電磁波及大氣對(duì)遙感的影響課件

電磁波及大氣對(duì)遙感的影響電磁波及大氣對(duì)遙感的影響1當(dāng)電磁振蕩進(jìn)入空間，變化的磁場(chǎng)激發(fā)了渦旋電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)又激發(fā)了渦旋磁場(chǎng)，使電磁振蕩在空間傳播，這就是電磁波。其方向是由電磁振蕩向各個(gè)不同方向傳播的。當(dāng)電磁振蕩進(jìn)入空間，變化的磁場(chǎng)激發(fā)了渦旋電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)又激2電磁波具有波粒二象性：電磁波在傳播過(guò)程中，主要表現(xiàn)為波動(dòng)性；在與物質(zhì)相互作用時(shí)，主要表現(xiàn)為粒子性，這就是電磁波的波粒二象性。波動(dòng)性：電磁波是以波動(dòng)的形式在空間傳播的，因此具有波動(dòng)性粒子性：它是由密集的光子微粒組成的，電磁輻射的實(shí)質(zhì)是光子微粒的有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)。電磁波的粒子性，使得電磁輻射的能量具有統(tǒng)計(jì)性電磁波具有波粒二象性：電磁波在傳播過(guò)程中，主要表現(xiàn)為波動(dòng)性；3波粒二象性的程度與電磁波的波長(zhǎng)有關(guān)：波長(zhǎng)愈短，輻射的粒子性愈明顯；波長(zhǎng)愈長(zhǎng)，輻射的波動(dòng)特性愈明顯。電磁波是是三維的橫波，正是由于其矢量特性，從而產(chǎn)生出極化（偏振）這一現(xiàn)象。波粒二象性的程度與電磁波的波長(zhǎng)有關(guān)：波長(zhǎng)愈短，輻射的粒子性愈4電磁波譜：將各種電磁波在真空中的波長(zhǎng)按其長(zhǎng)短，依次排列制成的圖表。在電磁波譜中，波長(zhǎng)最長(zhǎng)的是無(wú)線電波，其按波長(zhǎng)可分為長(zhǎng)波、中波、短波和微波。波長(zhǎng)最短的是γ射線電磁波的波長(zhǎng)不同，是因?yàn)楫a(chǎn)生它的波源不同。電磁波譜：將各種電磁波在真空中的波長(zhǎng)按其長(zhǎng)短，依次排列制成的5電磁波及大氣對(duì)遙感的影響ppt課件6在電磁波譜中，各種類(lèi)型的電磁波，由于波長(zhǎng)或頻率的不同,它們的性質(zhì)就有很大的差別,如在傳播的方向性、穿透性、可見(jiàn)性和顏色等方面的差別。它們的共性：(1)各種類(lèi)型電磁波在真空（或空氣）中傳播的速度相同，都等于光速：c=3×108m/s。(2)遵守同一的反射、折射、干涉、衍射及偏振定律。目前，遙感技術(shù)所使用的電磁波集中在紫外線、可見(jiàn)光、紅外線到微波的光譜段，各譜段劃分界線在不同資料上采用光譜段的范圍略有差異。在電磁波譜中，各種類(lèi)型的電磁波，由于波長(zhǎng)或頻率的不同,它們的7名稱(chēng)波長(zhǎng)范圍γ射線<10-6μmX射線10-6

－3.8×10-3μm紫外線10-3

－3.8×10-1μm可見(jiàn)光0.38－0.76μm紅外波段近紅外0.76－3.0μm中紅外3.0－6.0μm遠(yuǎn)紅外6.0－15.0μm超遠(yuǎn)紅外15－1000μm微波毫米波1－10mm厘米波1－10cm分米波10Cm－1m名稱(chēng)波長(zhǎng)范圍γ射線<10-6μmX射線10-6－3.8×18電磁波及大氣對(duì)遙感的影響ppt課件9遙感常用的電磁波波段的特性可見(jiàn)光波段0.38-0.76μm作為鑒別物質(zhì)特征的主要波段，是遙感中最常用的波段盡管大氣對(duì)它也有一定的吸收和散射作用，它仍是遙感成像所使用的主要波段之一在此波段大部分地物都具有良好的亮度反差特性，不同地物在此波段的圖象易于區(qū)分遙感常用的電磁波波段的特性可見(jiàn)光波段10遙感常用的電磁波波段的特性紅外波段0.76—1000μm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15-1000μm。遙感中主要利用3—15μm波段，更多的是利用3—5μm和8—14μm(熱紅外)紅外遙感是采用熱感應(yīng)方式探測(cè)地物本身的輻射（如熱污染、火山、森林火災(zāi)等），可進(jìn)行全天時(shí)遙感遙感常用的電磁波波段的特性紅外波段11遙感常用的電磁波波段的特性微波波段1mm—1m，分為：毫米波、厘米波和分米波微波輻射和紅外輻射都具有熱輻射性質(zhì)。由于微波的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光、紅外線要長(zhǎng)，能穿透云、霧而不受天氣影響，能進(jìn)行全天時(shí)全天候的遙感探測(cè)微波遙感可采用主動(dòng)或被動(dòng)方式成像微波對(duì)某些物質(zhì)還具有一定的穿透能力，能直接透過(guò)植被、冰雪、土壤等表層覆蓋物遙感常用的電磁波波段的特性微波波段12遙感常用的電磁波波段的特性紫外線波段0.01—0.4μm，太陽(yáng)輻射含有紫外線，只有0.3-0.4μm波長(zhǎng)的紫外線部分能夠穿過(guò)大氣層，且能量很小主要用于探測(cè)碳酸鹽巖的分布和油污染的監(jiān)測(cè)。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(lèi)型的巖石強(qiáng)。水面漂浮的油膜比周?chē)娣瓷涞淖贤饩€要強(qiáng)烈由于大氣層中臭氧對(duì)紫外線的強(qiáng)烈吸收和散射作用，通常探測(cè)高度在2000米以下遙感常用的電磁波波段的特性紫外線波段13輻射源任何物體都是輻射源。不僅能夠吸收其他物體對(duì)它的輻射，也能夠向外輻射分類(lèi)：太陽(yáng)輻射源：可見(jiàn)光及近紅外遙感的主要輻射源地球輻射源：遠(yuǎn)紅外遙感的主要輻射源人工輻射源：人為發(fā)射的具有一定波長(zhǎng)的波束；主動(dòng)遙感采用人工輻射源，目前較常用的人工輻射源為微波輻射源和激光輻射源輻射源14大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的影響被反射：約30%；被吸收：約17%；被散射：22%;到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射：約31%。大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的影響15大氣反射

進(jìn)入大氣層前主要波長(zhǎng)范圍：0.15-4μm;占太陽(yáng)輻射總能量的99%，其中可見(jiàn)光區(qū)占50%，紅外區(qū)占43%，紫外區(qū)占7%；最大輻射波長(zhǎng)在0.475μm。

進(jìn)入大氣層后有一部分被反射回宇宙空間。反射作用中，云反射能力變化很大，按地球平均云量54%計(jì)算，1/4的太陽(yáng)輻射能量被反射回宇宙空間去。大氣反射16大氣吸收O2：占1/5，主要吸收<0.2μm的太陽(yáng)輻射能量；O3：主要在10-40KM高層大氣層；兩個(gè)吸收帶為0.2-0.32μm（藍(lán)光區(qū)）、0.6μm（橙光區(qū)）；H2O：主要吸收物質(zhì)，吸收帶紅外線和可見(jiàn)光的紅光波段內(nèi)。CO2：只存在于低層大氣層中，而且含量很少，主要吸收4.3μm的太陽(yáng)輻射能量。大氣吸收17大氣散射

太陽(yáng)輻射在長(zhǎng)波過(guò)程中遇到小微粒而使傳播方向改變，并向各個(gè)方向散開(kāi)。改變了電磁波的傳播方向；干擾傳感器的接收；降低了遙感數(shù)據(jù)的質(zhì)量、影像模糊，影響判讀。

大氣散射集中在太陽(yáng)輻射能量最強(qiáng)的可見(jiàn)光區(qū)。因此，散射是太陽(yáng)輻射衰減的主要原因。大氣散射18瑞利散射：當(dāng)微粒的直徑比輻射波長(zhǎng)小得多時(shí)，此時(shí)的散射稱(chēng)為瑞利散射。散射率與波長(zhǎng)的四次方成反比，因此，瑞利散射的強(qiáng)度隨著波長(zhǎng)變短而迅速增大。紫外線是紅光散射的30倍，0.4微米的藍(lán)光是4微米紅外線散射的1萬(wàn)倍。瑞利散射對(duì)可見(jiàn)光的影響較大，對(duì)紅外輻射的影響很小，對(duì)微波的影響可以不計(jì)。多波段中不使用藍(lán)紫光瑞利散射：19電磁波及大氣對(duì)遙感的影響ppt課件20米氏散射在粒子（煙、塵埃、小水滴及氣溶膠等）直徑較大，與輻射的波長(zhǎng)相當(dāng)時(shí)所發(fā)生的散射稱(chēng)為米氏散射。散射的強(qiáng)度與波長(zhǎng)的二次方成反比，并且散射光的向前方向比向后方向的散射強(qiáng)度更強(qiáng)，方向比較明顯。云、霧的粒子大小與紅外線的波長(zhǎng)接近，所以云霧對(duì)對(duì)紅外線的米氏散射不可忽視。米氏散射21電磁波及大氣對(duì)遙感的影響ppt課件22無(wú)選擇性散射當(dāng)微粒的直徑比輻射波長(zhǎng)大得多時(shí)所發(fā)生的散射。符合無(wú)選擇性散射條件的波段中，任何波段的散射強(qiáng)度相同。水滴、霧、塵埃、煙等氣溶膠常常產(chǎn)生非選擇性散射。云霧為什么通常呈現(xiàn)白色無(wú)選擇性散射23四、大氣窗口大氣窗口：通過(guò)大氣而較少被反射、吸收、散射的、透射率較高的電磁輻射波段。大氣窗口是選擇遙感工作波段的重要依據(jù)。常見(jiàn)的大氣窗口：四、大氣窗口大氣窗口：通過(guò)大氣而較少被反射、吸收、散射的、透大氣窗口波段透射率/%應(yīng)用舉例紫外可見(jiàn)光近紅外0.3～0.4μm0.4～0.7μm0.7～1.15μm709580TM1-4、SPOT的HRV近紅外1.3～2.5μm