可见光与近红外遥感大气传输海表反射辐射的大气传输

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中国海洋大学海洋遥感课程大纲

中国海洋大学海洋遥感课程大纲英文名称Ocean Remote Sensing【开课单位】信息科学与工程学院海洋技术系【课程模块］专业知识【课程编号］【课程类别］必修【学时数】48 （理论卫实践_0_）【学分数】—3 ______一、课程描述本课程大纲根据2011年本科人才培养方案进行修订或制定。

（-）教学对象海洋技术专业本科生。

（二）教学目标及修读要求1、教学目标本课程重点介绍卫星海洋遥感的基本原理和最新研究进展，通过海洋遥感课程的教学，使学生比较系统地学习海洋遥感探测的基本原理，掌握遥感数据处理的基本过程和方法，熟悉海洋遥感的最新进展，为学生毕业后从事相关的工作和学习打下良好基础。

教学中注重理论与实践相结合，并注意介绍海洋遥感研究中的一些最新成果。

本课程不进行双语教学，但在教学中注意介绍相关的专业词汇。

2、修读要求海洋遥感是海洋技术专业的一门专业基础课，属于海洋遥感与GIS技术课程模块中的专业知识教育层面。

海洋遥感具有应用性强，研究内容涉及物理学、计算机技术、图像处理技术等各个学科领域，同时又随着卫星遥感技术的迅速发展不断变化。

教学内容上将结合该领域的发展，不断补充更新，介绍海洋遥感技术发展与应用的前沿。

引导学生阅读参考文献，查阅最新的期刊杂志，提高学生的自学能力，使学生了解海洋遥感技术发展应用的新动向。

学生应具备大学物理、高等数学的基本知识和理论，并已经选修海洋学I、遥感概论等。

（二）先修课程选修海洋遥感课程的学生应当在学习大学物理、高等数学的基础上，并具备海洋学、遥感概论、数字图像处理等基本理论知识。

二、教学内容（一）绪论11、主要内容：主要介绍海洋遥感的概念、海洋遥感和空间海洋学的历史发展、海洋遥感系统的主要组成部分、海洋遥感在海洋科学研究中的价值，以及国际和国内的主要海洋卫星计划。

2、教学要求：掌握海洋遥感的基本概念、海洋遥感系统的组成部分以及海洋遥感发展过程中的重要阶段和代表性卫星及传感器，理解海洋遥感和空间海洋学的发展历史背景、在海洋科学研究中的主要作用，了解国际上的海洋卫星发展规划。

(完整版)海洋遥感总结

1. 狭义广义遥感狭义遥感：主要指从远距离、高空以至外层空间的平台上，利用可见光、红外、微波等探测器，通过摄影或扫描、信息感应、传输和处理，从而识别地面物质的性质和运动状态的现代化技术系统。

（利用电磁波进行遥感）广义遥感：利用仪器设备从远处获得被测物体的电磁波辐射特征（光，热），力场特征（重力、磁力）和机械波特征（声，地震），据此识别物体。

（除电磁波外，还包括对电磁场、力场、机械波等的探测）两者探测手段不一样2. 遥感技术系统信息源－信息获取－信息纪录和传输－信息处理信息应用3. 遥感的分类（1）按照探测电磁波的工作波段分类：可见光遥感、红外遥感、微波遥感等（2）按照传感器工作方式分类：主动遥感、被动遥感4. 遥感的应用内容上可概括：资源调查与应用、环境监测评价、区域分析规划、全球宏观研究5. 海洋遥感的意义（1）海洋气候环境监测的需要海洋占全球面积约71%，海洋是全球气候环境变化系统中不可分割的重要部分厄尔尼诺、拉尼娜、热带气旋、大洋涡流、上升流、海冰等现象都与海洋密切相关。

厄尔尼诺是热带大气和海洋相互作用的产物，它原是指赤道海面的一种异常增温，现在其定义为在全球范围内，海气相互作用下造成的气候异常。

（2）海洋资源调查的需要海洋是人类最大的资源宝库，是全球生命支持系统的基本组成部分，海洋资源的重要性促使人们采用各种手段对其进行调查研究海岸带是人类赖以生存和进行生产活动的重要场所，海岸带资源的相关调查对于沿海资源的合理开发与利用非常重要（3）海洋遥感在海洋研究中的重要性海洋遥感具有大范围、实时同步、全天时、全天候多波段成像技术的优势可以快速地探测海洋表面各物理量的时空变化规律。

它是20 世纪后期海洋科学取得重大进展的关键学科之一。

重要性体现在：是海洋科学的一个新的分支学科；为海洋观测和研究提供了一个崭新的数据集，并开辟了新的考虑问题的视角；多传感器资料可推动海洋科学交叉学科研究的发展1. 海洋遥感的概念（重点）、研究内容海洋遥感：指以海洋及海岸带作为监测、研究对象，利用电磁波与大气和海洋的相互作用原理来观测和研究海洋的遥感技术。

大气遥感第五章：大气中的热红外辐射传输

( m )
空间分辨率 (水平/垂直)
视场瞬时视角
(度)
mrad
AIRS大气红外探测仪 EOS(美国) 2300;6 3.74-15.4 13.5km-1km 49.5
1.1
用途大气温度湿度
ASTER高级空间热辐射热反射探测器
ATSR纵向扫描辐射仪
EOS (美国)
ERS-1 (欧空局)
14
2 (MWR)
ASTER模拟仪器
美国
20
8-12
始于1991年 65或104 2或5.0
云,陆地测量
CIS中国成像光谱仪
DAIS-7915数值式航空成像光谱仪 DAIS-16115数值式航空成像光谱仪 GER-63通道扫描仪
ISM红外成像光谱仪
中国美国美国美国法国
1
3.53-3.94
始于1993年
80
大气不仅是削弱热红外辐射的介质，而且它本身也发射热红外辐射，有时甚至发射的辐射会超出吸收的部分。
总之，热红外辐射在大气中的传输，是一种漫射辐射在无散射但有吸收又有发射的介质中的传输。
热红外光谱和温室效应
➢ 地气系统维持辐射平衡状态，吸收太阳辐射的同时，也向太空发射辐射，地气系统发射的辐射称为热红外辐射。由能量守恒原理，令表示地
热红外遥感系统
热红外遥感在海面温度、陆面温度、大气温度、大气水汽、云顶温度的遥测中具有无可替代的地位。热红外遥感传感器的发展十分迅速，现在使用和即将投入使用的热红外传感器达几十种之多。我们把主要的热红外传感器的有关信息列于下表。
传感器
现在及将来地球观测计划红外传感器概览(星载部分)
卫星/计划波段数光谱范围
态分辨仪

海洋遥感复习知识点

名词解释、填空1.海面亮温：低于实际物体的温度指物体的辐射功率等于某一黑体的辐射功率时，该黑体的绝对温度即为亮度温度。

2.发射率：观测物体的辐射能量与同观测物体具有相同热力学温度的黑体的辐射能量之比根据发射率，=1黑体，0~1灰体3.大气气溶胶：悬浮在空气中的来自地球外表的小的液体或固体颗粒。

气溶胶类型：海洋型、陆地型、火山爆发自然〔陆地海洋火山〕；人为〔汽车尾气、污染物〕4.瑞利散射：当微粒的直径比辐射波长小得多时，此时的散射称为瑞利散射。

散射率与波长的四次方成反比，因此，瑞利散射的强度随着波长变短而迅速增大。

对可见光的影响较大。

米散射：当微粒的直径与辐射波长差不多时的大气散射。

气溶胶引起的，对波长依赖性很小无选择散射：云，所有光都被散射回来5.大气层结构简答，根据温度分布，垂向划分：对流层、平流层、中间层、热成层、外大气层1)对流层：有各种天气现象，强烈对流/温湿分布不均匀/航空活动区，对遥感最重要2)平流层/同温层：天气现象少/空气稳定/水汽、沙尘少，温度随高度增加而增加3)中间层：温度随高度增加而减少，对遥感的辐射传递几乎没影响4)热成层：温度随高度增加而增加，高度电离状态，短波电磁波被电离层折返回地面6.一类水体：浮游植物及其共变的碎屑主导海水光谱特性；二类水体：除浮游植物外的其他物质在海水光谱特性中起主导作用海洋初级生产力：把无机碳变成有机碳的单位时间的速率，和叶绿素浓度、光照、光照时间、光穿透距离有关7.遥感反射比〔可见光、海色遥感〕：公式、向上辐亮度和向下辐照度之比，Rw和Ed之比归一化离水辐亮度：假设太阳在正上，把大气分子散射衰减消除的离水辐亮度8.黄色物质：有色可溶有机物，陆源〔植被，棕黄酸〕，海洋〔动物死亡分解〕9.生物光学算法：通过离水辐亮度去推导海水中的各主分浓度的算法。

由海水上面的离水辐亮度推导叶绿素浓度、泥沙浓度、k490衰减系数、透明度等。

10.大气校正：由传感器接收到的辐亮度计算出离水辐亮度的过程Lt是卫星接收的总辐射；第一项是离水辐亮度，接下来三项是大气路径辐射，分别是气溶胶的，分子的，两者都有的，Lwc是白冒，Lsr是太阳耀斑。

定量遥感基础（原创）

定量遥感基础1、定量遥感分为：可见光、近红外波段的定量遥感，热红外波段的定量遥感，微波遥感的对地观测2、定量遥感应用：（1）为国民经济持续稳定发展提供动态基础数据和科学决策依据（2）为国家重大自然灾害提供及时准确的监测评估数据及图件（3）持续不断地开展再生资源的监测、预测和评估（4）地质矿产资源调查与大型工程评价（5）天气预报和气候预测（6）海洋监测和海洋开发（7）土地适用性评价、生态评价和工程评价3、时空定量分布：反照率、地表温度、叶面积指数、叶绿素含量、土壤水分含量、地表蒸发4、定量遥感的主要研究内容：(1)遥感机理模型的建模研究；研究遥感像元尺度上，适用的遥感模型，研究描述新型传感器信号特征与地表参数关系的模型，研究模型在不同空间尺度上的尺度效应和尺度转换原理与方法(2) 地表参数的模型反演与陆地遥感数据的同化研究；利用遥感数据和地表参数背景知识，提取地表时空多变参数的模型和算法，研究遥感物理模型与相关领域应用结合中模型的连接与模型参数的转换方法，使遥感数据产品能满足应用的需求。

(3) 新型传感器的定标技术研究，智能化处理技术与方法研究；时空多变地表参数反演结果的验证方法研究，遥感数据产品的真实性检验研究。

5、遥感建模分为两类：正演模型、反演模型6、正演模型、反演模型的概念等见PPT，以及定量遥感建模的步骤等内容7、定量遥感模型概括起来分为三类：物理模型（如植被二向性反射的辐射传输模型、几何光学模型）、统计模型、半经验模型（如地表二向反射模型）具体定义、优缺点见PPT8、定量遥感面临的主要问题：尺度效应问题角度问题病态反演问题9、尺度效应问题不同的自然现象有不同的最佳观测距离和尺度，并不一定是距离越近越好，观测越细微越好。

观察地物需要适当的距离和比例尺，才能有效、完整地观察。

10、病态反演问题定量遥感的反演问题，简言之，就是根据观测信息和前向物理模型，求解或推算描述地面实况的应用参数(或目标参数)。

遥感辐射传输模型

遥感辐射传输模型*名：**学院：地球科学与环境工程学院专业：遥感科学与技术班级：遥感一班提交时间：2015年5月10日大气订正是遥感技术的重要组成部分，主要包括大气参数估计和地表反射率反演两个方面。

如果获得了大气特性参数，进行大气订正就变得相对容易，但是获得准确的大气特性参数通常比较困难。

通常有两类方法用辐射传输方程计算大气订正函数：一种是直接的方法，对于大气透过率函数和反射率函数，通过对模型的积分来得到；另一种是间接的方法，他不是直接计算所需要的大气订正函数，而是通过辐射传输模型输出的表观反射率，结合模型输入的参数来求解。

大气订正方法有很多，比如：基于图像特征的相对订正法、基于地面线形回归模型法、大气辐射传输模型法和复合模型法等。

它是利用电磁波在大气中的辐射传输原理建立起来的模型对遥感图像进行大气订正的方法。

其中，大气辐射传输模型(Atmospheric Radiative Transfer Model)法是较常用的大气订正方法，它用于模拟大气与地表信息之间耦合作用的结果，其过程可以描述为地表光谱信息与大气耦合以后，在遥感器上所获得的信息，其中考虑了光子与大气相互作用机理，物理意义明确，具有很高的反演精度。

大气辐射传输原理电磁辐射在介质中传输时，通常因其与物质的相互作用而减弱。

辐射强度的减弱主要是由物质对辐射的吸收和物质散射所造成的，有时也会因相同波长上物质的发射以及多次散射而增强，多次散射使所有其它方向的一部分辐射进入所研究的辐射方向。

当电磁辐射为太阳辐射，而且忽略多次散射产生的漫射辐射时，光谱辐射强度的变化规律可以表述为[1]（1）式中，IΛ是辐射强度， s是辐射通过物质的厚度，ρ是物质密度,KΛ表示对波长λ辐射的质量消光截面。

令在s=0 处的入射强度为Iλ（0），则在经过一定距离s1后，其出射强度可由式(1)积分得到（2）假定介质是均匀的，则kλ与距离s无关，因此定义路径长度（3）则式(2)可表示为（4）上式就是比尔定律，也称朗伯定律。

红外遥感

(5)热探测器所获得的物体发射辐射信息包含了两个重要的信息，即物体的温度以及表示物体辐射能力的比辐射率。温度与比辐射率的分离是热红外遥感的一个难点。
(6)热红外遥感图像的空间分辨率一般低于可见光—近红外遥感图像，因此“混合像元”(非同温像元)的问题，显得相当突出。
4.2 热辐射原理
4.2.1 黑体辐射规律
(2)热红外信息，还受地球表层热状况的影响，比如风速、风向、空气温度、湿度等微气象参数，土壤水分、组成、结构等土壤参数，植物覆盖状况、地表粗糙度、地形地貌等多种因素影响。 (3)地物本身的热过程是复杂的。地物从热辐射的能量吸收(增温)到能量发射(降温)，存在着一个热储存和热释放过程。这个过程不仅与地物本身的热学性质(热传导率、热容量、热惯量等)有关，还与环境条件等多因素有关。整个热过程存在着“滞后”效应，要定量表达这一过程，是相当复杂的。
第四章热红外遥感
4.1 概述
1．大气、烟云等吸收可见光和近红外线，但是对3~5微米和8~14微米的热红外线却是透明的。因此，这两个波段被称为热红外线的“大气窗口” 。利用这两个窗口，可以使人们在完全无光的夜晚，或是在烟云密布的战场，清晰地观察到前方的情况。正是由于这个特点，热红外成像技术军事上提供了先进的夜视装备并为飞机、舰艇和坦克装上了全天候前视系统。这些系统在海湾战争中发挥了非常重要的作用。
• 普朗克(Planck)定律给出了黑体辐射的出射度与温度、波长的定量关系。 • 维思(wien)位移定律给出了黑体的发射峰值波长与温度的定量关系，指出随着黑体温度的增加、发射峰值波长减小，两者呈反比关系。 • 斯特藩—玻耳兹曼(Stefan-Boltzmann)定律数学描述了随着黑体温度的增加，总发射辐射也增加，即黑体的辐射强度与温度的4 次方成正比。

遥感复习总结

遥感复习总结遥感复习总结（⽶杏当年⾃⼰总结的哈，标红是重点，当年还是很多考到了的，不过重点还是看那份卷⼦，绝⼤部分考原题，还有⼀定⼀定要重视最后⼀次实验，当年最后⼀道题就是考最后⼀次实验，还有复习的时候也把每次的实验看⼀下）第⼀章：绪论⼀、遥感的基本概念即遥远的感知。

利⽤探测仪器，在不直接接触的情况下，收集⽬标或⾃然现象的电磁波信息，对电磁波信息进⾏处理和分析，从⽽获取事物特性的综合性探测技术。

⼆、遥感系统包括被测⽬标的信息特征、信息的获取（遥感平台、遥感器）、信息的传输与记录（信息传输和接收设备）、信息的处理（图像处理设备）和信息的应⽤⼯作原理：⽬标地物通过发射、反射（太阳辐射）和回射（雷达）作⽤发出电磁波信号，装载在遥感平台上的遥感器接受和获取信息源的电磁波信号，记录在数字磁介质或胶⽚上，送⾄地⾯回收或传输给地⾯的卫星接收站，进⾏⼀系列的信息处理（如光学处理、计算机处理、解译），转换成可供⽤户使⽤的数据格式。

三、遥感的分类☆按遥感平台分类：近地⾯遥感、航空遥感、航天遥感。

☆按传感器的探测波段分类：紫外、可见光、红外、微波。

☆按⼯作⽅式分类：主动遥感：由探测器主动发射⼀定电磁波能量并接收⽬标的反向散射信号。

被动遥感：传感器不向⽬标发射电磁波，仅被动接收⽬标物的⾃⾝发射和对⾃然辐射源的反射能量。

☆按资料记录形式分类：成像⽅式、⾮成像⽅式。

☆按应⽤领域分类：陆地遥感、海洋遥感、农业遥感、城市遥感……四、遥感的特点☆感测范围⼤，具有综合、宏观的特点。

☆信息量⼤，具有⼿段多，技术先进的特点。

☆获取信息快，更新周期短，具有动态监测特点。

☆遥感还具有⽤途⼴，效益⾼的特点。

五、遥感技术发展简况遥感技术发展趋势：3 全（全天候、全天时、全球）3 ⾼（⾼空间、⾼光谱、⾼时间分辨率）3个结合（⼤-⼩卫星，航空-航天，技术-应⽤）六、遥感技术应⽤领域：林业、农业、⽔⽂与海洋产业、国⼟资源、⽓象、环境监测、测绘、城市、考古、军事、突发事件等。

遥感导论复习资料

遥感复习资料一、名词解释1、遥感:是应用探测仪器，不与探测目标相接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。

2、大气窗口：电磁波在大气中传输过程中吸收和散射很小，透射率很高的波段。

绿色植物反射波谱特征，并作出相应植物反射波谱曲线。

3、电磁波（横波）：由振源发出的电磁振荡在空中的传播叫电磁波，如：光波、热辐射、微波、无线电波等。

4、电磁波谱：将各种电磁波在真空中的波长（或频率）的长短，依次排列制成的图表，叫做电磁波谱。

5、绝对黑体：如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收，则这个物体是绝对黑体。

6、像点位移：在中心投影的像片上，地形的起伏除引起相片比例尺变化外，还会引起平面上的点位在像片位置的移动，这种现象称为像点位移。

7、瞬时视场角：扫描镜在一瞬时时间可以视为静止状态，此时，接受到的目标物的电磁波辐射，限制在一个很小的角度之内，这个角度称为瞬时视场角。

即扫描仪的空间分辨率。

8、（遥感）数字图像：能够被计算机存储、处理和使用的影像。

9、辐射畸变：指从传感器得到的测量值与目标物的光谱反射率与光谱反射亮度等物理量不一致。

10、几何精校正：利用控制点的影像坐标和地图坐标的对应关系，近似的确定所给的影像坐标系和应输出的坐标系之间的变换公式。

11、多源信息复合：将多种遥感平台，多时相遥感数据之间以及遥感数据与非遥感数据之间的信息组合匹配。

12、程辐射度：相当部分的散射光向上通过大气直接进入传感器，这部分辐射称为程辐射度。

13、差值运算：两幅同样行、列数的图像，对应像元的亮度值相减就是差值运算。

fd （x ，y ）=f1（x ，y ）- f2 （x ，y ）14、比值运算：两幅同样行、列数的图像，对应像元的亮度值相除（除数不为0）就是比值运算。

15、信息复合：指同一区域内遥感信息之间或遥感与非遥感信息之间的匹配复合。

16、正像素：把一个像素内只含有一种地物的称为正像素。

遥感地质学题库

一、概念1、监督分类2、非监督分类3、遥感4、大气窗口5、成像光谱仪6、地物反射波谱曲线7、数字图像8、均值平滑9、中值滤波10、密度分割11、假彩色合成12、标准彩色合成13、差值运算14、比值运算15、投影误差16、遥感平台17、像点位移二、填空1、根据遥感定义，遥感系统包括：、、、和五大部份。

2、遥感的分类方法很多，按遥感平台分：、、、。

3、遥感的分类方法很多，按工作方式分：和。

与非成像遥感。

4、太阳辐射经过大气传输后，主要是、和一起阻碍衰减了辐射强度，剩余部份即为透过的部份。

对遥感传感器而言，只能选择波段，才对观测成心义。

5、根据航天遥感平台的服务内容，可以将其分为、和海洋卫星系列。

6、高空间分辨率陆地卫星利用线性阵列技术取得4个波段的4m分辨率多光谱数据和一个波段的分辨率的全色数据。

7、遥感常用的电磁波段名称有、、、。

8、中心投影与垂直投影的区别表现在三个方面所受的影响不同：的阻碍、投影面倾斜的阻碍、的阻碍。

9、陆地卫星的传感器有、、等。

10、主要的陆地卫星系列包括：、、中巴资源一号卫星（CBERS）等。

11、陆地卫星（Landsat）轨道是与太阳同步的圆形轨道，保证北半球中纬度地域取得中等太阳高度角的上午影像，且卫星通过某一地址的相同。

每16至18天覆盖地球一次，图像覆盖范围为。

12、固体自扫描是用固定的，通过遥感平台的对目标地物进行扫描的一种成像方式。

目前经常使用的探测元件是。

13、按照雷达的工作方式可分为和。

成像雷达中又可分为真实孔径侧视雷达和。

14、侧视雷达的分辨力可分为和。

15、遥感图像特表现为三个方面。

即几何特征、物理特征和时间特征。

这三个方面特征的表现参数为、、和。

16、HLS代表、、和。

17、在遥感光学处理过程中，利用原理和原理实现彩色合成。

18、数字图像的校正主要进行校正和校正。

19、引起遥感影像变形的原因主要有、地形起伏的阻碍、地球表面曲率的阻碍、、的阻碍。

20、对比度变换是一种通过改变图像像元的亮度值来改变图像像元对比度，从而改善图像质量的图像处理方法。

遥感技术的原理与应用

遥感技术的原理与应用遥感，也叫遥测遥感技术，是指利用传感器和卫星等远距离探测技术获取地球表面信息的技术。

遥感技术可以获取地球大范围、连续的、实时的、快速的不同层次、不同时间尺度的图像和数据，为自然资源调查、环境监测、水文水资源调查、灾害预警、城市规划、农业生产、林业经营、海洋调查等领域提供了广阔的应用前景。

遥感技术的原理遥感技术的基本原理是利用物体对电磁波的反射、辐射或传输特性来提取有关于物体的信息。

电磁波包括可见光、近红外线、红外线、微波等，在地球大气不同层次的介质中传播，与地球上不同的物体交互作用并被散射、反射、透过、辐射等，再由探测器返回地面。

遥感技术的应用1.自然资源调查利用遥感技术可以进行大规模的土地资源调查，对土地利用状态和方式进行监测、评估、预测和分析，为农业生产、生态环境保护、城市规划等提供数据支持。

2.环境监测遥感技术可以快速、广泛、动态地监测环境污染源、污染程度和污染物在大气、水源等介质中的扩散和运移过程，为环境保护和生态环境治理提供数据支持。

3.水文水资源调查利用遥感技术可以获取地表水资源、地下水资源、水土流失等水文水资源信息，辅助决策和规划。

4.灾害预警遥感技术可以对自然灾害的形成、演变、影响范围等进行及时监测和预警，提供预防自然灾害的预警和指导信息。

5.城市规划遥感技术可以获取城市空间结构、土地利用变化、建筑物高度、道路交通情况等信息，为城市规划和土地利用管理提供数据支持。

6.农业生产利用遥感技术可以进行农业作物遥感监测，提高农业生产效益，为农业决策和精准农业提供技术支持。

7.林业经营遥感技术可以实现森林资源动态监测、调查、统计和土地分类以及森林病虫害的应对等一系列生态和经济管理活动的支持，为林业经营管理提供数据支持。

8.海洋调查遥感技术可以获取海水中的浮游动植物、河口等区域的悬浮物、沉积物、水温、水深等信息，为海洋调查和海洋经济活动提供数据支持。

结语总之，遥感技术是现代地球科学和信息技术的重要组成部分，其应用范围广泛，可以为各个领域的决策者和研究者提供准确和全面的地球信息。

光电子技术2.1光波在大气中的传播

为大气衰减系数(消光系数，km-1)
I
dl
I'
大气衰减图示
传输距离L后的大气透过率（%）用T表示，应为：
I L dl T exp 0 I0
若在传输距离L上β为常数，则有：
I T exp L I0
式中，I0和I分别为通过距离L前后的光强。
此式即为描述大气衰减的朗伯定律。
dB / km 4.343 1 / km
1、大气分子的吸收， km
（1）吸收的概念：
吸收电磁辐射是物质的普通性质，是指电磁辐射与物体作用后，转化为物体的内能。根据吸收的强弱和随波长的变化，吸收分为两种： ①一般吸收: 在电磁辐射的整个波段内都有吸收，且吸收率随波长的变化几乎不变的吸收。 ②选择吸收: 在一些波段上吸收很大，而一些波段上吸收很少，即吸收率随波长的变化有急剧变化的吸收。任何物质对电磁辐射的吸收都由这两种吸收组成，如石英在可见光范围内为一般吸收，在红外波段为选择吸收。
激光的大气湍流效应，实际上是指激光辐射在折射率起伏场中传输时的效应。湍流理论表明，大气速度、温度、折射率的统计特性服从“2/3次方定律”
Di(r ) (i1 i2 )2 C i2r 2 / 3
(2.1-9)
通常用折射率结构常数的数值大小表征湍流强度
2 Cn 2.5 1013 强湍流： 2 弱湍流： Cn 6.4 1017 2 中等强度湍流： 2.5 1013 Cn 6.4 1017
Re Δvl /
(2.1-8)
式中，为流体密度（kg/m3）；l为某一特征线度(m) vl为在l量级距离上运动速度的变化量(m/s)，为流体粘滞系数(kg/ms)。雷诺数Re是一个无量纲的数。

遥感原理与应用复习要点(详细版)

遥感原理与应用复习要点(详细版)遥感技术是通过使用传感器从远距离获取信息的技术。

遥感的主要用途是获取地球表面的各种信息以及地球上的自然和人造资源。

其中，遥感原理是遥感技术的基础，而应用则是遥感技术的具体实践。

本文将介绍遥感原理和应用的复习要点。

一、遥感原理1. 电磁波与遥感电磁波是遥感技术中最重要的物理概念之一。

电磁波是指在真空或物质中传播的物质波，包括无线电波、红外线、可见光线和紫外线等。

不同波长的电磁波与地物的反射或辐射有关，因此可以用来获取地物的信息。

遥感技术通常使用的是可见光和红外线。

2. 光谱与遥感光谱是指一个连续的波长范围内的电磁波，通常包括可见光、红外线和紫外线等。

地物与光谱的相互作用决定了其在遥感图像中的表现形式。

因此，光谱分析是遥感技术的核心。

3. 传感器与遥感传感器是遥感技术中的重要组成部分。

传感器是指能够将地物反射或辐射的电磁波转换成数字数据的装置。

传感器的特性决定了遥感图像的质量和特点。

常用的传感器包括光学传感器、微波雷达和激光雷达等。

4. 遥感图像的处理和解译遥感图像的处理和解译是遥感技术中的关键步骤。

处理包括图像的增强、去噪、校正和地理空间校准等。

解译是指从图像中提取有价值的信息，包括分类、目标检测和变化检测等。

二、遥感应用1. 地质勘查遥感技术在地质勘查中有广泛应用。

遥感图像可以快速获取大范围的地表地貌、地形和地质构造等信息，有助于识别地质资源，确定潜在的矿产藏区和研究地球的地质演化过程。

2. 大气与海洋遥感遥感技术可以用来监测大气和海洋的的动态变化。

例如，遥感技术可以用来观测气象、海洋温度、叶绿素含量和海洋流速等。

这些信息对于天气预报、海洋生态环境的研究和资源开发有很大的帮助。

3. 城市规划遥感技术可以用来获取城市地表的信息，包括建筑物、道路、水系和绿地等。

这些信息有助于城市规划和管理，特别是在城市拓展、交通建设和环境保护方面。

4. 农业生产管理遥感技术在农业生产管理中也有很大的应用。

遥感概论_秦其明_第八章定量遥感基础

第八章定量遥感模型是解决问题的工具。

在利用遥感技术解决问题时我们通常需要建立模型，模型是联系遥感可测参数（辐射强度、偏振、相位）与实际应用中所需参数的纽带和桥梁。

本章的学习重点就是建立遥感模型的一般方法。

本章重点是掌握定量遥感建模方法。

第一节定量遥感概述定量遥感是当前遥感发展的前沿。

它利用遥感器获取的地表地物的电磁波信息，在计算机系统支持下，通过数学的或物理的模型将遥感信息与观测地表目标参量联系起来，定量地反演或推算出某些地学、生物学及大气等目标参量或地物定量信息。

8.1.1 可见光、近红外波段定量遥感遥感的基本过程可以看作是电磁波与大气相互作用过程以及电磁波与地表的相互作用过程的叠加。

在这个过程中：电磁波与大气相互作用形成大气效应。

大气效应是电磁辐射在太阳-目标物-传感器系统的传输过程中受到大气分子、水气、气溶胶和尘粒等散射、吸收和折射等影响。

通过大气纠正可以基本消除大气效应对遥感影象的影响。

定量遥感需要考虑地表非朗伯体特性。

大多数情况下的地面物质都不是均一的朗伯体，朗伯体的假设给定量遥感计算带来很大的误差。

可以用地表的二向反射率分布函数（BRDF）来描述地表的非朗伯体特性，减少定量遥感计算造成的误差。

8.1.2 热红外波段的定量遥感热红外波段遥感测量的对象是地表物质的热辐射。

在热学中，温度是物质分子热运动平均动能的量度，描述了物质内部分子热运动的剧烈程度。

物质内部微观粒子的运动导致了物质向外发射电磁波，即热辐射。

地球环境的代表性温度为300K，它对应的接近10μm，正接近热红外大气窗口区，因此，可以利用热红外遥感器获取地表的热辐射状况。

热红外遥感获得的亮度温度。

对于地球表面真实物体（绝大多数为非黑体）而言，由于其辐射亮度受自身比辐射率的影响，所以比辐射率是联系亮温与真实温度的桥梁。

8.1.3 主动微波遥感基础合成孔径雷达（SAR）二维成像过程是通过安装在运动平台上的雷达天线不断地发射脉冲信号,接受它们在地面的回波信号,经信号的成像处理形成二维SAR影像,影像中的每一像素的幅度只与目标的后向散射系数有关。

第五章：大气中的热红外辐射传输

地球制图云覆盖
地球大气观测
3
主要的航空成像红外光谱仪
传感器国别波段数波段范围 () 8.5-12.0 8-12 3.53-3.94 10.5-12.5 3.0-5.0 8.7-12.7 3.0-5.0 8.0-12.0 8.0-12.5 工作期间视场 (度) 92 65或104 80 64-78 瞬时视场mrad 2.1×3.1 2或5.0 1.2×1.2 3.3,2.5或 5.0 3 3.3,2.5或 5.0 1.2×11 2.5 用途
·与海面温度相比，陆面温度由于地表的复杂性面临更多的困难。
遥感反演大气水汽、温度廓线
大气热红外辐射的性质
大气的长波辐射性质很复杂，不仅与吸收物质(水汽，CO2与O2)分布有关，而且与大气温度、压力有关。水汽（ H2O）在 6.3微米有一个较强的吸收带，二氧化碳(CO2)分别在4.3微米和15微米有较强的吸收带， O3 在9.6微米处一个窄的吸收带，所以能称之为窗区的只有 3.5—4.0微米，8—9.5微米和10.5—12.5微米三个波段。
AIRS大气红外探测仪 ASTER高级空间热辐射热反射探测器 ATSR纵向扫描辐射仪
EOS(美国) EOS (美国) ERS-1 (欧空局)
2300;6 14 2 (MWR) 5
AVHRR甚高分辨率 NOAA-11 (美辐射仪国) EOS CERES云和地球辐射能系统 (美国) EOS HiRDLA高分辨率临界动态分辨仪 (美国) ADEOSII GLI全球成像仪 (日本)
热外遥感应用
地球表面热量平衡示意图
射入太阳辐射
100
行星反照率
31
红外热辐射
69
云和大气反射大气吸收（云）

海洋遥感的基本原理

海洋遥感的基本原理海洋遥感是利用卫星、飞机等遥感技术对海洋进行观测和监测的一种方法。

其基本原理包括：电磁波传播、反射、吸收和散射等过程。

电磁波可以在真空中传播，而在大气和海洋等各种介质中传播时会发生各种相互作用，因此海洋遥感关注的是电磁波与海洋介质之间的相互作用。

在海洋遥感中，主要使用可见光、红外线和微波等不同波长的电磁波进行观测。

这些电磁波在海洋中的传播和与海洋介质的相互作用过程中，会发生反射、吸收和散射。

反射是指电磁波从一个介质的边界上反射回原来的介质中。

当电磁波从大气进入海洋时，海洋的表面会发生反射，部分电磁波被反射回大气中。

这部分反射的电磁波可以被遥感仪器接收，从中获取海洋表面的信息。

吸收是指电磁波在海洋介质中被吸收，转化为其他形式的能量。

不同波长的电磁波在海洋中的吸收程度各不相同，这使得通过测量反射和吸收的电磁波能够推断出海洋的物理、化学、生物等特性。

例如，测量红外线波段的电磁波吸收情况可以获取海洋表层温度的信息。

散射是指电磁波在介质中的微小颗粒、气泡或其它不均匀区域上发生反射和折射的过程。

海洋中存在各种微小的颗粒，如悬浮物、浮游生物、盐粒等，它们会对电磁波产生散射现象。

通过测量反射和散射的电磁波的强度和频率等信息，可以推断出海洋的浊度、浮游生物的分布和浓度等。

除了反射、吸收和散射，海洋遥感还包括电磁波在大气中的传输、大气中的吸收和散射等过程。

这些过程也会对遥感观测结果产生影响。

因此，在进行海洋遥感时，需要考虑并消除大气对电磁波传播和遥感观测的干扰。

基于以上原理，海洋遥感通过获取和分析电磁波的反射、吸收和散射等信息，可以实现对海洋的遥感观测和监测。

这种方法在海洋资源开发、海洋环境保护和海洋灾害预警等方面具有重要应用价值。

同时，随着遥感技术的不断发展，海洋遥感在海洋科学研究和海洋经济发展中的作用也将进一步扩大和深化。

热红外辐射的大气衰减主要表现为吸收和散射

7
3.2 可见光与近红外遥感大气传输 3.2.1海表反射辐射的大气传输
因此，卫星水色扫描仪接收的总的辐射量可由下式表示：
Lt () Lr () La () td ,v Lsr () ts ,s Lw() Lb ()
式中： Lt( λ ) 是卫星探测的波长为的辐射度， Lr ( λ ) 是空气分子瑞利散射的辐射度， La ( λ ) 是大气气溶胶米氏散射的辐射度， Lw ( λ )是离水辐射度， Lb( λ )为来自水体底部的反射辐射； Lsr(λ) 是海表面镜面反射（可能包括太阳耀斑的影响）， ts(λ, θs)是大气的漫射透射比，td (λ, θv)是大气的直射透射比， λ是波长，θv是卫星天顶角（即扫描仪高度角）， θs是太阳天顶角（即太阳高度角）。
（1）一个完全吸收带：波长大于14μm的红外波谱全部吸收；（2）两个窄的吸收带：中心波长为2.7μm4.3μm，其中2.7μm吸收带与水汽3.2μm吸收带相连。
光谱区/μm 中心波长/μm
0.014～ 0.020
2.60～2.80
0.017 2.7
4.10～4.45
4.3
波段远紫外近红外中红外
d
,,
,

dL
,cos 90
dE ,

d
地理位置不同，地理景观不同，海拔高度不同，大气透明度改变，也都会造
成反射率变化。物体本身的变化也会引起反射率变化。如水中含沙量增加将
使水的反射率提高。
Satellite Oceanic Remote Sensing
Satellite Oceanic Remote Sensing
2
3.2 可见光与近红外遥感大气传输

遥感技术所使用的电磁波段主要为紫外可见光红外和微波等波段

遥感技术所使用的电磁波段主要为紫外、可见光、红外和微波等波段。

紫外波段(Ultraviolet)的波长为0.01-0.4μm，位于可见光波段紫端以外。

由于波长小于0.3μm的电磁波被大气中的臭氧所吸收，可以通过大气传输的只有0.3-0.4μm的紫外信息。

紫外摄影能监测气体污染和海面油膜污染。

但由于该波段受大气中的散射影响十分严重，在实际应用很少采用。

可见光波段(Visible Light) 的波长为0.4-0.7μm，是电磁波谱中人眼唯一能见到的波段，可见光可进一步分为红、橙、黄、绿、青、兰、紫等七种颜色的光，可见光波段是进行自然资源与环境调查的主要波段，地面反射的可见光信息可采用胶片和光电探测器收集和记录。

红外波段（Infrared）的波长为0.7-100μm，位于可见光波段红端以外。

按波长可细分为近红外（0.7-1.3μm）、中红外（1.3-3μm）、热红外（3-15μm）和远红外（15-100μm）。

近红外光和中红外光来自地球反射的太阳辐射，所以该波段也被称为“反射红外”。

其中波长为0.7-0.9μm的近红外辐射信息可以用摄影（胶片）方式获取，故该波段也被称为“摄影红外”，摄影红外传感器对探测植被和水体有特殊效果。

热红外传感器可以探测物体的热辐射，地面的热红外辐射信息不能采用摄影方式探测；需要采用光学机械通过扫描方式获取。

在热红外中目前主要应用3-5μm 和8-14μm两个谱段。

热红外可以夜间成像，除用于军事侦察外，还可以用于调查海表面温度、浅层地下水、城市热岛、水污染、森林探火和区分岩石类型等，有广泛的应用价值。

而波长大于15μm的远红外辐射，绝大部分被大气层吸收。

微波（Microwave ）的波长为0.1-100cm，微波又可细分为毫米波、厘米波和分米波等。

微波的特点是能穿透云雾、云盖和沙漠成像，具有全天候工作特点。

遥感技术对于测绘制图、自然资源凋查和海洋环境监测有很好的应用效果。