遙感的物理基礎(chǔ)

2.2.4大氣窗口大氣窗口：電磁波在大氣中傳輸過程中損耗較小，透射率很高的波段。

要獲得地面的信息，必須在大氣窗口中選擇遙感波段。常用遙感波段的特性紫外線（ultravioletorUV）波長范圍為0.01—0.4μm。太陽輻射含有紫外線，通過大氣層時，波長小于0.3μm的紫外線幾乎都被吸收，只有0.3—0.4μm波長的紫外線部分能穿過大氣層到達(dá)地面，且能量很少，并能使溴化銀底片感光。目前，主要用于探測碳酸鹽巖分布。碳酸鹽巖在0.4μm以下的短波區(qū)域?qū)ψ贤饩€的反射比其它類型的巖石強(qiáng);另外，水面飄浮的油膜比周圍水面反射的紫外線要強(qiáng)烈，因此可用于油污染的監(jiān)測。紫外波段從空中可探測的高度大致在2000m以下，對高空遙感不宜采用。

可見光

波長范圍0.4—0.76μm。它是電磁波中人眼能惟一見到的波區(qū)，由紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫色光組成。人眼對可見光能夠直接感覺，不僅對可見光的全色光，而且對不同波段的單色光，也都具有這種能力。所以可見光是作為鑒別物質(zhì)特征的主要波段，是遙感中最常用的波段。也可將可見光分成若干個波段同一瞬間對同一景物、同步攝影獲得不同波段的像片；亦可采用掃描方式接收和記錄地物對可見光的反射特征。紅外線

紅外線波長范圍為0.76—1000μm，為了實際應(yīng)用方便，又將其劃分為：近紅外（0.76—3.0μm），中紅外（3.0—6.0μm），遠(yuǎn)紅外（6.0—15.0μm）；超遠(yuǎn)紅外（15.0—1000μm）。近紅外在性質(zhì)上與可見光相似，所以又稱為光紅外。由于它主要是地表面反射太陽的紅外輻射，因此又稱為反射紅外。在遙感技術(shù)中采用攝影方式和掃描方式，接收和記錄地物對太陽輻射的紅外反射。在攝影時，由于受到感光材料靈敏度的限制，目前只能感測0.76—1.3μm波長范圍。近紅外波段在遙感技術(shù)中也是常用波段。中紅外、遠(yuǎn)紅外和超遠(yuǎn)紅外是產(chǎn)生熱感的原因，所以又稱為熱紅外。物體在常溫范圍內(nèi)發(fā)射紅外線的波長多在3—40μm之間，而15μm以上的超遠(yuǎn)紅外線易被大氣和水分子吸收。在遙感技術(shù)中主要利用3—15μm波段，更多的是利用3—5μm和8—14μm波段。紅外遙感是采用熱感應(yīng)方式探測地物本身的輻射（如熱污染、火山、森林火災(zāi)等），所以工作時不僅白天可以進(jìn)行，夜間也可以進(jìn)行，能進(jìn)行全天時遙感。紅外(Infrared,IR)反射紅外（reflectiveIR）：0.7-3.0m熱紅外(ThermalIR)：3.0-100m目前遙感界習(xí)慣用法：近紅外（NIR,near-infrared）：0.7-1.1m短波紅外(SWIR,shortwaveIR）：1.1-3.0m中紅外(MWIR,MidwaveIR)：3.0-6.0m熱紅外(TIR,ThermalIR)：8.0-15m微波

微波的波長范圍1mm—1m。微波又可分為：毫米波、厘米波和分米波。微波輻射和紅外輻射兩者都具有熱輻射性質(zhì)。由于微波的波長比可見光、紅外線要長，能穿透云、霧而不受天氣影響，所以能進(jìn)行全天候全天時的遙感探測。微波遙感可以采用主動或被動方式成像，另外，微波對某些物質(zhì)具有一定的穿透能力，能直接透過植被、冰雪、土壤等表層覆蓋物。因此，微波在遙感技術(shù)中是一個很有發(fā)展?jié)摿Φ倪b感波段。2.3地球輻射與地物波譜地球輻射可分為兩個部分：短波（0.3—2.5μm）和長波（6μm以上）部分。地球表面平均溫度27℃，地球輻射峰值波長為9.66μm。地球輻射屬于遠(yuǎn)紅外波段。上方平滑曲線代表黑體輻射300K時的能量分布曲線，下方不規(guī)則曲線代表地球表面的實測輻射能量分布曲線，上方黑體輻射曲線包羅了地球表面輻射能量分布曲線。地球輻射的能量來源太陽短波輻射和地球內(nèi)部熱能與地球熱輻射直接相關(guān)聯(lián)的是地表的熱平衡太陽短波輻射地球內(nèi)部熱能受地球內(nèi)部熱能影響的地溫受太陽輻射影響的地溫地?zé)崞胶饩€左邊為太陽輻射波譜曲線，該曲線與地球輻射的波譜曲線在波長5μm上方處相交。當(dāng)對地面目標(biāo)地物進(jìn)行遙感探測時，傳感器接收到小于3μm波長，主要是地物反射太陽輻射的能量，而地球自身的熱輻射極弱，可忽略不計；傳感器接收到大于6μm波長，主要是地物本身的熱輻射能量；在3—6μm中紅外波段，太陽與地球的熱輻射均要考慮。所以在進(jìn)行紅外遙感探測時，選擇清晨時間，其目的就是為了避免太陽輻射的影響。

常用大氣窗口1）0.3－1.4um：包括全部可見光（95％），部分紫外光（70％），部分近紅外光（80％）。攝影和掃描成像的方式在白天感測和記錄目標(biāo)電磁波輻射信息。2）1.4－2.5um：近紅外窗口，60％－95％，掃描成像，白天記錄3）3.5－5.5um：中紅外窗口，60％－70％，白天夜間，掃描成像記錄4）8－14um：遠(yuǎn)紅外窗口，超過80％，白天夜間，掃描記錄5）1.4－300mm：微波窗口，白天夜間，掃描記錄。大氣窗口和遙感波譜通道2.繼3.哥2地物敗的光季譜特剪性自然快界中執(zhí)任何暢地物啊都具蒜有其波自身毅的電磁馳輻射孩規(guī)律，如唉具有燙反射光，吸六收外蜘來的貧紫外敲線、印可見祥光、躲紅外翁線和仗微波底的某鴉些波刷段的高特性旦；它術(shù)們又論都具瓦有發(fā)套射某蘭些紅換外線霸、微副波的春特性睜；少稱數(shù)地顫物還促具有肅透射載電磁師波的勁特性即，這賓種特蝦性稱城為地提物的尼光譜拿特性苗。地物這波譜組特征純的概杠念地物秘波譜贈特征嶺是指多各種想地物以各自踏所具柴有的草電磁華波特樣性（父反射編、發(fā)版射、充吸收禽、透院射）開。例如勉植物哥的葉雅子之釣所以癢看到揉綠色插是因霧為葉獸子中泰的綠瞎素對暢太陽丘光中妹的藍(lán)鑒色和袍紅色協(xié)波長醒的光詢強(qiáng)烈論吸收挽，而攝對綠涼色波罷長的這光強(qiáng)淡烈反廢射的吹緣故希。當(dāng)電剃磁輻替射能錯量入躺射到仁地物席表面續(xù)上，朝將會寒出現(xiàn)徐三種補(bǔ)過程嚇：一返部分罰入射講能量總被地令物反射；一浙部分僅入射奧能量追被地宇物吸收，成仔為地駕物本暈身內(nèi)某能或慘部分婆再發(fā)探射出愁來，防一部透分入溪射能豆量被鼻地物透射。根趙據(jù)能版量守悼恒定撓律可忍得：地物澇反射狠波譜腫特性當(dāng)電互磁波程從較犯稀疏浙的空栗氣介嚼質(zhì)入語射到框較密確介質(zhì)角時，吵將產(chǎn)腰生反給射。棍依照姿界面論的平等滑程排度不冊同，憂有鏡嶄面反計射、腎漫反扎射和侄混合躬反射俗三種去情況叔。一般懷用反富射率哈來表登示地龍物反飯射能小力。問通常棋反射柿率定喚義為襖物體陽的反泉射能件量與嬸入射架能量屬之比象。即脹：ρ＝Eρ／E反射我率高境，在馬遙感拘圖像奪上就持越亮貌，反忠之則艙越暗愿。因為孟波長問不同慨，同杏一地填物其件反射癥率也功不同眠。遙狗感中竄更常志用的紗是光水譜反之射率吵。光譜摩反射摧率：地物缸在某剖波段越的反堡射能棗量與挖該波素段的弄入射確能量起之比.即:ρλ＝Eρλ／EλⅠ地物點反射蔑波譜租特征地物行波譜襖反射棵率隨敬波長休變化纏而改歲變的放特性密稱為地物宮反射題波譜共特性。地物集反射丘特性搭曲線：將責(zé)地物荒的波璃譜反里射率臘與波互長的房誠關(guān)系膛在直融角坐攝標(biāo)系舌中描蔬繪出回的曲于線。駱通常挎以橫揪坐標(biāo)歡代表狹波長群，縱希坐標(biāo)博代表搖光譜答反射胡率所宅作出稀的相升關(guān)曲控線來擺表示逆。任何皆物體裳均有廳其自宋己獨截特的卻反射緣瑞波譜肉曲線攏形態(tài)。遙徹感圖還像的東解譯姓工作球就是財建立具在這困個基帝礎(chǔ)上樣的。-曲線拳的形幟態(tài)、櫻曲線況波峰緒波谷六的位溉波峰晶和波旬谷的煤高度篇、深攔度、雕寬度結(jié)、斜駕率對悉稱程禮度等不同從的地獅物望有蓋不同弱電磁墳輻射柜特征禁產(chǎn)器生不秀同的椅形態(tài)森波譜夠曲線相同洞的地窗物鑄對莖不同遠(yuǎn)的電切磁波疏譜有暮不同巷的電恥磁輻造射特拒征木產(chǎn)生覽不同言形態(tài)控的波譜仔曲線有許領(lǐng)多因麗素造牽成反這射率扒變化煙，如療太陽恐位置爪、傳寺感器孟位置糧、地齒理位烤置、蠻地形崇、季斥節(jié)、屆氣候畝變化魄、地裹物濕梅度變段化、撒地物指本身備特性問以及料大氣去狀況遼等。幾類捧常見榆地物蹲反射衰波譜亭特性可見住光波奴段：0.坦45秤μm附近弄吸條收谷—蘭波兆段0.筋55姓μm附近況反葬射峰—綠波彼段0.哭67李μm附近混吸排收谷—紅波王段近紅頓外波羨段：0.組76壩μm處反射捏率迅藏速增眨大，歲形成怖一個元爬升倡的“芽陡坡滅”1.萬10西μm附近棵有一紀(jì)個峰貞值，承反射叉率最嚷大可羞達(dá)50脅%，形示成植被靜的獨貸有特淚征短波沫紅外豪波段聲：1.裕5-恨1.鋸9μ尼m光譜喪區(qū)反老射率鋒增大1.芒45飲μm、1.熊95摸μm、2.挺7μ運(yùn)m為中心矛的水帥吸收衛(wèi)帶，賠受植物含釀水量貞影響植被在一宏分鐘精間隔率內(nèi)兩曾次測緊定同恒一麥酬田的骨反射吩率變厲化大豆狹反射槍率變戰(zhàn)化范踩圍同類郊地物賄的反收射光向譜是朝相似冷的，扎但隨申著該跳地物降的內(nèi)恩在差紹異而陰有所面變化處。葉色引素指細(xì)胞跪結(jié)構(gòu)惑水的承含量不同列含水芝量砂相土的年反射布波譜2、土襪壤So暈il晌r窮ef賠le鋒ct核an呀ce弊:#1配c嚷on鈔tr怨ol狀=廚m喝oi抬st則ur掩e雪co細(xì)nt奔en泥tMoisturecontentVisNIRSWIRSo災(zāi)il濁r喊ef拴le殊ct滔an題ce呈:#2牙c類on佛tr需ol直=勾o怖rg修an博ic戒m凈at映te葬r驅(qū)co熱nt逆en串tOMcontentVisNIRSWIR具不鄭同葉袋綠素起濃度勻海水殿的反們射波逃譜曲述線清澈兇湖水起和混警濁泥彩水的套光譜毫反射勢特性望曲線3、水凡體Wa宣te呈r資re合fl奧ec乏ta宇nc譯eVerylowreflectanceWa獸te喝r幼re蹦fl年ec芒ta咱nc鴨e樸–扭su臘sp澡en獅de笑d勻se便di珍me寇nt花sTurbidity=SuspendedsedimentloadBlueGreenRedNIR幾種娛巖石墊的反姨射波遷譜曲起線4、巖壓石同物饅異譜圖像怒解譯不的困草難異物棗同譜2.昂4環(huán)境足對地培物光刮譜特顏性的繳影響與地碎物的床物理稻性狀配有關(guān)。與光置源的艙輻射坐強(qiáng)度氣有關(guān)。與季亭節(jié)有擋關(guān)。與探黑測時背間有逆關(guān)。與氣絹象條尊件有傳關(guān)。2.晨4人工挪輻射怒源主要雙有微霸波輻飽射源已和激族光輻經(jīng)射源微波型輻射脖源在微調(diào)波遙睜感中忠常用扮的波艙段為0.財8—僑30疤cm。由于役微波板波長院比可箭見光鄰、紅栽外線爸波長殺要長舅。因拌此，承在技奇術(shù)上抹微波贊遙感他應(yīng)用雄的主援要是揉電學(xué)棟技術(shù)宴，而控可見龜光、疼紅外鉛遙感介應(yīng)用駝則偏古重于賓光學(xué)守技術(shù)徐。具有孔全天港候全舍天時翼探測搜能力,是可感見光構(gòu)與紅義外遙映感所撞不能州相比刪的。微波鹿對某喬些物咐質(zhì)具淋有一聞定的毒穿透危能力鹽，能膜直接荒透過傾植被吹覆蓋停，對傍于冰