1、 摄影测量学摄影测量学是对所研究的对象进行摄影，然后根是对所研究的对象进行摄影，然后根据所摄像片信息来分析、研究，确定这些物体的据所摄像片信息来分析、研究，确定这些物体的大小、形状、性质和空间位置，并提供各种所需大小、形状、性质和空间位置，并提供各种所需资料的一门科学（艺术、技术）资料的一门科学（艺术、技术） 遥感遥感是指非接触的，远距离的探测技术。一般指是指非接触的，远距离的探测技术。一般指运用传感器运用传感器/ /遥感器对物体的电磁波的辐射、反射遥感器对物体的电磁波的辐射、反射特性的探测，并根据其特性对物体的性质、特征特性的探测，并根据其特性对物体的性质、特征和状态进行分析的理论、方法和应
2、用的科学技术。和状态进行分析的理论、方法和应用的科学技术。 遥感是以航空摄影技术为基础，在遥感是以航空摄影技术为基础，在2020世纪世纪6060年代年代初发展起来的一门新兴技术。开始为航空遥感，初发展起来的一门新兴技术。开始为航空遥感，自自19721972年美国发射了第一颗陆地卫星后，这就标年美国发射了第一颗陆地卫星后，这就标志着航天遥感时代的开始。经过几十年的迅速发志着航天遥感时代的开始。经过几十年的迅速发展，地质地理等领域，成为一门实用的，先进的展，地质地理等领域，成为一门实用的，先进的空间探测技术空间探测技术。摄影测量与遥感摄影测量与遥感 隶属于地球空间信息科学的范畴，它是利用非接隶属于
3、地球空间信息科学的范畴，它是利用非接触成像和其他传感器对地球表面及环境、其他目触成像和其他传感器对地球表面及环境、其他目标或过程获取可靠的信息，并进行记录、量测、标或过程获取可靠的信息，并进行记录、量测、分析和表达的科学与技术。分析和表达的科学与技术。国际摄影测量与遥感学会国际摄影测量与遥感学会ISPRSISPRS (International Society for Photogrammetry and (International Society for Photogrammetry and Remote Sensing)Remote Sensing)成立于成立于19101910年，是国际
4、一级学术组织。年，是国际一级学术组织。该组织以推动国际摄影测量、遥感与空间信息技术的发展、该组织以推动国际摄影测量、遥感与空间信息技术的发展、应用与交流合作为宗旨，成员遍及近百个国家和地区，下应用与交流合作为宗旨，成员遍及近百个国家和地区，下设设8 8个技术委员会，具有学术活动历史悠久、组织严密、个技术委员会，具有学术活动历史悠久、组织严密、参与面宽、影响力大、知名度高等特点。其每四年举办一参与面宽、影响力大、知名度高等特点。其每四年举办一次国际摄影测量与遥感大会，研讨最新前沿技术与发展方次国际摄影测量与遥感大会，研讨最新前沿技术与发展方向，展示最新技术系统与成果，制订下一个四年的研究指向，展
5、示最新技术系统与成果，制订下一个四年的研究指南，选举新一届领导机构。南，选举新一届领导机构。遥感的发展 萌芽时期 初期发展 现代遥感 第一代 第二代 第三代萌芽时期无记录地面遥感阶段（1608-1838）： 1608年汉斯李波尔赛制造了世界第一架望远镜 1609年伽利略制作了放大三倍的科学望远镜并首次观测月球 1794年气球首次升空侦察 为观测远距离目标开辟了先河，但望远镜观测不能把观测到的事物用图像的方式记录下来。有记录地面遥感阶段（1839-1857）： 1839年达盖尔（Daguarre）发表了他和尼普斯（Niepce）拍摄的照片，第一次成功将拍摄事物记录在胶片上 1849年法国人艾米劳
6、塞达特（Aime Laussedat）制定了摄影测量计划，成为有目的有记录的地面遥感发展阶段的标志。初期发展空中摄影遥感阶段（1858-1956） 1858年用系留气球拍摄了法国巴黎的鸟瞰像片 1903年飞机的发明 1909年第一张航空像片 一战期间（1914-1918）：形成独立的航空摄影测量学的学科体系 二战期间（1931-1945）：彩色摄影、红外摄影、雷达技术、多光谱摄影、扫描技术以及运载工具和判读成图设备。现代遥感 1957年：前苏联发射了人类第一颗人造地球卫星 20世纪60年代：美国发射了TIROS、ATS、ESSA等气象卫星和载人宇宙飞船 1972年：发射了地球资源技术卫星ERT
7、S-1（后改名为Landsat Landsat-1），装有MSS感器，分辨率79米 1982年Landsat-4发射，装有TM传感器，分辨率提高到30米 1986年法国发射SPOT-1，装有PAN和XS遥感器，分辨率提10米 1999年美国发射 IKNOS，空间分辨率提高到1米9遥感是一种遥感是一种远离目标远离目标，以，以电磁波电磁波（包括（包括从紫外从紫外可见光可见光红外红外微波）为媒介，微波）为媒介，通过通过非直接接触非直接接触而判定、测量并分析目标而判定、测量并分析目标性质的技术。性质的技术。特点：视域宽广特点：视域宽广 、信息丰富、客观真、信息丰富、客观真实、定时定位观测、资料的可处理
8、性实、定时定位观测、资料的可处理性应用领域：环境应用领域：环境 灾害灾害 海洋海洋 农业农业 土地土地 地质地质 军事军事趋势：光学趋势：光学- -微波微波 多光谱多光谱- -高光谱高光谱本书章节安排 第一章 电磁波及遥感物理基础 第二章 遥感平台及运行特点 第三章 遥感传感器及其成像原理 第四章 遥感图像数字处理的基础知识 第五章 遥感图像几何处理 第六章 遥感图像辐射处理 第七章 遥感图像判读 第八章 遥感图像自动识别分类 第九章 遥感技术的应用 第一章 电磁波及遥感的物理基础遥感技术是建立在物体电磁波辐射理论基础上的。由于不同物体具有各自的电磁波反射或辐射特性，才可能应用遥感技术探测和研
9、究远距离的物体。理解并掌握地物的电磁波发射、反射、散射特性，电磁波的传输特性，大气层对电磁波传播的影响是正确解释遥感数据的基础。 本章主要介绍遥感的物理基础，包括地物的电磁波特性、太阳辐射、大气对太阳辐射的影响、大气窗口的概念、地物反射太阳光谱的特性、地物的热辐射、地物与微波的作用机理。 本章重点是掌握电磁波谱，大气窗口，可见光、近红外、热红外地物波谱特征。本章内容 一、概述 二、物体的发射辐射 三、地物的反射辐射 四、地物波谱特性的测定 世界上没有第二张照片，能像上图一样，在一幅画面之内集中了数量如此之多的，水平如此之高的人类精英，甚至可以说：地球上三分之一的智慧都集中在这张照片上。这张照片
10、是1927年第五届索尔维会议(在布鲁塞尔举行)参加者的合影。索尔维既是科学家又是实业家，与设立了以自己名字命名的最高科学奖金的诺贝尔相似，索尔维为世界最高水平学术会议提供了召开经费。 而这张照片中的许多人都对量子力学的发展作出了杰出的贡献： 普朗克在1900年提出了能量子假说，以非常新奇的概念，冲破了传统概念的桎梏，揭示了微观世界中的重要规律，开创了物理学的一个全新领域，被誉为量子力学的奠基人，并于1918年获得了诺贝尔物理学奖。 爱因斯坦在1905年引入了光量子(光子)的概念，并给出了光子的能量、动量与辐射的频率和波长的关系，进一步证实了辐射场本身也是量子化的。 玻尔在1913年建立了原子的
11、量子理论，规定了原子只有从一个定态到另一个定态，才能吸收或辐射能量。尽管对于进一步解释实验现象还有许多困难，但这个理论还是有许多的成功之处。 普朗克的量子假说、爱因斯坦的光量子理论和玻尔的原子理论被称为旧量子理论，此后逐渐发展形成了如今的量子力学。 德布罗意于1923年提出微观粒子具有波粒二象性的假说,成功解释了一些经典理论无法解释的现象。 薛定谔在1926年首先提出了用于描述微观粒子状态随时间变化的状态的波函数所满足的运动方程，即薛定谔方程，它是坐标和时间的复函数。 海森伯在1927年首先提出了测不准原理，成功得说明了当微观粒子处于某一状态时，它的力学量(如坐标、动量、角动量、能量等)一般不
12、具有确定的数值，而具有一系列可能值，每个可能值以一定的几率出现。当粒子所处的状态确定时，力学量具有某一可能值的几率也就完全确定。而在同时，玻尔提出了并协原理，对量子力学给出了进一步的阐释。1417“波波”振动的传播振动的传播纵波纵波横波横波电磁波定义电磁波定义: : 是在真空或物质中通过传播电磁场的振动是在真空或物质中通过传播电磁场的振动而传播电磁能量的波。而传播电磁能量的波。电磁振荡的传播电磁振荡的传播v横波：电磁场的电场横波：电磁场的电场矢量和磁场矢量互相垂矢量和磁场矢量互相垂直，且都垂直于波的传直，且都垂直于波的传播方向。播方向。23v波动性：电磁辐射以波动的形式在空间传播。波动性：电磁
13、辐射以波动的形式在空间传播。v粒子性：以电磁波形式传播出去的能量为粒子性：以电磁波形式传播出去的能量为辐射能，其传播表现即为光子组成的粒子流辐射能，其传播表现即为光子组成的粒子流的运动。的运动。24：当空间同时存在由两个或两个以上的波源产生的波时，每个波当空间同时存在由两个或两个以上的波源产生的波时，每个波并不因其它的波的存在而改变其传播规律，仍保持原有的频率并不因其它的波的存在而改变其传播规律，仍保持原有的频率（或波长）和振动方向，按照自己的传播方向继续前进，而空（或波长）和振动方向，按照自己的传播方向继续前进，而空间相遇点的振动的物理量则等于各个独立波在该点激起的振动间相遇点的振动的物理量
14、则等于各个独立波在该点激起的振动的物理量之和。的物理量之和。：由叠加原理可知，当两列频率、振动方向相同，相位相同由叠加原理可知，当两列频率、振动方向相同，相位相同或相位差恒定的电磁波叠加时，在空间会出现某些地方的或相位差恒定的电磁波叠加时，在空间会出现某些地方的振动始终加强，另一些地方的振动始终减弱或完全抵消，振动始终加强，另一些地方的振动始终减弱或完全抵消，这种现象叫电磁波的这种现象叫电磁波的相干性相干性。没有固定相位关系的两列电。没有固定相位关系的两列电磁波叠加时，没有一定的规律可循，这种现象叫电磁波的磁波叠加时，没有一定的规律可循，这种现象叫电磁波的非相干性。非相干性。微波雷达图象微波雷
15、达图象就是利用电磁波的相干特性成像，正因就是利用电磁波的相干特性成像，正因为波的相干性，图像上会出现颗粒状或斑点状的特征。为波的相干性，图像上会出现颗粒状或斑点状的特征。其它的遥感图象是非相干波所形成的图像。其它的遥感图象是非相干波所形成的图像。电磁波的衍射和偏振电磁波的衍射和偏振/hchvE/hP 动量：P能量：Eh : 普朗克常数，6.62607551034 J sc : 光速； v : 频率 能量和动量是粒子属性，频率和波长是波动属性。电磁波的粒子性目前遥感技术中通常采用的电磁波位于可见光、红外和微波波谱区间。由于它们的波长或频率不同，不同电磁波又表现出各自的特性和特点。可见光、红外和微
16、波遥感，就是利用不同电磁波的特性。电磁波与地物相互作用特点与过程，是遥感成像机理探讨的主要内容。 电磁波谱 按电磁波波长的长短，依次排列制成的图表叫电磁波谱。按电磁波波长的长短，依次排列制成的图表叫电磁波谱。 依次为： 射线射线X X射线射线紫外线紫外线可见光可见光红外线红外线微波微波无线电波。无线电波。（波长由短到长，频率由高到低）（波长由短到长，频率由高到低） （1）电磁波谱电磁波谱遥感应用的电磁波波谱段v紫外线：紫外线：波长范围为波长范围为0.010.010.38m0.38m，太阳光谱中，只，太阳光谱中，只有有0.30.30.38m0.38m波长的光到达地面，对油污染敏感，波长的光到达地
17、面，对油污染敏感，但探测高度在但探测高度在2000 m2000 m以下。以下。v可见光：可见光：波长范围：波长范围：0.380.380.76m0.76m，人眼对可见光有，人眼对可见光有敏锐的感觉，是遥感技术应用中的重要波段。敏锐的感觉，是遥感技术应用中的重要波段。v红外线：红外线：波长范围为波长范围为0.760.761000m1000m，根据性质分为近，根据性质分为近红外、中红外、远红外和超远红外。红外、中红外、远红外和超远红外。v微波：微波：波长范围为波长范围为1 1 mmmm1 m1 m，穿透性好，不受云雾的，穿透性好，不受云雾的影响影响。BACK遥感对地观测遥感对地观测名名 称称波长范围
18、波长范围紫外线紫外线0.001-0.380.001-0.38微米微米可见光可见光0.38-0.760.38-0.76微米微米红外线红外线近红外近红外0.76-3.00.76-3.0微米微米中红外中红外3.0-6.03.0-6.0微米微米远红外远红外6-156-15微米微米超远红外超远红外15-100015-1000微米微米微微 波波毫米波毫米波1-101-10毫米毫米厘米波厘米波10-10010-100毫米毫米分米波分米波100-1000100-1000毫米毫米紫紫 0.38-0.430.38-0.43微米微米蓝蓝 0.43-0.470.43-0.47微米微米青青 0.47-0.500.47-
19、0.50微米微米绿绿 0.50-0.560.50-0.56微米微米黄黄 0.56-0.590.56-0.59微米微米橙橙 0.59-0.620.59-0.62微米微米红红 0.62-0.760.62-0.76微米微米遥遥感感使使用用的的电电磁磁波波范范围围 波长：波长：0.0010.38m 特征：特征：1.大气对紫外线吸收较强；大气对紫外线吸收较强； 2.能使溴化银底片感光；能使溴化银底片感光； 3.太阳光谱中只有太阳光谱中只有0.30.38m的的光到达地面，对油污染敏感光到达地面，对油污染敏感 应用：应用：1.用于测定碳酸岩的分布用于测定碳酸岩的分布 2.用于油污的监测用于油污的监测紫外波段
20、波长：波长：0.380.76m特征：特征：1.由红由红,橙橙,黄黄,绿绿,青青,蓝蓝,紫光组成；紫光组成； 2.人眼对可见光有敏锐的分辨率；人眼对可见光有敏锐的分辨率；是遥感技术应用中的重要波段。是遥感技术应用中的重要波段。应用：应用：1.鉴别物质特性的主要波段鉴别物质特性的主要波段 2.以光学摄影或扫描方式接收和记以光学摄影或扫描方式接收和记录地物对可见光的反射特征录地物对可见光的反射特征可见光波段红外波段微波波段二：物体的发射辐射二：物体的发射辐射45 辐射源：任何物体都是辐射源。不仅能够吸收其他物体对它的辐射源：任何物体都是辐射源。不仅能够吸收其他物体对它的辐射，也能够向外（发出）辐射。
21、辐射，也能够向外（发出）辐射。 遥感的辐射源可分自然电磁辐射源和人工电磁辐射源两类：遥感的辐射源可分自然电磁辐射源和人工电磁辐射源两类： （1 1）自然辐射源：有）自然辐射源：有被动式遥感系统中重要的被动式遥感系统中重要的自然辐射源自然辐射源) )和和（地球辐射可分为两个部分：（地球辐射可分为两个部分：短波（短波（0.30.32.5m2.5m）和长波（）和长波（6m 6m 以上）部分。）以上）部分。） （2 2）人工辐射源：）人工辐射源： 主动遥感采用人工辐射源，是指人为主动遥感采用人工辐射源，是指人为发射的具有一定波长（或一定频率）的波束。工作时接收地物发射的具有一定波长（或一定频率）的波束
22、。工作时接收地物散射该光束返回的后向反射信号强弱，从而探知地物或测距，散射该光束返回的后向反射信号强弱，从而探知地物或测距，称为雷达探测。雷达又可分为微波雷达和激光雷达。在微波遥称为雷达探测。雷达又可分为微波雷达和激光雷达。在微波遥感中，目前常用的主要为侧视雷达。感中，目前常用的主要为侧视雷达。辐射源辐射源（1）黑体辐射和实际物体辐射黑体辐射和实际物体辐射绝对黑体绝对黑体 如果一个物体在任何温度下对任何波长的电磁辐射如果一个物体在任何温度下对任何波长的电磁辐射全部吸收（即吸收系数恒等于全部吸收（即吸收系数恒等于1 1），则这个物体称为绝对），则这个物体称为绝对黑体。黑体。 黑体是一个理想的辐射
23、体，黑体也是一个可以与任黑体是一个理想的辐射体，黑体也是一个可以与任何地物进行比较的最佳辐射体。自然界中并不存在绝对何地物进行比较的最佳辐射体。自然界中并不存在绝对黑体，实用的黑体是由人工方法制成的。黑体，实用的黑体是由人工方法制成的。黑体辐射黑体辐射 能够在热力学定律所允许的范围内，最大限度的把热能够在热力学定律所允许的范围内，最大限度的把热能转换成辐射能的理想热辐射体。它是在一切方向上都能转换成辐射能的理想热辐射体。它是在一切方向上都均等的辐射。均等的辐射。 式中，式中， 为普朗克常数，为普朗克常数，6.6266.6261010-34-34（J Js s）；）； 为光速，为光速，3 310
24、108 8（m ms s-1-1）；）； 为波尔兹曼常数，为波尔兹曼常数，1.381.381010-23-23（J JK K-1-1）；）； 为绝对温度，为绝对温度，（K K）；）； 为波长（为波长（m m）。）。 hcT112)(/52ThcehcTM，49 黑体辐射特性黑体辐射特性 （1）黑体辐射出射度随波长连续变化，每条曲线只有一个最大值。 （2）温度愈高，黑体的辐射出射度也愈大，不同温度的曲线是不相交的。绝对黑体的总辐射出射度与黑体温度的4次方成正比。（斯忒藩玻尔兹曼定律） （3）黑体辐射光谱中最强辐射的波长与黑体绝对温度成反比。（维恩位移定律）。随着温度的升高，辐射最大值所对应的波长
25、移向短波方向。23/10360. 1mWI大气顶端接受太阳能量56太阳辐射：太阳是被动遥感主要的辐射源，又叫太阳光，太阳辐射：太阳是被动遥感主要的辐射源，又叫太阳光，在大气上界和海平面测得的太阳辐射曲线在大气上界和海平面测得的太阳辐射曲线如图所示如图所示。 太阳辐射（太阳光谱）的主要特征太阳辐射（太阳光谱）的主要特征 (1)(1)太阳辐射到达大气层顶时与太阳辐射到达大气层顶时与60000K60000K黑体的辐射能特黑体的辐射能特征基本相同：辐射能的强度特征、辐射能随波长的分布特征。征基本相同：辐射能的强度特征、辐射能随波长的分布特征。 (2)(2)太阳辐射穿过大气层到达地面后，被大气反射、散太
26、阳辐射穿过大气层到达地面后，被大气反射、散射和吸收强度有所减少，而且存在多个射和吸收强度有所减少，而且存在多个O O3 3、COCO2 2、H H2 2O O的吸收带。的吸收带。 (3)(3)在在0.30.470.30.47范围内，随波长的增加太阳辐射能范围内，随波长的增加太阳辐射能急剧增长，最大辐射强度位于波长急剧增长，最大辐射强度位于波长0.470.47左右；随波长的左右；随波长的继续增大，太阳辐射能逐渐减少，在中红外波段，太阳辐射继续增大，太阳辐射能逐渐减少，在中红外波段，太阳辐射能已相当微弱。能已相当微弱。 (4)(4)在在0.60.6附近有一个附近有一个O3O3的的吸收带；在吸收带；
27、在0.70.7、0.90.9、1.11.1附近有三个水汽的吸收带、在附近有三个水汽的吸收带、在1.41.4和和1.91.9附附近太阳辐射能完全被吸收；近太阳辐射能完全被吸收；CO2 CO2 的强吸收带在的强吸收带在2.72.7和和4.34.3附近。附近。 (5)(5)到达地面的太阳辐射能到达地面的太阳辐射能43.5%43.5%集中在可见光波集中在可见光波段段,36.8%,36.8%集中在近红外波段。集中在近红外波段。地球的辐射源-地球辐射v地球辐射：地球表面和大气电磁辐射的总称。v地球辐射是被动遥感中传递地物信息的载体。v装载在航天航空平台上的遥感器，接受来自地球辐射携带的地物信息，经过处理形
28、成遥感影像。 v太阳辐射近似6000K的黑体辐射，能量集中在0.24um波段之间。（可见光和近红外）v地球自身热辐射近似300K的黑体辐射，能量集中在6.0um以上的波段。（热红外） v在0.32.5um波段（主要在可见光和近红外波段），地表以反射太阳辐射为主，地球自身的辐射可以忽略。即在该波段范围内，对地观测遥感主要以太阳的短波辐射对地表进行探测和成像。v在2.56.0um波段（主要在中红外波段），地表反射太阳辐射和地球自身的热辐射均为被动遥感的辐射源。v在6.0um以上的热红外波段，以地球自身的热辐射为主，地表反射太阳辐射可以忽略。（热红外成像）地球辐射的特性地球辐射的分段特性了解地球辐射
29、的分段特性的意义v可见光和近红外波段遥感图像上的信息来自地物反射特性。v中红外波段遥感图像上，既有地表反射太阳辐射的信息，也有地球自身的热辐射的信息。v热红外波段遥感图像上的信息来自地球自身的热辐射特性。 66*多种气体多种气体*气溶胶气溶胶常定成分常定成分可变成分可变成分68气体气体气溶胶气溶胶悬浮于地球大气之中具有一定稳定性的，悬浮于地球大气之中具有一定稳定性的，沉降速度小的，尺度在沉降速度小的，尺度在10-3m10-3m到到10m10m的液态及固体粒子。的液态及固体粒子。气溶胶的来源：气溶胶的来源：烟囱的位置烟囱的位置7475 大气对太阳辐射的衰减 太阳辐射进入地球之前必然通过大气层，太
30、阳辐射与大气相互作用的结果，是使能量不断减弱。约有30%被云层和其它大气成分反射回宇宙空间；约有17%被大气吸收，约有22%被大气散射；而仅有31%的太阳辐射能量到达地面。反射、散射和吸收作用共同衰减了辐射强度，剩余部分即为透过的部分，剩余强度越高，透过率越高。对遥感传感器而言，透过率高的波段，才对遥感有意义。77 真正对电磁波起吸收作用的是一些非常少真正对电磁波起吸收作用的是一些非常少量的气体，其中作用最为显著的有：量的气体，其中作用最为显著的有：臭氧、二氧化碳、甲烷、水汽臭氧、二氧化碳、甲烷、水汽 液态水液态水83大气中各种成分对太阳辐射吸收的明显特点，是大气中各种成分对太阳辐射吸收的明显
31、特点，是吸收带主要位于太阳辐射的紫外和红外区，而对吸收带主要位于太阳辐射的紫外和红外区，而对可见光区基本上是透明的。可见光区基本上是透明的。85 当大气中含有大量云、雾、小水滴时，由于当大气中含有大量云、雾、小水滴时，由于大气散射使得可见光区也变成不透明了。不过大大气散射使得可见光区也变成不透明了。不过大气散射不同于吸收，它不会将辐射能转变成质点气散射不同于吸收，它不会将辐射能转变成质点本身的内能，而是只改变了电磁波传播的方向。本身的内能，而是只改变了电磁波传播的方向。由于改变辐射方向，干扰了传感器的接收，降低由于改变辐射方向，干扰了传感器的接收，降低了遥感数据的质量，造成影像的模糊，影响遥感
32、了遥感数据的质量，造成影像的模糊，影响遥感资料的判读。资料的判读。 大气散射作用是对太阳辐射衰减的主要原因，大气散射作用是对太阳辐射衰减的主要原因，集中于太阳辐射能量较强的可见光区。集中于太阳辐射能量较强的可见光区。大气的散射作用大气的散射作用8990919294。9596 根据地物的光谱特性以及传感器技术的发展，根据地物的光谱特性以及传感器技术的发展，目前主要使用（或试用）的探测波段如下：目前主要使用（或试用）的探测波段如下：v太阳辐射透过大气并被地表反射（有用的）；v太阳辐射被大气散射后被地表反射（纠正后有用）；v太阳辐射被大气散射后直接进入传感器；v太阳辐射透过大气被地物反射后又被地表发
33、射进入传感器；v被视场以外地物反射后进入视场的交叉辐射项。 太阳光在地气系统的吸收、散射过程BACK对于某波段反射率高的地物，其吸收率就低，即为弱辐射体；反之，吸收率高的地物，其反射率就低。 根据能量守恒定理，入射在地表面的辐射功率E等于吸收功率E、透射功率Er和反射功率E三个分量之和，即：等式两边分别除以E得：式中：为吸收率；为透射率；为反射率。对于不透射电磁波的物体可以得到三：地物的反射辐射三：地物的反射辐射镜面反射示意图镜面反射示意图106107 朗伯面：朗伯面：对于漫反射面，当入射照度一定时，从任何角度观察对于漫反射面，当入射照度一定时，从任何角度观察反射面，其反射亮度是一个常数，这种
34、反射面称朗伯面。反射面，其反射亮度是一个常数，这种反射面称朗伯面。把反射比为把反射比为1的朗伯面叫做理想朗伯面的朗伯面叫做理想朗伯面 。109 %1000PP 110111112114115。116117。118同类地物的光谱相似，但随着该地物的内在差异而有所变化。同类地物的光谱相似，但随着该地物的内在差异而有所变化。这种这种变化是由于多种因素造成的。如物质成分、内部结构、表面光滑程度、变化是由于多种因素造成的。如物质成分、内部结构、表面光滑程度、颗粒大小、几何形状、风化程度、表面含水量及色泽等差别。颗粒大小、几何形状、风化程度、表面含水量及色泽等差别。120121研究地物的光谱特性，还应考虑
35、其时间特性和空间特研究地物的光谱特性，还应考虑其时间特性和空间特性的变化。时间特性是指同一位置上的同一地物，由于时性的变化。时间特性是指同一位置上的同一地物，由于时间的推移，该地物在一段时间内光谱特性的变化。空间特间的推移，该地物在一段时间内光谱特性的变化。空间特性是指同一类地物，由于其所处的地理位置不同，光谱特性是指同一类地物，由于其所处的地理位置不同，光谱特性可能存在的一些差异和变化。性可能存在的一些差异和变化。遥感图像上集中反映出各种地物或现象的遥感图像上集中反映出各种地物或现象的光谱特性，并体现出其光谱特性的空间特性和光谱特性，并体现出其光谱特性的空间特性和时间特性的变化。因此，在遥感
36、图像中识别地时间特性的变化。因此，在遥感图像中识别地物和现象的属性以及研究它们之间的关系和演物和现象的属性以及研究它们之间的关系和演化变化规律时，必须首先了解和掌握地物的光化变化规律时，必须首先了解和掌握地物的光谱特性，以及它们空间和时间特性的变化。地谱特性，以及它们空间和时间特性的变化。地物光谱特性是进行判读、识别的基础和出发点。物光谱特性是进行判读、识别的基础和出发点。125126127128129 130131132 上图为沥青路在新旧时期的光谱曲线：对于沥青路面，上图为沥青路在新旧时期的光谱曲线：对于沥青路面，路面的粗糙新旧程度对于地面光谱反射率是有区别的，旧沥路面的粗糙新旧程度对于地
37、面光谱反射率是有区别的，旧沥青路面反射率高于新沥青路面反射率，由于新沥青颜色较深，青路面反射率高于新沥青路面反射率，由于新沥青颜色较深，所以反射率比较低。所以反射率比较低。133 上图为水泥地面在不同湿度下的光谱曲线：不同湿度对上图为水泥地面在不同湿度下的光谱曲线：不同湿度对水泥地面反射率会有影响，越湿反射率越低，对于水泥道路，水泥地面反射率会有影响，越湿反射率越低，对于水泥道路，道路含水会使整个光谱反射率下降。但是波形整体上保持不道路含水会使整个光谱反射率下降。但是波形整体上保持不变。变。134叶绿素含量不同时海水的光谱曲线叶绿素含量不同时海水的光谱曲线135 土壤含水量增加，土壤的反射率就
38、会下降，在水的各个吸土壤含水量增加，土壤的反射率就会下降，在水的各个吸收带（收带（1.41.4、1.91.9和和2.72.7微米处附近区间），反射率的下降微米处附近区间），反射率的下降尤为明显。尤为明显。不同含水量对土壤反射光谱率的影响不同含水量对土壤反射光谱率的影响粉砂土壤不同含水量情况下的光粉砂土壤不同含水量情况下的光谱反射率曲线图谱反射率曲线图136试分析下图1、2、3地物分别反映的是哪种类型？详细分析出现下面的三种波谱特性曲线是什么原因引起的？三种地物类型为纯净的水体、不太纯净的水体、富营养化的水体。曲线1表示的是富营养化的水体，含有大量的浮游植物从而使波普特性曲线呈现植被的特性（在近
39、红外波段具有较高的反射率）曲线2表示的是不太纯净的水体，没有在可见光波段出现较低的反射率曲线3表示的是纯净的水体，在可见光波段具有较低的反射率，趋近于0根据地物的波谱特性，要区分下图所示的四种地物类型，选择什么样的波段范围比较合适？对于上述四类地物，湿地在任何波段范围都可以与其它三类分开，尤其在0.7微米后近红外波段；近红外波段，可把小麦与沙漠和雪区分开；可见光波段可把雪与沙漠区分开四：地物波谱特性的测定四：地物波谱特性的测定142灰板反射率值灰板测量值目标物测量值目标反射率值143 144145 A A、气体分子吸收对太阳辐射的影响非常强烈，阳、气体分子吸收对太阳辐射的影响非常强烈，阳光通过
40、大气层的路径越长，其吸收作用就越强。光通过大气层的路径越长，其吸收作用就越强。 B B、水蒸气对太阳辐射的吸收是所有气体中最强的，、水蒸气对太阳辐射的吸收是所有气体中最强的，它对进入大气窗口的所有波段都有一定的影响，且随它对进入大气窗口的所有波段都有一定的影响，且随着空间和时间的变化而不断改变。着空间和时间的变化而不断改变。 C C、二氧化碳在、二氧化碳在2000-2200nm2000-2200nm范围内有强烈的吸收范围内有强烈的吸收性。性。 所以应当尽量在晴朗干燥的天气条件下所以应当尽量在晴朗干燥的天气条件下 进行光谱的观测！进行光谱的观测！ 146147148 149粗糙度的测量粗糙度的测量150151 光谱仪光谱仪（AgriSpecTM便携式地物波谱仪）便携式地物波谱仪）可实时测量原始数据,反射,透射,辐射和辐照度光谱曲线 光谱仪光谱仪 冠层光谱测量仪冠层光谱测量仪同时测量、记录冠层不同波谱段的光谱。参数可用于计算NDVI,或反映光随时间的变化NASA Sandmeier Field Goniometer（测角仪）地面多角度测量所采用的观测架地面多角度测量所采用的观测架152153154155作业1名词解释遥感、电磁波谱图、大气窗口、反射波谱特性曲线2简述常用于遥感的大气窗口。3大气对太阳辐射有哪些影响？
