《遥感技术基础》第2章-电磁波与地物电磁波特性PPT推荐.ppt
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波动性与粒子性;
光的波动性形成了光的干涉、衍射、偏振等现象。
由两个(或两个以上)频率、振动方向相同、相位相同或相位差恒定的电磁波在空间叠加时,合成波振幅为各个波的振幅的矢量和。
因此会出现交叠区某些地方振动加强,某些地方振动减弱或完全抵消的现象。
这种现象称为干涉。
按电磁波在真空中传播的波长或频率,递增或递减排列,则构成了电磁波谱。
黑体辐射,绝对黑体:
吸收率(,T)=1,反射率(,T)=0。
黑色的烟煤,因其吸收系数接近99%,被认为是黑体。
1900年普朗克推导出黑体辐射定律:
温度下的黑体波谱辐射曲线,斯忒藩玻耳兹曼定律:
:
为斯忒藩一玻耳兹曼常数,:
为绝对黑体的绝对温度(K),T,维恩位移定律:
分谱辐射能量密度的峰值波长随温度增加向短波方向移动黑体的绝对温度增高时,它的最大辐射本领向短波方向位移,基尔霍夫定律:
M为实际物体辐射出射度M0为黑体辐射出射度为比辐射率或发射率,例题一:
解:
根据玻尔兹曼定律:
根据维恩位移定律:
例题二:
根据玻尔兹曼定律,1000K的黑体总辐射:
根据基尔霍夫定律,该物体总辐射出射度为:
地球上的能源主要来源于太阳,太阳是被动遥感最主要的辐射源。
传感器从空中或空间接收地物反射的电磁波,主要是来自太阳辐射的一种转换形式。
太阳辐射,大气成分及地球大气,大气成分主要有:
气体分子(N2和O2约占90%,其余1%是O3、CO2、H2O及其他),其他微粒:
尘烟、雾、水滴及气溶胶。
地球大气:
从垂直方向按温度可分为对流层、平流层、中间层、热(暖)层和逃(散)逸层。
大气窗口,0.301.15m:
可见光、部分紫外和近红外,是遥感应用最主要的窗口之一。
1.32.5m:
1.55-1.75m透过率高,白天夜间都可用,主要用于地质遥感。
3.55.0m:
中红外波段。
透射率约为6070。
814m:
热红外窗口,透射率为80%左右。
1.0mm1m:
微波窗口,分为毫米波、厘米波、分米波。
地物反射,3种形式:
镜面反射、漫反射、方向反射,定义:
物质在电磁波相互作用下,由于电子跃迁,原子,分子振动与转动等复杂作用,会在某些特定的波长位置形成反映物质成份和结构信息的光谱吸收和反射特征。
光谱特征或波谱特征,作用:
遥感方法探测各种物质性质和形状的重要依据;
植物光谱诊断的基础。
原理:
植物中生化成份的分子结构中的化学键在一定辐射水平的照射下发生振动,引起某些波长的光谱发射和吸收,从而形成不同的光谱反射率。
光谱获取,地物波谱测量作用1.传感器波段选择、验证、评价的依据;
2.建立地面、航空和航天遥感数据的关系;
3.将地物光谱数据与地物特征进行相关分析并建立应用模型。
地物波谱测量方法,
(1)样品的实验室测量,
(2)野外测量:
ASDFieldSpecProFRTM光谱仪,测量条件:
晴朗、风小云少、太阳垂直辐射、北京时间10:
3014:
00、身着深色服装,地物波谱特性的测定,通常按以下步骤进行:
架设好光谱仪,接通电源并进行预热;
安置波长位置,调好光线进入仪器的狭缝宽度;
将照准器分别照准地物和标准板,并测量和记录地物、标准板在波长1,2,n处的观测值和0;
按照公式计算1,2,n处的;
根据所测结果,以为纵坐标轴,为横坐标轴画出地物反射波谱特性曲线,ASDFieldSpecProFRTM光谱仪,冠层光谱测定,光谱观测时间为10:
3014:
00,多方位、多角度光谱测定,地物反射率公式:
反射波谱特性曲线的应用举例,地物的光谱特性一般随时间季节变化,为时间效应;
处在不同区域的同种地物具有不同的光谱,为空间效应。
不同生育期的棉花冠层光谱响应特性(2002年,浙江大学华家池),不同植被的光谱曲线,玉米随生长发育进程的反射光谱响应特性,植被光谱特征,在可见光波段0.55m(绿光)附近有反射率为10%20%的一个波峰,两侧0.45m(蓝)和0.67m(红)则有两个吸收带。
这一特征是由于叶绿素的影响造成的,叶绿素对蓝光和红光吸收作用强,而对绿色反射作用强。
在近红外波段0.8m1.0m间有一个反射的陡坡,至1.1m附近有一峰值,形成植被的独有特征。
这是由于植被叶的细胞结构的影响,除了吸收和透射的部分,形成的高反射率。
在中红外波段(1.32.5m)受到绿色植物含水量的影响,吸收率大增,反射率大大下降,特别是以1.45m、1.95m和2.7m为中心是水吸收带,形成低谷。
影响植被光谱特征的因素,植物类型植被生长季节植被生长状态(病虫害影响),土壤光谱特征,含水量对土壤光谱特征的影响,水体光谱特征,不同叶绿素含量时水体光谱曲线,岩石矿物的波谱曲线,影响岩石矿物波谱特征的因素,岩石风化程度岩石含水状况矿物颗粒大小岩石表面光滑程度岩石色泽,彩色合成三基色为红、绿、蓝1.加色法2.减色法,掌握电磁波谱基本知识点了解大气辐射和大气窗口黑体辐射定律、波耳兹曼定律、维恩位移定律地物波谱特征,重点与难点,重点,难点,同物异谱、异物同谱,End!
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- 遥感技术基础 遥感技术 基础 电磁波 地物 特性