第二章遙感圖像基礎(chǔ)第1頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)

地物的波譜特性第2頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月一、電磁波電磁波：交互變化的電磁場在空間的傳播。電磁波的四個基本要素： 波長（或頻率）、傳播方向、振幅、極化（或偏振）。第3頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月二、電磁波譜按電磁波波長的長短，依次排列制成的圖表叫電磁波譜。依次為：γ射線—X射線—紫外線—可見光—紅外線—微波—無線電波。

第4頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月電磁波譜示圖第5頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月遙感應(yīng)用的電磁波波譜段紫外線：波長范圍為0.01～0.38μm，太陽光譜中，只有0.3～0.38μm波長的光到達地面，對油污染敏感，但探測高度在2000m以下?？梢姽猓翰ㄩL范圍：0.38～0.76μm，人眼對可見光有敏銳的感覺，是遙感技術(shù)應(yīng)用中的重要波段。紅外線：波長范圍為0.76～1000μm，根據(jù)性質(zhì)分為近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外和超遠(yuǎn)紅外。微波：波長范圍為1mm～1m，穿透性好，不受云霧的影響。第6頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月三、電磁波與地物之間的相互作用電磁輻射與物體相互作用，使得入射的電磁輻射受到反射、透射和吸收。根據(jù)能量守恒定律有： 入射能量= 反射能量+吸收能量+透射能量第7頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月1、電磁輻射的反射反射率 當(dāng)電磁輻射能到達兩種不同介質(zhì)的分界面時，入射能量的一部分或全部返回原介質(zhì)的現(xiàn)象，稱之為反射。 反射率是波長的函數(shù)，故稱之為光譜反射率ρ(λ)，被定義為物體反射的輻射能量Pρ占總?cè)肷淠芰縋0的百分比。第8頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月1、電磁輻射的反射物體的反射物體表面的劃分 根據(jù)物體表面對反射的影響，分為兩類：光滑表面和粗糙表面。二者的劃分以入射波波長為標(biāo)準(zhǔn)，是相對概念。第9頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月物體表面的劃分 劃分準(zhǔn)則：物體表面的劃分一般用瑞利準(zhǔn)則，關(guān)系式是： d=λ/8cosθ式中：λ為入射波的波長；θ為入射角。如果物體表面的起伏度h≤d，則該表面為光滑表面——鏡面；如果h>d，則為粗糙表面。第10頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月物體的反射反射類型a.鏡面反射(mirrorreflection)

由光滑表面產(chǎn)生的反射，其反射方向遵守反射定律。反射能量集中在一個方向，反射角=入射角。θiθr鏡面反射第11頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月反射類型b.漫反射(diffusereflection) 粗糙表面產(chǎn)生的反射，其反射方向不遵守反射定律。整個表面都均勻地向各向反射入射光稱為漫反射。漫反射又稱朗伯(Lambert)反射，也稱各向同性反射。漫反射第12頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月反射類型c.方向反射(directionalreflection) 介于漫反射和鏡面反射之間，各向都有反射，但各向反射強度不均一，也稱非朗伯反射。 方向反射率是指對入射和反射方向有嚴(yán)格定義的反射率，即特定反射能量與其面上的特定入射能量之比。方向反射第13頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月2、物體的反射波譜特性反射波譜 物體對不同波長的電磁輻射反射能力的變化，亦即物體的反射率隨入射波長的變化規(guī)律叫做該物體的反射波譜。第14頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月反射波譜曲線 物體的反射波譜常用曲線表示，稱為反射波譜曲線。通常用平面坐標(biāo)曲線表示，橫坐標(biāo)表示波長λ，縱坐標(biāo)表示反射率ρ。2、物體的反射波譜特性第15頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月植被反射波譜曲線第16頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月四、大氣對電磁波傳輸過程的影響 電磁輻射與大氣相互作用主要有三種方式：散射、吸收和透射，其作用強度取決于大氣的物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)和通過大氣時的路程長短。第17頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月大氣結(jié)構(gòu) 地面到大氣上界，大氣的結(jié)構(gòu)分層為：對流層（7～12km），平流層（12～50km），電離層（50～1000km），大氣外層（800～35000km）。四、大氣對電磁波傳輸過程的影響第18頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月大氣散射 電磁輻射在非均勻介質(zhì)或各向異性介質(zhì)中傳播時，改變原來傳播方向的現(xiàn)象稱為散射。

大氣散射是電磁輻射能受到大氣中微粒（大氣分子或氣溶膠等）的影響，而改變傳播方向的現(xiàn)象。四、大氣對電磁波傳輸過程的影響第19頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月大氣散射主要有以下幾種形式：1）瑞利散射。當(dāng)引起散射的大氣粒子直徑遠(yuǎn)小于入射電磁波波長（d<<λ）時，出現(xiàn)瑞利散射。2)米氏散射。當(dāng)引起散射的大氣粒子的直徑約等于入射波長（d≈λ）時，出現(xiàn)米氏散射。四、大氣對電磁波傳輸過程的影響第20頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月3）無選擇性散射——散射強度與波長無關(guān) 引起散射的大氣粒子的直徑遠(yuǎn)大于入射波長（d>>λ）時，出現(xiàn)無選擇性散射。 大氣中云、霧、水滴、塵埃的散射屬此類。 大氣散射作用是對太陽輻射衰減的主要原因，集中于太陽輻射能量較強的可見光區(qū)。第21頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月四、大氣對電磁波傳輸過程的影響大氣吸收

大氣中的各種成分對太陽輻射有選擇性吸收，形成太陽輻射的大氣吸收帶。1）水汽（H2O）吸收。吸收帶集中在中紅外波段。2）臭氧（O3）吸收。吸收帶集中在紫外波段。3）氧氣(O2）吸收。主要吸收小于0.2μm的太陽輻射能量，在波長0.155μm處吸收最強。因此，在高空遙感中很少應(yīng)用紫外線波段。第22頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月大氣吸收4）二氧化碳（CO2）吸收。吸收帶集中在波長大于2微米的紅外波段。5)塵埃吸收。對太陽輻射有一定的吸收作用，但吸收量很少，當(dāng)有沙塵暴、煙霧和火山爆發(fā)等發(fā)生時，大氣中塵埃急劇增加，這時它的吸收作用才比較顯著。第23頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月四、大氣對電磁波傳輸過程的影響大氣窗口

大氣對電磁輻射的吸收和散射都很小，而透射率很高的的波段叫大氣窗口。第24頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月大氣窗口波段透射率/%應(yīng)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3.5～5.5μmNOAA的AVHRR遠(yuǎn)紅外8～14μm60～70TM6微波0.8～2.5cm100Radarsat第25頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)

遙感圖像的分辨率第26頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月空間分辨率（spatialresolution）像素所代表的地面范圍的大小，即掃描儀的瞬時視場，或地面物體能分辨的最小單元。輻射分辨率（radiometricresolution）輻射分辨率是指傳感器接受波譜信號時，能分辨的最小輻射度差。在遙感圖像上表現(xiàn)為每一像元的輻射量化級。第27頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月光譜分辨率（spectralresolution）波譜分辨率是指傳感器在接受目標(biāo)輻射的波譜時能分辨的最小波長間隔。間隔愈小，分辨率愈高。傳感器的波段選擇必須考慮目標(biāo)的光譜特征值。時間分辨率（temporalresolution）時間分辨率指對同一地點進行采樣的時間間隔，即采樣的時間頻率，也稱重訪周期。第28頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月