的作用散射特性折射現(xiàn)象：電磁波傳過大氣層時出現(xiàn)傳播方向的改變，大氣密度越大，折射率越大。反射現(xiàn)象：電磁波在傳播過程中，通過兩種介質(zhì)的交界面時會出現(xiàn)反射現(xiàn)象，反射現(xiàn)象出要出現(xiàn)在云頂（云造成的噪聲）。（3）大氣對電磁波的作用折射、反射太陽輻射經(jīng)過大氣傳輸時，反射，吸收和散射共同衰減了輻射強度，剩余部分即為透過的部分。由于大氣層的反射、散射和吸收作用，使得太陽輻射的各波段受到衰減的作用輕重不同，因而各波段的透射率也各不相同。電磁波通過大氣層時較少被反射，吸收和散射的，透射率較高的波段稱為大氣窗口。（對地遙感要用的部分）（3）大氣對電磁波的作用大氣窗口大氣窗口主要光譜波段大氣窗口波段透射率/%應用舉例紫外可見光近紅外0.3～1.3μm＞90TM1-4、SPOT的HRV近紅外1.5～1.8μm80TM5近-中紅外2.0～3.5μm80TM7中紅外3.5～5.5μm60～70NOAA的AVHRR遠紅外8～14μm60～70TM6微波0.8～2.5cm100Radarsat光學厚度：消光系數(shù)沿大氣傳輸路徑的積分，是表征大氣介質(zhì)對輻射衰減程度的無量綱量。大氣的總光學厚度：在某一垂直路徑上，從大氣頂層到地表的總衰減系數(shù)。（3）大氣對電磁波的作用光