大气与遥感系

大气与遥感系

————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期：

地物的波谱特性与大气对遥感监测的影响

地理科学学院 《遥感原理与应用》讲义 地物的波谱特性与大气对遥感监测的影响

目录 1 绪........................................................................................................................................... - 4 -1 电磁波谱及大气对遥感监测的影响…………………………………………..-3 1.1 电磁波及电磁波谱 ................................................................................................. - 4 - 1.1.1 电磁波................................................................................................................ - 4 - 1.1.2 电磁波谱............................................................................................................ - 4 - 1.2 大气对遥感监测的影响 ........................................................................................ - 5 - 1.2.1 大气成分............................................................................................................ - 5 - 1.2.2 大气结构............................................................................................................ - 5 - 1.2.3 大气对太阳辐射的影响.................................................................................... - 6 - 1.2.3.1 大气的反射作用........................................................................................... - 6 - 1.2.3.2 大气的吸收作用........................................................................................... - 6 - 1.2.3.3 大气的散射作用........................................................................................... - 7 - 1.2.3.4 小结.......................................................................................................... - 10 - 1.2.4 大气窗口.......................................................................................................... - 10 - 2 地物的波谱特性......................................................................................................... - 11 - 2.1 地物波谱与地物波谱特性.................................................................................. - 11 - 2.1.1 地物波谱.......................................................................................................... - 11 - 2.1.2 地物波谱特性.................................................................................................. - 11 - 2.2 地物的反射波谱特征........................................................................................... - 11 - 2.2.1 地物反射与反射类型...................................................................................... - 12 - 2.2.2 地物的反射率.................................................................................................. - 12 - 2.2.2.1 概念及影响因素......................................................................................... - 13 - 2.2.2.2 差异的意义 ............................................................................................... - 13 - 2.2.3 地物反射波谱与反射波谱曲线...................................................................... - 13 - 2.2. 3.1 概念.......................................................................................................... - 13 - 2.2. 3.2 不同地物不同反射波谱及其意义................................................................. - 14 - 2.2. 3.3 几种常见地物的反射波谱曲线特征 ............................................................. - 14 - 2.3 地物的发射波谱特征........................................................................................... - 16 - 2.3.1 黑体辐射.......................................................................................................... - 16 - 2.3.2 实际物体辐射.................................................................................................. - 17 - 2.3.2.1 基尔霍夫定律............................................................................................ - 17 - 3 地物波谱曲线的作用 .............................................................................................. - 18 - 4 心得体会......................................................................................................................... - 19 -

浅谈遥感技术在大气监测中的应用

文章编号:1004-7204(2005)01-0015-03 浅谈遥感技术在大气监测中的应用 王丽娟1,景耀全2 (1.西南交通大学环境科学与工程学院,成都610031;　2.四川省遥感信息测绘院,成都610100) 摘要:碳的氧化物、硫的氧化物、氮的氧化物和臭氧等是人类在生产活动和社会活动产生中的主要的环境污染物,它们威胁着人类的生存环境和地球上的生态平衡。因此,对它们进行实时监测和综合治理显得非常重要。文章介绍了遥感(RS )技术,重点介绍遥感技术在大气环境监测中的应用。关键词:遥感;环境监测;大气遥感监测;遥感图像中图分类号:X 87 文献标识码:A T alk About Application R emote Sensing T echnology for Atmosphere Monitoring W ANGLi 2juan 1,J I NG Y ao 2quan 2 (1.C ollege of Environmental Science and Engineering ,S outhwest Jiaotong University ,Chengdu 610031,China ;2.Sichuan Province Surveying&Mapping Institute of Rem ote Sensing In formation ,Chengdu 610100,China )Abstract :Oxides of carbon ,sulfur ,nitrogen and ozone are serious environmental pollutants produced by the productive and s ocial activities of humans.They seriv ously threaten our life and the ecological balance of the earth.Hence ,real -time m onitoring and com prehensive control on them are very im portant.We introduce the rem ote sensation techniques ,then discuss in detail their application in the m onitoring of atm ospheric environ 2mental pollution. K eyw ords :Rem ote sensing ;Environmental m onitoring ;Atm ospheric rem ote sensing and m onitoring ;Rem ote sensing image 1　引言 清洁的空气是人类和生物赖以生存的环境要素之一,而且也是最重要的环境要素之一。然而,随着工业及交通运输等事业的迅速发展,特别是煤和石油的大量使用,将产生的大量有害物质排放到大气中,当其浓度超过环境所允许的极限并持续一定时间后,就会改变大气的正常组成,破坏自然的物理、化学和生态平衡体系,即造成大气污染。 为了维护自然环境的生态平衡,保护人群的健康及可持续性,就必须对大气环境中的主要污染物质进行定期或连续地监测,并研究大气质量的变化 规律和发展趋势以及此变化对人类社会的影响等。我国大气环境监测工作仍不是很完善,监测频次低,时效性差。在大气环境监测中,目前应用最多的方法还属分光光度法和气相色谱法。 卫星遥感技术的出现与发展,使人们能从宇宙空间观测全球。这种技术具有视域广、及时连续的特点,可以迅速地查明环境现状、污染状况,为预防和治理环境污染提供及时、可靠的依据。目前国内外,遥感技术在环境方面的应用越来越广泛,其主要是用于监测海洋石油污染、监测森林火灾和草场演化、水环境污染监测、赤潮分析以及水体浑浊度与含沙量分析等,其应用于大气污染监测的研究很少。 收稿日期:2004-07-12 作者简介:王丽娟(1974— ),女,汉族,成都市龙泉驿人,西南交通大学硕士研究生,研究方向:环境管理与规划;景耀全(1974—),男,汉族,成都市龙泉驿人,四川省遥感信息测绘院助理工程师,主研方向:测绘、遥感数据的 处理及其数字化。 ? 51??大气监测? 《环境技术》 2005年第1期

地物的波普特性与大气对遥感监测的影响

目录 §1 绪...................................................................................................................................... - 2 - §1.1 电磁波及电磁波谱.................................................................................................. - 2 - §1.1.1 电磁波.......................................................................................................... - 2 - §1.1.2 电磁波谱...................................................................................................... - 2 - §1.2 大气对遥感监测的影响.......................................................................................... - 3 - §1.2.1 大气成分...................................................................................................... - 3 - §1.2.2 大气结构...................................................................................................... - 3 - §1.2.3 大气的影响.................................................................................................. - 3 - §1.2.3.1 大气的反射作用.............................................................................. - 3 - §1.2.3.2 大气的吸收作用.............................................................................. - 3 - §1.2.3.3 大气的散射作用.............................................................................. - 4 - §1.2.3.4 小结.................................................................................................. - 4 - §1.2.4 大气窗口...................................................................................................... - 4 - §2 地物的波谱特性...................................................................................................... - 5 - §2.1 地物波谱与地物波谱特性...................................................................................... - 5 - §2.1.1 地物波谱...................................................................................................... - 5 - §2.1.2 地物波谱特性.............................................................................................. - 5 - §2.2 地物的反射波谱特征.............................................................................................. - 5 - §2.2.1 地物反射与反射类型.................................................................................. - 5 - §2.2.2 地物的反射率.............................................................................................. - 6 - §2.2.2.1 概念及影响因素.............................................................................. - 6 - §2.2.2.2 差异的意义...................................................................................... - 7 - §2.2.3 地物反射波谱与反射波谱曲线.................................................................. - 7 - §2.2.3.1 概念.................................................................................................. - 7 - §2.2.3.2 不同地物不同反射波谱及其意义.................................................. - 7 - §2.2.3.3 几种常见地物的反射波谱曲线特征.............................................. - 8 - §2.3 地物的发射波谱特征.............................................................................................. - 9 - §2.3.1 黑体辐射.................................................................................................... - 10 - §2.3.2 实际物体辐射............................................................................................ - 11 - §2.3.2.1 基尔霍夫定律................................................................................ - 11 - §2.3.2.2 地物的发射率（比辐射率）........................................................ - 11 - §3 地物波谱曲线的作用 ......................................................................................... - 12 - §4 小结 .............................................................................................................................. - 12 -

大气对遥感的影响

《大气对遥感的影响》参考译文 假如地球表面没有大气，所有波段的电磁能就会与地表面相互作用，并传输关于该表面的实际信息。尽管地球的大气是透明的，但适用于遥感的波段仅占电磁波谱中的一小部分。衰减较少的光谱段称为大气窗口，即使是在大气窗口，大气的影响有也非常大。气体、大的气溶胶引起大气的散射、吸收以及放射辐射能。因此，大气不仅是一个衰减器，同时也是辐射能的来源。所以，从地面传到高处遥感平台的信息会发生衰减和失真。大气散射和漫射的辐射能给信号增加了背景噪音。比如物体与其背景的表观对比度，或者物体的表面颜色会随着距离的变化而变化。同理，在红外、微波范围测量，地球表面的表观温度随着高度而变化。离开大气的漫辐射能同样也是地面光照度的来源之一。在遥感发展的初期，由于对大气的影响几乎不了解，大气的这些复杂影响因子没有被完全考虑。由此可以看出，大气是遥感中一个重要的、随处存在的棘手因子。 电磁波谱 电磁波谱是连续不断的电磁辐射，它的范围从频率最高、波长最短的Γ射线延伸到频率最低、波长最长的无线电波以及可见光。大致可将电磁波谱分为七个不同的区域：Γ射线、X 射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波。 遥感涉及到电磁波谱中许多部分的能量测量。卫星传感器中主要利用的是可见光、反射或放射的红外线以及微波。这些辐射的测量发生在所谓的光谱段。光谱段定义为电磁波谱中相分离的间隔。例如，从0.4微米到0.5微米范围即为一个波段。 波长最短部分包括X射线和眼睛所能感知的可见光波段，位于0.39到0.76微米之间。在这波段内，波长和光的颜色有关：波长最短的是紫光，位于0.39.到0.455微米之间；波长最长的是红光，位于0.620到0.760微米之间。利用可见波谱的这些终点可区分波长比紫光还短的紫外线以及比红光还长的红外线。实际上，更长的波长不是红外线，而属于微波和无线电波（上百米）的范畴。 卫星传感器设计来测量特定波谱段的响应，以便能够区分主要的地面物体。有些传感器检测被反射的辐射，而有些检测放射的辐射。入射的太阳光或叫太阳辐射被地表和大气反射、吸收或传输。由于大气对这些辐射的散射和吸收，卫星传感器只能使用光谱中的某些特定窗口。电磁波谱中的窗口 遥感中重要的窗口贯穿波谱段，主要的大气窗口见表2.1。从表中可知，波长短于0.3微米的波谱段不对传感器开放，主要的大气窗口存在于可见光（包括近可见部分）、红外线和微波范围。大气对波长短于0.32微米的紫外线吸收非常强烈，因此到达地面的太阳能太少而不能满足遥感的需要。 第一个重要的大气窗口开始于0.3微米处，在可见光中有很好的透明度。该区域中的光子几乎未被吸收，但却被气态分子和烟雾、灰尘微粒散射，对遥感产生极大的影响。随之在近红外波段被打断，出现以水气为主的强吸收带（见图）。在热红外波段（4~14微米之间），由于水气和二氧化碳的震动-转动变化，产生强烈的吸收带。这些吸收波段将近红外和热红外区域分成一系列透明度适当、镶嵌着因吸收而被关闭的区域。 大气对电磁辐射的影响 所有的电磁辐射穿过太空到达大气的最外层，但并非都能到达地球表面。首先，大气会散射、吸收、反射一部分入射的太阳辐射。其次，在大气中传播的太阳辐射也会发生散射、吸收、反射。最后，被地球表面反射回传感器的电磁辐射也会被大气散射、吸收、反射。 入射的太阳辐射中，大约有35%被地球-大气体系反射：4%被地表反射；7%被大气反射；还有24%被云层反射。剩下的65%被地球-大气体系吸收：16%被大气吸收；2%被云层吸收；23%直接被地表吸收；其余的24%由于漫散射而间接被地表吸收。随后，被吸收的辐射又被辐射成长波辐射：60%由大气和云层；5%由地球表面。