遥感复习一到九.docx
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遥感复习一到九
遥感复习
第一章绪论
1.遥感的概念
(1)定义:
遥感是利用仪器无接触、远距离地探测并记录目标物的电磁辐射信息,通过分析所探测到的电磁辐射信息以估计目标物的其他属性信息,包括物理属性、化学属性、几何属性等,或者进一步地对目标进行识别的科学和技术。
a.狭义的遥感:
仅限于对电磁辐射探测的遥感。
b.广义的遥感:
不限于探测目标的电磁辐射属性,而是一切可能的物理属性,包括引力场、机械波、地磁场等。
(2)遥感与人的视觉异同点:
a.相同点:
a)都是用于观察物体的特征和属性。
b)都有对可见光波段的反应。
b.不同点:
a)距离长短:
遥感将人眼几千米数的视距扩展到数百至数千公里以致更远。
b)电磁波范围:
遥感探测的电磁辐射不再局限在可见光,它利用所有电磁波波段,但目前主要以可见光、红外、微波为主。
c)观察方式:
遥感的观察方式扩展为多种多样,如既可以被动地接收电磁波,也可以主动地发射电磁波而后接收电磁波,既可以在地面观察,也可以在太空观察,既可以瞬时地静态观察也可以持续地动态观察,既可以白天观察也可以夜间观察。
d)观察目标:
遥感将观察的目标从可视扩展到非可视目标,从直接目标扩展到被掩盖的目标(利用某些电磁波段对某些地物具有较强的穿透力)。
e)观察精度:
遥感将人眼对目标属性的观察精度从几百分之一扩展到几百万分之一。
f)认知方式:
遥感将人对目标的单一生物认知功能扩展到生物认知加计算机数据计算分析功能,提高了对目标的识别能力。
(3)遥感涉及的学科
电子工程技术、航空航天技术、计算机技术、信息技术和地学、宇宙学等多种科学技术。
(4)遥感的分类:
a.电子工程遥感:
以遥感的电子技术以及工程系统为对象,遥感技术是其研究的目的。
b.空间探测遥感:
以空间目标为探测对象,以信息获取为目的,遥感技术是其手段。
a)对地遥感:
以地球为探测目标
通过对地遥感可推知的地物属性距离(直接、间接、潜在可能性):
物质成分构成、物质结构、湿度温度、生物参数、地应力、三维几何形态、三维空间位置等、地表现象变化过程。
b)以地球以外的宇宙天体为目标
(5)遥感探测技术系统的基本构成:
a.遥感器:
用于采集和探测地物的电磁辐射能量的一起。
包括传感器和其他光学系统、存储、传输等辅助设备。
b.遥感平台:
搭载遥感的各种工具,包括车、船、高架、热气球、飞机、卫星、飞船等等。
a)地面平台
b)航空平台
c)航天平台
d)航宇平台
2.遥感系统的构成及遥感的研究对象和研究内容
构成:
(1)地物电磁辐射特性:
地物和大气
a.波普特性:
了解各种地物的辐射特性
b.辐射传输特性:
了解大气对辐射传输的影像
(2)信息获取、传输和存储
a.地物电磁辐射测量:
遥感平台、遥感器
b.传输:
无线电通信方式,平台返回方式
c.存储、处理:
地面接收站
(3)信息处理:
图像处理和信息提取:
对遥感数据进行加工,以满足用户的要求。
信息处理和提取时遥感数据到遥感应用的桥梁。
a.系统级处理:
基本的几何和辐射校正等。
由数据供应商在数据接收站完成。
b.应用级处理:
用户从遥感数据提取其感兴趣的信息。
(4)信息应用:
将遥感信息应用到地学各领域。
由各应用领域的专业人员根据其具体目的进行。
遥感数据+应用人员(遥感理论知识、遥感信息处理知识和扎实的专业领域知识)。
a.利用遥感数据分析水环境
b.利用遥感数据进行土地利用制图
c.利用遥感数据寻找矿产等
3.对地遥感的类型
(1)依平台分类:
地面遥感、航空遥感、航天遥感、航宇遥感(一般用于宇宙观测)
(2)依波段分类:
a.波段不同:
紫外遥感、可见光及近红外遥感、微波遥感、热红外遥感、无线电遥感。
b.波段数目不同:
多光谱遥感、高光谱遥感
c.受激辐射相干光:
激光遥感
(3)依工作方式分类:
a.主动要干:
遥感器发射电磁波
b.被动遥感:
遥感器不发射电磁波
(4)依应用领域分类:
大气遥感、资源遥感、环境遥感、军事遥感。
4.遥感的特点
(1)优势:
a.非接触性:
这是遥感最大的特点。
不仅是非接触而且是远距观察对象,这使得人类难以到达或具有危险性的许多地区。
b.宏观性:
同时也是综合性。
遥感观察的视场大、信息丰富,效率高。
尤其可以显现局部不能表现出的对象的特征。
c.现势性:
或称为时效性,是指遥感能及时反映目标的现状和变化。
这是由于现代遥感技术中的卫星平台,是在天空中不断的运行中观察地球,而且观察同一地点的周期可以短至数天甚至数小时,所以它能及时获得目标的变化信息。
气象卫星获得的云图就具有这一明显的优势。
d.连续性:
航天遥感平台的运行寿命都是数年以上,而且许多遥感卫星在时间上都组成系列,这样它们在时间上的连续观察就构成了具有历史可比性的遥感数据集。
这个特点使得遥感数据能够有效反映目标发展过程中的时空变化。
e.经济性:
由于遥感的观察范围大,信息处理的自动化,可使许多应用领域中的科研和生产的成本极大地降低。
随着技术的进步,遥感的经济效益将越来越高。
(2)局限:
a.局限于对地表及其以上空间目标的探测,这是由于电磁波对地物的穿透能力很弱。
b.局限于对目标的电磁辐射属性的探测:
客观物体是具有很多种属性的,要区别一类物体与另一类物体,往往也要对比它们的多种属性才能做到。
所以,遥感手段不是万能的。
5.遥感发展史及其展望
遥感的发展历史有100多年,遥感的直接计数积累可上溯400多年。
1608年望远镜发明,1839摄影术发明,1849摄影测量出现。
(1)准遥感阶段(1608-1938):
这个遥感阶段的标志就是远距离观测工具-望远镜出现。
1608年荷兰眼睛师汉斯·李博尔赛发明了望远镜,其后伽利略1609制作了科学望远镜用于天文观测,促进了天文学的巨大进步。
之所以称为准遥感阶段,是因为这个时期虽然可以借助望远镜进行远距离观察,但观察是直接依赖于人眼的,而不能将观察图像记录下来。
(2)发展阶段(1858-1956):
1858年通过离开地面的气球获得了地面的照片,这是航空遥感的开始。
这个阶段的特征是:
传感器逐步有了彩色摄影、多光谱相机、红外探测、微波雷达等;遥感平台除了使用气球外,还有鸽子、风筝、飞机,并提出了火箭作为搭载工具的设想‘影像处理技术方面光学图像处理有了很大进步,立体绘图仪、多倍投影仪、纠正仪等得到应用;遥感应用从地图测绘到军事侦察、资源调查等,领域不断扩大。
(3)飞跃阶段(1957-1998):
1957年前苏联成功发射了第一颗人造地球卫星,实现了人类探索太空的梦想。
1959年美国发射了先驱者2号探测器拍摄了卫星云图,同年前苏联发射了月球3号获取了月球背面的照片。
1961年“遥感”一词正式出现。
1960年至1965年间,美国发射了10颗气象卫星,1966年至1976年发射了15颗气象卫星。
1972年至1999年美国成功发射了得到广泛应用的6颗资源卫星。
这一阶段的遥感的特征是:
航天遥感平台快速发展并称为主要的遥感平台系统:
传感器从摄影胶片到光导摄像管、固态图像传感器、雷达,从多光谱到高光谱,几乎覆盖了地表可用的所有电磁辐射大气窗口;遥感信息处理从光学处理到计算机数字处理,从基本的校正、增强等处理到人工智能、专家系统自动分析处理,从单纯图像处理到图像处理与遥感定量反演并重,信息的提取更加多样化和精确;遥感应用从最早的摄影测量到军事侦察、预警,到全球资源环境监测全方位展开。
(4)遥感新纪元(1999-):
1999年美国IKONOS1米分辨率的资源卫星的成功发射,标志着遥感在非军用领域的重大进展。
21世纪到来时遥感新纪元的开始。
这个遥感阶段的主要特征是:
遥感平台更加多元化,小卫星、无人机等平台进一步增强了遥感数据获取的主动性和时效性;对地观测方式、数据获取能力进一步提高,多光谱、多尺度、多角度、多极化的遥感数据极大地丰富了地表遥感信息;遥感数据的处理分析能力也进一步提高,可望在自动信息提取、遥感定量反演方面取得实用意义的突破;遥感应用将在科学研究、经济建设、全球环境和军事等更多领域达到更加深入、更加有成效的成果。
6.本课程的内容和体系:
遥感物理原理,遥感技术系统,遥感信息处理,遥感技术应用,遥感技术专题。
第二章电磁波及电磁辐射特性
1.电磁波
(1)电磁波及其特性:
电磁波是在空间交互激化传播的电场和磁场。
其载体是具有波动性和粒子性的电磁场。
a.波长:
两个波峰或波谷之间的长度。
b.振幅:
等于波峰的高度,通常作为波的能量的度量。
c.频率:
在给定时间内波峰通过某一个固定点的次数。
d.用电场E和磁场H描述电磁波是等价的。
但电磁波与物质的很多相互作用主要是电场起作用,因此约定俗成地一般都是以电场E来描述电磁波。
e.电磁波具有量子性和波动性,可以用频率、振幅、方向、偏振状态、香味几个参数来描述。
f.电磁辐射的4个基本要素:
频率、方向、振幅、极化。
(2)电磁波的能量:
电磁波具有能量,称为辐射能。
光子的能量与波长成反比。
(3)电磁辐射与电磁波谱:
a.电磁辐射:
由电磁振源产生的电磁波脱离波源而传播,这个过程或现象称为电磁波的辐射,简称电磁辐射。
γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波、低频电波都是电磁波。
电磁辐射的微观机理是一切带电粒子的加速运动。
b.电磁波谱:
按照真空中的波长或频率的顺序,把各种电磁波排列起来,构成了电磁波的谱序列。
由于各频段电磁波的产生方法和探测手段颇为不同,特征和应用又有明显差异,故分频段命名,以示区别。
c.对地遥感应用的主要波段是:
紫外线、可见光、红外线、微波。
d.星际空间遥感(观测宇宙学)还用到γ射线和X射线等。
2.物质的电磁辐射特性:
电磁辐射是传递物质性质等多种信息的重要载体。
(1)与原子结构有关:
原子光谱,紫外到近红外范围;
(2)与分子结构有关:
分子光谱,红外到微波;
(3)与固体结构有关:
固体光谱,微波以下各种波长。
(4)与表面状况有关:
表面各向异性反射、发射
(5)与环境条件有关:
不同辐射环境条件下不同辐射
(6)与探测单元大小有关:
单元的构成组分不同。
(7)探测器与探测目标之间的介质也对接收的目标物的辐射产生很大影响。
(8)实验室条件下的光谱测试分析技术与遥感电磁辐射探测分析技术的异同:
a.基本物理原理相同:
但遥感是远距离探测,而且是对野外实地目标的探测,因此二者在对目标物光谱探测的精细程度上有很大的差别。
此外,远距离探测还存在尺度效应、大气效应等现象,由此带来电磁辐射的某些物理规律、定理的适应性的变化,需要演技一些新的理论和分析方法以适应这种变化。
b.探测目的不同:
前者是为了精确测量目标的组分、含量和结构等,后者主要为了识别目标的宏观特性或物理量。
对于地球资源和环境很多问题,需要地面微观测试分析和遥感宏观观测分析相结合才能得到好的解决。
3.电磁辐射的传播特性:
干涉、衍射、偏振、反射、折射、透射、多普勒效应、色散效应、散射效应、吸收效应。
(1)干涉:
两列或两列以上的波,因波的迭加而引起传播的交迭区域内振动强度重新分布(加强或削弱)的现象。
相干条件:
两列波的频率相同,存在相互平行的振动矢量以及相位差稳定。
稳定的相位差这一条只对微观客体发射的电磁波是必要地。
微波遥感中的SAR和inSAR(干涉雷达)都用到干涉。
(2)衍射:
当波遇到障碍物时偏离直线传播的现象称为波的衍射,电磁波同样存在衍射现象。
严格来说衍射不简单是偏离直线传播的问题,其微观过程与复杂干涉效应有关。
衍射规律在光学仪器制造、遥感图像解译和光学图像处理中有应用。
(3)偏振:
是横波特有的特性。
电磁波在传播过程中是电场矢量与传播方向垂直,电场矢量的振动在垂直传播方向的平面内可以有不同的取向。
电磁波的偏振就是指电磁波电场在传播过程中的取向和振动状态。
根据电场矢量端点在波面内的轨迹,将偏振分为线偏振、圆偏振和椭圆偏振。
线偏振是该端点的轨迹为一直线。
圆偏振是端点轨迹为一圆,他可视为两个相互垂直、振幅相等的线偏振的合成。
椭圆偏振是端点轨迹为一椭圆,可视为两个相互垂直、振幅不相等的线偏振的合成。
偏振现象在微波遥感中称之为极化,有重要应用。
(4)多普特效应:
接收器接收到的振动频率随接收器与振源之间的相对运动状态而变化的现象。
多普勒效应的结果是,振源与接收器相向运动,接收器收到的频率增高,即波长向短波方向移动,称为蓝移。
相离运动时收到的频率降低,即波长向长波方向移动,称为红移。
(5)色散效应:
色散是电磁波在介质中的传播速度(即折射率)随波长而变化的现象。
利用介质将电磁辐射分离成单色电磁波是分光的重要手段之一,也是遥感中进行多光谱探测的重要技术。
(6)吸收、反射、折射、透射:
电磁波在通过两种介质界面传播时,会产生传播方向、能流分配、相位跃变和偏振状态等的变化。
a.吸收是电磁波的强度随穿过介质的深度而减少的现象。
除真空以外的任何介质都对电磁波有吸收效应。
b.反射是电磁波遇到比自身波长大的界面时部分或全部从界面上返回原介质的现象。
c.折射是电磁波入射到另一种介质表面,进入该介质的电磁波改变传播方向的现象。
d.透射式电磁波穿透介质的现象。
(7)吸收效应:
x=l时电磁波强度与初始电磁波强度关系为朗伯定律,
趋肤深度:
电磁波强度因吸收而减到原来的36%时所穿过介质的厚度。
(8)散射效应:
在不均匀介质中(存在微粒质点、分子涨落等),电磁波偏离原来传播方向而向各个方向散开的现象称为散射。
散射的成因与介质的不均匀性有关。
介质的不均匀性可以是由胶体、烟、雾、灰尘等悬浮质点导致,也可以是由分子热运动造成的密度局部涨落产生。
后者引起的散射称为分子散射。
主要散射类型:
a.瑞利散射:
微粒尺度比波长小的散射。
散射的强度与波长的四次方成反比。
b.米氏散射:
微粒尺度与波长尺度相当的散射。
散射强度与波长的二次方程反比。
c.无选择性散射:
微粒尺度远大于波长的散射(反射)。
散射强度与波长无关。
从散射到反射式随介质中微粒尺度而变的一个连续过程。
散射强度随散射方向与入射电场传播方向的夹角而变化,称之为散射强度的角分布。
4.电磁辐射的物理和化学效应:
电磁辐射与物质相互作用的一些效应是电磁辐射探测技术中重要的物理基础
(1)光电效应:
当光照射在半导体金属表面时,使电子从金属中逸出的现象。
逸出的电子称为光电子。
由于电子完全逸出表面,所以又称其为外光电效应(或发射效应)。
内光电效应是光照射在某些半导体材料上时,光被吸收后,产生的光电子只在物质的内部运动而不逸出。
(2)光热效应:
某些物质在受光照后,由于吸收光能引起温度的变化,进而导致材料性质的变化。
(3)光化学效应:
物质在光的作用下产生化学效应的现象。
5.电磁辐射的度量
(1)辐射度的基本物理量
a.辐射能:
辐射能是以辐射形式发射、传播和接收的能量,单位是焦耳(J)。
辐射能可以转换为电能、热能等其他形式的能量。
b.辐射通量:
是单位时间内发射、传播或接收的辐射能,是辐射能对时间的变化率,又称为辐射功率。
单位为瓦(W)。
c.辐射强度:
辐射源的尺度大小对于观测者来说可以忽略不计时称为点辐射源,尺度大小不可以忽略的辐射源称为面辐射源。
辐射强度是点辐射源在给定方向上单位立体角内的辐射通量。
对于面辐射源来说,其上一面元的辐射强度是面元中心点在给定方向上单位立体角内的辐射通量,可以理解为面元上所有点落入该单位立体角内的辐射通量和。
辐射强度单位为瓦/球面度(W/sr)。
d.立体角:
一空间曲面对某点所张开的立体角为:
以曲面边界点与某点的连线所构成的锥体,被以该点位球心的球体所截出球面面积,与球半径的平方的比值。
因此一个球面的立体角为4π。
e.辐射出射度:
是面辐射源表面单位面积上发射的辐射通量,单位是瓦/平方米。
f.辐射照度:
为接收辐射的物体单位面积上被照射的辐射通量。
单位为瓦/平方米。
辐射出射度与辐射照度物理意义相同,只是一个是发射的辐射通量,一个是接收的辐射通量。
g.辐射亮度:
是面辐射源上一面元在给定方向上单位投影面积内的辐射强度,即在给定方向单位立体角内、单位投影面积上的辐射通量。
h.辐射量的谱密度:
上述所有辐射量都是波长的函数。
我们往往需要了解在λ到λ+Δλ上的辐射量特征,这就是辐射量的谱密度(或称为光谱辐射量)。
(2)光度的基本物理量:
可以与辐射度的物理量完全对应。
但光度物理量是从人的视觉感觉能力出发对可见光进行度量,因此它与辐射量的区别有二:
一是光度量要考虑人眼对光的响应能力(亮暗的感觉),二是只针对可见光。
a.视见函数:
在400nm-760nm波长以外的电磁波的视见函数值趋近于零,故那些电磁辐射是不可见的。
视见函数在明亮视觉环境和昏暗环境下稍有差异。
分别称为适光性视见函数和适暗性视见函数。
b.光通量:
最基本的光度量的量,是人眼在单位时间内单位时间内所实际接收(或感受)到的光能的多少,显然它与进入眼睛的辐射通量和视见函数的乘积成正比。
KM=683lm/W。
c.光谱响应:
检测仪器的输出讯号(电压或电流)的大小与某个波长的入射辐射功率之比。
一般的一起的光谱响应是随着波长变化而变化的。
(3)辐射交换中的物理量:
由物体的温度而引起的辐射称为热辐射或温度辐射。
物体在温度大于绝对零度的条件下都会向周围空间辐射电磁波。
度量物体在辐射交换过程中能量变化的物理量发射本领、吸收本领等。
a.辐射(发射)本领:
是物体表面在单位波长单位面积内辐射的辐射通量(相当于辐出度的谱密度)。
单位为瓦/微米·平方米。
b.吸收本领:
是单位波长上被物体所吸收的辐射通量和照射在物体上的辐射通量的比值。
c.反射本领:
单位波长上被物体所反射的辐射通量和照射在物体上的辐射通量之比。
d.透射通量:
单位波长上物体所透射的辐射通量和照射在物体上的辐射通量之比。
吸收本领、反射本领、透射本领是无量纲的量,并且三者非负,和为1。
在遥感技术中,吸收本领、反射本领、透射本领称为吸收系数、反射系数和透射系数,而将其乘以100%的百分数称之为吸收率、反射率和透射率。
e.黑体辐射本领即辐射率。
a)黑体:
是吸收系数恒等于1的物体,有时又称为绝对黑体。
黑体是一种理想物体,即它在任何温度下对所有波长的辐射都全部吸收。
b)黑体的辐射大小只与黑体的温度和波长有关,而任何一个处于热平衡状态的一般物体的辐射本领与吸收本领的比也有关,它是与物体物质无关的同一普适函数。
故定义黑体的辐射本领为热平衡条件下一般物体的辐射本领与吸收本领的比。
c)将相同温度和相同波长条件下一般物体的辐射本领与黑体的辐射本领的比称为物体的比辐射率(发射率)。
6.遥感有关的辐射基本定律
(1)余弦定律:
任一表面上的辐射度都随该表面法线和辐射能传输方向之间的夹角余弦而变化。
另一个含义是关于漫射表面的亮度的规律。
朗伯把理想漫反射表见面定义为在任一发射(包括漫反射和透射)方向上辐射亮度不变的表面,即为任何叫为恒定值的表面。
这就是朗伯表面。
朗伯余弦定律:
朗伯表面某方向的辐射强度与该方向和表面发现间的夹角的余弦成正比。
(2)距离平方反比定律:
点辐射源在传输方向上某点处的辐射度和该点到点源的距离平方成反比。
这是由于点辐射源是球面辐射,而辐射度与辐照面积成反比,又球面面积与半径的平方成正比。
当距离远远大于非点辐射源本身尺度的大小时,本定律仍适用。
(3)普朗克定律:
,黑体的辐射出射度公式。
维恩公式和瑞利-金斯公式。
(4)斯忒藩-波尔兹曼定律:
用普朗克公式对波长求积分。
黑体的总辐射出射度与其温度的四次方成正比。
(5)维恩位移定律:
用普朗克公式对波长求极值。
表面黑体辐射的峰值波长与其温度成反比。
a.辐射能随温度单调地增加。
b.温度增高时,光谱中最大能量的分布由长波向短波转移。
(6)基尔霍夫定律:
在热力学平衡状态下一个或多个物体,其各个物体的光谱辐射出射度与光谱下手本领的比都相等,是一个与物体的物质性质无关的普适函数,这个函数只与辐射或吸收的波长和物体所处温度有关。
基尔霍夫定律的意义为在温度相同的条件下,各种物体对任一波长电磁波的反射能力与吸收能力成正比;在温度相同的条件下,任何物体的辐射出射度等于它的吸收系数乘以该温度下的黑体辐射出射度。
基尔霍夫定律只在热力学平衡条件下才能成立。
局部热力学平衡区域的大小,与该区域内由辐射引起的换热量q和辐射能q的比值有关,若比值远小于1,则可认为是局部热力学平衡,若比值等于0就是热力学平成。
(7)灰体和选择性辐射体:
对波长无显著的选择性吸收,吸收率虽然小于1,但基本不能随波长变化的物体称为灰体。
吸收率随波长变化而变化的物体称为选择性辐射体。
7.物体的温度及热惯量
(1)热力学温度:
物体的真实温度。
温度是表征物体冷热程度的物理量,即温度是物体热状态的度量,较热的物体具有较高的温度。
在本质上,温度的高低反映了物体内部大量分子热运动的剧烈程度。
由开尔文定义的热力学温度(也称绝对温度、分子运动温度、动力学温度、真实温度),就是对物体热量变化的度量。
(2)亮度温度:
简称亮温。
如果有一个黑体的温度在某一波长的辐射亮度与实际物体的辐射亮度相同,则称该温度为此物体的该波长的亮度温度。
该物体的亮温一定小于实际温度。
不同波长的亮温度一般都是不同的,因此物体的亮温必须注明相应的波长数值才有意义。
(3)辐射温度:
又称表征温度。
如果实际物体在整个波长区间的总辐射出射度,与绝对物体在某一温度下的总辐射出射度相等,则黑体的温度称为该物体的辐射温度。
物体的发射率越小,其真实温度与辐射温度的偏离就越大。
遥感探测器可以探测和记录地物的辐射出射度,因此通过遥感可计算地物的辐射温度,在已知地物比辐射率时进而算出其真实温度。
(4)热惯量(P):
是遥感中常用到的与温度有关的物体热特性物理量。
它是物体对环境温度变化的反应大小的一种量度,即物体热惰性大小的量度。
它是一个描写物体热特性的宏观物理量。
用物质的密度及热学参量来定义热惯量。
由牛顿冷却定律即热传导方程可以证明,当物体吸收或损失的热能相同时,它们的温度变化幅度与热惯量的大小成反比。
热惯量大的物体温度变化的幅度小,热惯量小的物体温度变化的幅度则大。
热惯量概念在热红外遥感图像解译和模型分析中很重要。
8.例题
9.
第三章太阳辐射地球辐射大气影响
1.太阳和地球的辐射
(1)太阳和地球的基本状况
a.太阳概况:
质量、半径、表面温度、日地平均距离(天文单位)、成分、结构。
b.地球概况:
质量、半径、表面温度、物质成分。
地球具有明显的圈层结构,固体圈层主要有地核、地幔、地壳。
地球表层有水圈、生物圈,外层有大气圈。
地球表层及其水圈、生物圈和大气圈是遥感的对象。
(2)太阳和地球的辐射:
a.太阳辐射:
地球在很大程度上可以看做相对太阳而言的二次辐射源。
太阳的总辐射功率为38.62×1025J·s-1。
离太阳距离为日地平均距离处,垂直太阳光线的单位面积单位时间内接收到的太阳辐射能称为太阳常数。
太阳辐射在地球大气上界的分布是由地球的天文位置决定的,称为天文辐射,它受日地距离、太阳高度角和昼长的影响。
b.太阳光谱是连续光谱(有夫朗和费吸收暗线),与5900K黑体辐射特性近乎一致,可见光波段辐射最强且稳定,通过大气候各波段受大气的影响不一,但到达地面后被大气吸收作用等衰减了许多。
事实上,照射在大气顶界的太阳辐射能,经过大气后,约30%被云层和其他大气反射回太空,约17%被大气吸收,约22%被大气散射散发到地面和外层空间,只有31%的太阳辐射能以直接方式照射地面。
c.太阳天顶角对太阳辐射度的影响:
地球大气顶界辐照度
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