大气环境遥感课件
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大气和环境对遥感的影响
➢ 云雾为什么通常呈现白色？
结论
1. 太阳辐射衰减的原因是什么？ 2. 在可见光和近红外波段，大气最主要的散
射作用是什么？
3. 无云的晴天，天空为什么呈现蓝色？
4. 朝霞和夕阳为什么都偏橘红色？
5. 微波为什么具有极强的穿透云层的作用？ 6. 为什么在选择遥感工作波段时，要考虑大
气层的散射和吸收作用？
五、环境对地物光谱特性的影响
1. 地物的物理性状 2. 光源的辐射强度：纬度与海拔高度 3. 季节：太阳高度不同 4. 探测时间：时间不同，反射率不同。
5. 气象条件
▪ Rayleigh scatter is one of the principal causes of haze in imagery. Visually haze diminishes the crispness or contrast of an image.
Relationship between path length of EM radiation and the level of atmospheric scatter
▪ This normally involves absorption of energy at a given wavelength.
▪ The most efficient absorbers of solar radiation in this regard are:
– Water Vapour – Carbon Dioxide – Ozone
大气和环境对遥感的影响
• 大气的成分和结构 • 大气对太阳辐射的影响 • 大气窗口 • 环境对地物光谱特性的影响
一、大气的成分
• 大气的传输特性：大气对电磁波的吸收、散射 和透射的特性。这种特性与波长和大气的成分 有关。
结论
1. 太阳辐射衰减的原因是什么？ 2. 在可见光和近红外波段，大气最主要的散
射作用是什么？
3. 无云的晴天，天空为什么呈现蓝色？
4. 朝霞和夕阳为什么都偏橘红色？
5. 微波为什么具有极强的穿透云层的作用？ 6. 为什么在选择遥感工作波段时，要考虑大
气层的散射和吸收作用？
五、环境对地物光谱特性的影响
1. 地物的物理性状 2. 光源的辐射强度：纬度与海拔高度 3. 季节：太阳高度不同 4. 探测时间：时间不同，反射率不同。
5. 气象条件
▪ Rayleigh scatter is one of the principal causes of haze in imagery. Visually haze diminishes the crispness or contrast of an image.
Relationship between path length of EM radiation and the level of atmospheric scatter
▪ This normally involves absorption of energy at a given wavelength.
▪ The most efficient absorbers of solar radiation in this regard are:
– Water Vapour – Carbon Dioxide – Ozone
大气和环境对遥感的影响
• 大气的成分和结构 • 大气对太阳辐射的影响 • 大气窗口 • 环境对地物光谱特性的影响
一、大气的成分
• 大气的传输特性：大气对电磁波的吸收、散射 和透射的特性。这种特性与波长和大气的成分 有关。
大气辐射与遥感-第三章全-rev
第三章大气气体吸收兰州大学大气科学学院专业必修课大气辐射与遥感第三章大气气体吸收31地球大气的成分和结构311热力结构312化学成分32分子吸收发射谱的形成321转动跃迁322振动跃迁323电子跃迁324谱线形状325连续吸收326热力学平衡的崩溃33大气吸收331紫外吸收332光化学过程和臭氧层的形成333可见光区和近红外区的吸收31地球大气的成分和结构地球大气的演化原始大气以宇宙中最丰富的轻物质为主由于地球和大气的温度非常高使得原始大气摆脱地球引力逃逸进入太空
恒定成分 变化成分
在中纬度条件下一 些气体成分混合比 的典型垂直廓线
§ 3.2 分子吸收/发射谱的形成
分子的吸收光谱
假设分子有三个能级态
所有允许的跃迁
分子吸收线在光谱中的位置
分子存储能量的各种方式
平动能量(translational energy)：任一运动粒子，由于他在空 间中的运动都应具有动能，这叫平动能量，单个分子在x, y, z 方向上的平均平动动能等于KT/2，K为玻耳兹曼常数，T是绝 对温度。 转动能量(rotational energy) ：一个由原子构成的分子，能够 围绕通过分子中心的轴而旋转或绕转，于是具有转动能量。
§ 3.2.2振动跃迁
对于一个分子中的两个原子之间的共价键，是由静电 引力和斥力相互平衡而形成的。分子中原子的位置取决于引 力和斥力相平衡的点的位置。分子键类似一个弹簧！
振动能量量子化
振动-转动光谱
• 振动跃迁发射和吸收的能量要比转动跃迁大很多。因此， 振动跃迁相应的吸收/发射线的波长较短（红外、近红 外），而纯的转动跃迁的光谱通常在远红外和微波波段。
§ 3.2.1转动跃迁
平动 转动
平动与转动的区别
1. 平动运动不是量子化的，分子 可以以任意一个速度运动。而 对于分子量级的转动运动，可 以用量子理论量子化，不连续 的能量态、角动量态会导致转 动跃迁，从而造成相应的吸收 和发射线。 2. 任何物体都有唯一的一个质量， 而有三个主转动惯量：I1，I2， I3。这三个主转动惯量对应于 转动的三个垂直坐标，总体的 转动方向有物体的质量分布来 决定。
恒定成分 变化成分
在中纬度条件下一 些气体成分混合比 的典型垂直廓线
§ 3.2 分子吸收/发射谱的形成
分子的吸收光谱
假设分子有三个能级态
所有允许的跃迁
分子吸收线在光谱中的位置
分子存储能量的各种方式
平动能量(translational energy)：任一运动粒子，由于他在空 间中的运动都应具有动能，这叫平动能量，单个分子在x, y, z 方向上的平均平动动能等于KT/2，K为玻耳兹曼常数，T是绝 对温度。 转动能量(rotational energy) ：一个由原子构成的分子，能够 围绕通过分子中心的轴而旋转或绕转，于是具有转动能量。
§ 3.2.2振动跃迁
对于一个分子中的两个原子之间的共价键，是由静电 引力和斥力相互平衡而形成的。分子中原子的位置取决于引 力和斥力相平衡的点的位置。分子键类似一个弹簧！
振动能量量子化
振动-转动光谱
• 振动跃迁发射和吸收的能量要比转动跃迁大很多。因此， 振动跃迁相应的吸收/发射线的波长较短（红外、近红 外），而纯的转动跃迁的光谱通常在远红外和微波波段。
§ 3.2.1转动跃迁
平动 转动
平动与转动的区别
1. 平动运动不是量子化的，分子 可以以任意一个速度运动。而 对于分子量级的转动运动，可 以用量子理论量子化，不连续 的能量态、角动量态会导致转 动跃迁，从而造成相应的吸收 和发射线。 2. 任何物体都有唯一的一个质量， 而有三个主转动惯量：I1，I2， I3。这三个主转动惯量对应于 转动的三个垂直坐标，总体的 转动方向有物体的质量分布来 决定。
遥测遥感技术.pptx
一、遥测技术的特点 对空气中污染物的监测通常是采用定点取样的方法，使空气样品连续地流过
仪器的传感器，从而测定出污染物的浓度．一般说来，这种方法所获得的数据， 仅反映取样点周围很小范围内两维空间的空气污染程度，而具有显著代表性的 取样点的选择是很困难的．显然取样点设置得愈多，测定结果愈接近实际情况， 但从经济上考虑监测网的尺度、取样点的密度均不可能那么大，这就是取样法 监测区域性空气污染的局限性．
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这种技术的局限性是仅能测出污染物的相对浓度ppm-m,很难直接获得 绝对浓度，必须借助其他手段方可换算成某一区域内的平均浓度ppm； 同时从环境监测的要求看灵敏度还不够高，目前还没有迹象表明遥测技 术将有可能取代采样式的连续监测仪器．但对大区域污染相对程序的普 查，特别是对污染源的研究,测遥测技术的辽阔性、快速性、经济性正在 发挥着优势。
第8页/共43页
方法应用
在讨论相关光谱仪的应用前，首先须对此类仪器的读数有一个正确的认 识．这种仪器的输出信号实际上是以电压降v来表示的,信号正比CL值．所谓 CL值是指气化平均浓度C与光程长度L的乘积。通过标准参考气体池的标定， 这种信号在记录仪上可直接用ppm-m的读数来表示．ppm-m的单位可换算 为mg/m2即(mg／m3)*m.
第32页/共43页
目前，植物生态调查、大气污染和水污染监测、地质，土壤、水利、农业、 城市管理等有关地球表面的各种学科领域，都广泛地利用航空遥感资料．
第33页/共43页
随着我国航天事业的蓬勃发展，风云1号、风云2号卫星，资源1号、 资源2号卫星的成功发射，为环境遥感监测提供丰富的数据源，必将为 卫星遥感在环境保护领域的广泛应用起到积极推动作用，并更好地为环 境管理决策服务。
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仪器的传感器，从而测定出污染物的浓度．一般说来，这种方法所获得的数据， 仅反映取样点周围很小范围内两维空间的空气污染程度，而具有显著代表性的 取样点的选择是很困难的．显然取样点设置得愈多，测定结果愈接近实际情况， 但从经济上考虑监测网的尺度、取样点的密度均不可能那么大，这就是取样法 监测区域性空气污染的局限性．
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这种技术的局限性是仅能测出污染物的相对浓度ppm-m,很难直接获得 绝对浓度，必须借助其他手段方可换算成某一区域内的平均浓度ppm； 同时从环境监测的要求看灵敏度还不够高，目前还没有迹象表明遥测技 术将有可能取代采样式的连续监测仪器．但对大区域污染相对程序的普 查，特别是对污染源的研究,测遥测技术的辽阔性、快速性、经济性正在 发挥着优势。
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方法应用
在讨论相关光谱仪的应用前，首先须对此类仪器的读数有一个正确的认 识．这种仪器的输出信号实际上是以电压降v来表示的,信号正比CL值．所谓 CL值是指气化平均浓度C与光程长度L的乘积。通过标准参考气体池的标定， 这种信号在记录仪上可直接用ppm-m的读数来表示．ppm-m的单位可换算 为mg/m2即(mg／m3)*m.
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目前，植物生态调查、大气污染和水污染监测、地质，土壤、水利、农业、 城市管理等有关地球表面的各种学科领域，都广泛地利用航空遥感资料．
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随着我国航天事业的蓬勃发展，风云1号、风云2号卫星，资源1号、 资源2号卫星的成功发射，为环境遥感监测提供丰富的数据源，必将为 卫星遥感在环境保护领域的广泛应用起到积极推动作用，并更好地为环 境管理决策服务。
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《大气遥感》PPT课件
方式和手段
❖ 60年代以后，随着红外、微波、激光、声学和电子 计算机等新技术蓬勃开展，对大气信号的认识普及 紫外、可见光、红外、微波、声波、无线电波等波 段，形成了光学大气遥感、激光大气遥感、红外大 气遥感、微波大气遥感、声波大气遥感等各个分支。
❖ 大气遥感被广泛应用于气象卫星、空间实验室、飞 机和地面气象观测，成为气象观测中具有广阔开展 前景的重要领域。
辐射产生的原因
❖ 光辐射 ❖ 依靠入射光补充能量而导致的辐射〔如夜光等〕 ❖ 电辐射 ❖ 依靠放电补充能量而导致的辐射〔如日光灯等〕 ❖ 化学辐射 ❖ 依靠化学反响补充能量而导致的发光 ❖ 热辐射 ❖ 物体因吸收外界的热量或减少本身的内能而产生
的辐射，也称为温度辐射
❖ 在物理学中，直接把辐射作为电磁波 ❖ 每份能量的辐射称为光子。每个光子的能量
❖ 近年来人类活动造成的地球大气气候变迁成为大气 科学研究热点，其原因也在于人类活动所排放的某 些物质会改变地球大气中的辐射过程所致。
简史—现代大气辐射学的理论根底
基尔霍夫 Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887)
德国物理学家 1859：Kirchhoff’s Law 基尔霍夫定律：
1871：Rayleigh Scattering
瑞利散射：
尺度远小于入射光波长 的粒子所产生的散射现象。 分子散射强度与入射光的波 长四次方成反比, 且各方向的 散射光强度是不一样的。
简史—现代大气辐射学的理论根底
Gustav Mie (1868-1957) 德国物理学家 1908：Mie theory 米散射理论
❖ 利用上述研制的实验设备，建立从大气信号 物理特征中提取大气信息的理论和方法，即 反演理论，是大气遥感研究的根本任务。
大气环境监测中的遥感技术应用教程
大气环境监测中的遥感技术应用教程在当前全球气候变化和环境污染日益严重的情况下，大气环境监测变得愈发重要。
遥感技术作为一种用于获取地球表面信息的科学和技术手段，在大气环境监测中发挥着重要作用。
本文将介绍大气环境监测中遥感技术的基本原理和应用方法，并探讨如何利用遥感技术来实现对大气环境的监测和分析。
遥感技术是指利用卫星、飞机、无人机等遥感平台获取地球表面信息的技术手段。
在大气环境监测中，遥感技术主要用于获取大气污染物浓度、大气质量、大气辐射等相关数据。
通过遥感技术，可以实现对大气环境的快速、高分辨率、实时的监测和分析，为环境保护和气候研究提供了重要支持。
大气污染物浓度的监测是大气环境监测的一项重要任务。
通过遥感技术，可以获取大气污染物的空间分布和时序变化，为污染源的定位和排放管控提供参考依据。
其中，光学遥感是最常用的技术手段之一。
通过红外、可见光和紫外光谱的测量，可以实现对大气中臭氧、二氧化硫、氮氧化物等污染物的浓度分布进行监测。
同时，利用高光谱遥感技术，可以对大气中的多种污染物进行高精度的定量化分析。
大气质量监测是评估大气环境状况的重要指标之一。
通过遥感技术，可以获取大气质量指数（AQI）和细颗粒物（PM2.5、PM10）等关键参数，评估大气质量的优劣。
通过卫星遥感，可以获取大气质量的空间分布，揭示不同地区的大气质量差异。
此外，利用无人机等低空遥感平台，可以获取更高分辨率的大气质量监测数据，提供更详细的空气污染分布信息。
大气辐射监测是了解大气能量和气候变化的重要手段之一。
通过遥感技术，可以获取太阳辐射、地表辐射和大气辐射等参数，揭示大气辐射的分布特征和变化趋势。
通过遥感技术获取的太阳辐射数据可以用于气候变化研究和太阳能资源评估。
同时，通过地表辐射和大气辐射的监测，可以实现对大气温室气体浓度、气候变化和气溶胶传输等问题的探测和分析。
在应用遥感技术进行大气环境监测时，首先需要选择适合的遥感传感器和遥感数据。
大气环境遥感
大气环境遥感的重要性
气象预报
遥感观测能够提供大范围、高分辨率的大气温度、湿度、 风速、风向等气象信息，有助于提高气象预报的准确性和 时效性。
气候变化研究
遥感观测能够获取长时间序列的大气成分和气溶胶等信息， 有助于揭示气候变化的原因和机制，为应对气候变化提供 科学依据。
空气质量监测
遥感观测能够实时监测大气中的污染物浓度和分布，为空 气质量预警和污染治理提供数据支持，保障公众健康。
案例二：空气质量监测中的遥感技术应用
总结词
详细描述
遥感技术在空气质量监测中具有广泛的应用， 能够快速获取大范围空气质量数据，提高监 测效率和准确性。
遥感技术利用卫星或无人机搭载的传感器， 检测大气中的污染物浓度，如二氧化氮、二 氧化硫、一氧化碳、臭氧等。通过分析这些 数据，可以评估空气质量状况，预测污染物 扩散趋势，为污染防治和公众健康防护提供 科学依据。
空气质量监测与评估
总结词
遥感技术能够快速获取大范围的空气质量信息，为空气质量评估和污染治理提供 科学依据。
详细描述
通过卫星遥感和地面监测站相结合的方式，可以获取PM2.5、PM10、NO2等主 要污染物的空间分布和浓度信息，从而评估空气质量状况和污染程度。这些数据 可以帮助环保部门制定针对性的污染治理措施。
常见的雷达遥感器包括气象雷 达、降水雷达、地震雷达等。
03
大气环境遥感应用
气象预报与气候变化研究
总结词
利用遥感技术获取的大气参数和气象数据，能够提高气象预 报的准确性和时效性，同时为气候变化研究提供重要数据支 持。
详细描述
遥感技术可以获取大范围、连续的大气参数，如温度、湿度 、风速、风向等，这些数据可以用于建立和验证气象预报模 型。此外，通过长期监测大气中温室气体的浓度，遥感技术 为研究气候变化提供了宝贵的数据。
《大气环境遥感》课件
利用GIS技术对大气环境数据进 行空间分析，用于环境决策与规 划。
遥感与GIS在大气环境研究 中的应用案例
介绍一些利用遥感与GIS技术开 展的大气环境研究案例。
大气环境遥感的未来发展
1
大气环境遥感技术的发展趋势
探讨大气环境遥感技术可能的发展方向，
大气环境遥感技术的创新研究
2
如高分辨率、多波段遥感等。
大气溶胶的遥感监测
利用遥感技术定量分析大气中 的固体与液体颗粒物，如灰尘、 烟雾等。
光学厚度的遥感监测
通过遥感技术测量大气光学厚 度，了解大气透明度、能见度 等信息。
遥感技术与GIS在大气环境研究中的应用
遥感技术与GIS的结合
将遥感数据与地理信息系统相结 合，实现大气环境监测与分析。
大气环境空间分析与决策
遥感原理
1
大气环境遥感的基础知识
了解遥感的基本原理，包括传感器、辐射传输模型和大气参数的反演方法。
2
遥感数据的类型和特点
介绍不同类型的遥感数据（如光学、雷达、红外）及其在大气环境研究中的应用。
遥感技术在大气环境监测中的应用
大气组成和污染物的 遥感监测
利用遥感技术监测大气中的气 体成分和污染物，如臭氧、二 氧化碳、氮氧化物等。
《大气环境遥感》PPT课 件
这是一份关于大气环境遥感的PPT课件，通过遥感技术来监测和研究大气环 境，旨在探索其在环境保护和决策中的应用。
概述
什么是大气环境遥感大气环境遥 Nhomakorabea是利用遥感技术获取大气环境信 息的科学与技术。
大气环境遥感的应用领域
大气环境遥感应用于大气组成与污染物监测、 光学厚度分析、温度和湿度测量等领域。
介绍一些创新的大气环境遥感研究，如 人工智能、机器学习在遥感数据处理中
遥感与GIS在大气环境研究 中的应用案例
介绍一些利用遥感与GIS技术开 展的大气环境研究案例。
大气环境遥感的未来发展
1
大气环境遥感技术的发展趋势
探讨大气环境遥感技术可能的发展方向，
大气环境遥感技术的创新研究
2
如高分辨率、多波段遥感等。
大气溶胶的遥感监测
利用遥感技术定量分析大气中 的固体与液体颗粒物，如灰尘、 烟雾等。
光学厚度的遥感监测
通过遥感技术测量大气光学厚 度，了解大气透明度、能见度 等信息。
遥感技术与GIS在大气环境研究中的应用
遥感技术与GIS的结合
将遥感数据与地理信息系统相结 合，实现大气环境监测与分析。
大气环境空间分析与决策
遥感原理
1
大气环境遥感的基础知识
了解遥感的基本原理，包括传感器、辐射传输模型和大气参数的反演方法。
2
遥感数据的类型和特点
介绍不同类型的遥感数据（如光学、雷达、红外）及其在大气环境研究中的应用。
遥感技术在大气环境监测中的应用
大气组成和污染物的 遥感监测
利用遥感技术监测大气中的气 体成分和污染物，如臭氧、二 氧化碳、氮氧化物等。
《大气环境遥感》PPT课 件
这是一份关于大气环境遥感的PPT课件，通过遥感技术来监测和研究大气环 境，旨在探索其在环境保护和决策中的应用。
概述
什么是大气环境遥感大气环境遥 Nhomakorabea是利用遥感技术获取大气环境信 息的科学与技术。
大气环境遥感的应用领域
大气环境遥感应用于大气组成与污染物监测、 光学厚度分析、温度和湿度测量等领域。
介绍一些创新的大气环境遥感研究，如 人工智能、机器学习在遥感数据处理中
《遥感基本知识》课件
详细描述
遥感技术通过卫星或飞机搭载的传感 器收集地面环境数据，如空气质量指 数、水质参数等，为环境保护部门提 供实时、大范围的环境监测信息。
城市规划
总结词
遥感技术为城市规划提供空间信 息和地理数据支持。
详细描述
在城市规划过程中，遥感数据可 以用于分析城市空间布局、土地 利用变化、城市扩张等方面，为 城市规划决策提供科学依据。
农业管理
总结词
遥感技术有助于农业生产的监测和管理。
详细描述
遥感技术能够实时监测作物生长状况、土壤湿度、病虫害等，为农业生产提供 科学指导，提高农业生产效率和产量。
地质调查
总结词
遥感技术在地质调查中发挥重要作用，可进行矿产资源调查 和地质灾害预警。
详细描述
通过遥感技术获取的地质信息，可以分析矿产分布、地质构 造等信息，同时对地质灾害如滑坡、泥石流等进行预警，减 少灾害损失。
图像分类与识别
监督分类
基于训练样本对遥感图像进行 分类，如支持向量机、决策树
等算法。
非监督分类
利用聚类算法对遥感图像进行 分类，无需预先确定类别。
面ห้องสมุดไป่ตู้对象分类
将遥感图像中的对象作为基本 单元进行分类，具有更高的分 类精度和稳定性。
目标识别
利用计算机视觉技术对遥感图 像中的特定目标进行识别和检
测，如建筑物、车辆等。
04
遥感技术的发展趋势
高光谱遥感
总结词
高光谱遥感技术利用了大量的光谱信息，能够更精确地识别和分类地物，提高了 遥感数据的分辨率和准确性。
详细描述
高光谱遥感技术通过获取地物在不同光谱波段的反射和辐射信息，能够识别出更 多的地物特征和属性。这种技术能够提供更丰富的地物信息，有助于更好地理解 地球表面的生态系统和环境变化。
遥感技术通过卫星或飞机搭载的传感 器收集地面环境数据，如空气质量指 数、水质参数等，为环境保护部门提 供实时、大范围的环境监测信息。
城市规划
总结词
遥感技术为城市规划提供空间信 息和地理数据支持。
详细描述
在城市规划过程中，遥感数据可 以用于分析城市空间布局、土地 利用变化、城市扩张等方面，为 城市规划决策提供科学依据。
农业管理
总结词
遥感技术有助于农业生产的监测和管理。
详细描述
遥感技术能够实时监测作物生长状况、土壤湿度、病虫害等，为农业生产提供 科学指导，提高农业生产效率和产量。
地质调查
总结词
遥感技术在地质调查中发挥重要作用，可进行矿产资源调查 和地质灾害预警。
详细描述
通过遥感技术获取的地质信息，可以分析矿产分布、地质构 造等信息，同时对地质灾害如滑坡、泥石流等进行预警，减 少灾害损失。
图像分类与识别
监督分类
基于训练样本对遥感图像进行 分类，如支持向量机、决策树
等算法。
非监督分类
利用聚类算法对遥感图像进行 分类，无需预先确定类别。
面ห้องสมุดไป่ตู้对象分类
将遥感图像中的对象作为基本 单元进行分类，具有更高的分 类精度和稳定性。
目标识别
利用计算机视觉技术对遥感图 像中的特定目标进行识别和检
测，如建筑物、车辆等。
04
遥感技术的发展趋势
高光谱遥感
总结词
高光谱遥感技术利用了大量的光谱信息，能够更精确地识别和分类地物，提高了 遥感数据的分辨率和准确性。
详细描述
高光谱遥感技术通过获取地物在不同光谱波段的反射和辐射信息，能够识别出更 多的地物特征和属性。这种技术能够提供更丰富的地物信息，有助于更好地理解 地球表面的生态系统和环境变化。
《遥测遥感技术》课件
《遥测遥感技术》PPT课件
CONTENTS
遥测遥感技术概述遥测技术与系统遥感技术与系统遥测与遥感的融合技术遥测遥感技术的未来展望
遥测遥感技术概述
01
遥测遥感技术是一种通过非接触方式，远距离获取目标或环境数据的技术。
定义
具有远距离、非接触、快速、高精度、大面积覆盖等优势，为科学研究、资源调查、环境监测等领域提供了强大的技术支持。
城市规划与管理
遥测遥感技术为科学研究提供了大量高精度、高分辨率的数据，有助于深入了解地球环境和自然现象。
科学研究
20世纪初，遥测和遥感技术开始起步，主要应用于军事侦察和地图测绘。
20世纪中叶，随着卫星技术的发展，遥测遥感技术逐渐成熟，广泛应用于地球观测和资源调查。
21世纪初，随着无人机、高光谱成像等技术的发展，遥测遥感技术不断创新，应用领域更加广泛。
特点
遥测遥感技术广泛应用于土地、森林、水域等资源的调查，能够快速获取大范围的地物信息，为资源管理和规划提供依据。
资源调查
遥测遥感技术能够实时监测环境变化，如气象、水文、地震等自然灾害，为环境保护和灾害预警提供重要信息。
环境监测
遥测遥感技术能够获取城市空间布局、建筑分布、交通状况等数据，为城市规划和管理提供决策支持。
通过接收来自目标自身的辐射或者反射太阳光的电磁波进行遥感测量的方式。
利用卫星、航天飞机等航天器进行遥感测量的方式。
利用飞机、无人机等航空器进行遥感测量的方式。
主动遥感
被动遥感
航天遥感
航空遥感
用于接收和记录电磁波的设备，包括光学相机、红外相机、雷达等。
用于将遥感数据传输回地面的设备，包括卫星通信设备、数据链等。
传感器
传输设备
CONTENTS
遥测遥感技术概述遥测技术与系统遥感技术与系统遥测与遥感的融合技术遥测遥感技术的未来展望
遥测遥感技术概述
01
遥测遥感技术是一种通过非接触方式，远距离获取目标或环境数据的技术。
定义
具有远距离、非接触、快速、高精度、大面积覆盖等优势，为科学研究、资源调查、环境监测等领域提供了强大的技术支持。
城市规划与管理
遥测遥感技术为科学研究提供了大量高精度、高分辨率的数据，有助于深入了解地球环境和自然现象。
科学研究
20世纪初，遥测和遥感技术开始起步，主要应用于军事侦察和地图测绘。
20世纪中叶，随着卫星技术的发展，遥测遥感技术逐渐成熟，广泛应用于地球观测和资源调查。
21世纪初，随着无人机、高光谱成像等技术的发展，遥测遥感技术不断创新，应用领域更加广泛。
特点
遥测遥感技术广泛应用于土地、森林、水域等资源的调查，能够快速获取大范围的地物信息，为资源管理和规划提供依据。
资源调查
遥测遥感技术能够实时监测环境变化，如气象、水文、地震等自然灾害，为环境保护和灾害预警提供重要信息。
环境监测
遥测遥感技术能够获取城市空间布局、建筑分布、交通状况等数据，为城市规划和管理提供决策支持。
通过接收来自目标自身的辐射或者反射太阳光的电磁波进行遥感测量的方式。
利用卫星、航天飞机等航天器进行遥感测量的方式。
利用飞机、无人机等航空器进行遥感测量的方式。
主动遥感
被动遥感
航天遥感
航空遥感
用于接收和记录电磁波的设备，包括光学相机、红外相机、雷达等。
用于将遥感数据传输回地面的设备，包括卫星通信设备、数据链等。
传感器
传输设备
《遥感技术的应用》课件
定义
遥感技术是一种通过远距离获得地球表面信息的方法，无需直接接触目标。
分类
遥感技术可分为航空遥感和卫星遥感两种类型，每种类型都有不同的数据获取方式和分辨率。
概述
遥感技术能够提供丰富的地理和环境信息，帮助我们了解地球的变化和发展。
遥感技术的应用领域
遥感技术在许多领域中发挥着重要作用，包括自然资源管理、环境保护、城市规划和农业生产。
1 自然资源管理
遥感技术可以用于森林、土地、水和矿产资 源的监测、管理和保护。
2 环境保护
遥感技术可用于气象监测、气候变化分析、 自然灾害预警和环境污染监测等方面。
3 城市规划
4 农业生产
遥感技术对城市更新和规划、交通规划、城 市环境监测和土地利用管理有着重要的影响。
遥感技术可以用于农作物监测、灾害预警、 农业资源管理、农产品流通和农村信息系统 的建设。
《遥感技术的应用》PPT 课件
这是一份关于遥感技术应用的PPT课件，我们将探索遥感技术的定义、分类和 应用领域，以及它对自然资源管理、环境保护、城市规划和农业生产的影响。
什么是遥感技术
遥感技术是通过使用传感器从远处获取地球表面信息的科学与技术。它允许我们以非接触的方式 获取地球的各种数据，如图像和光谱信息。
土地资源管理
遥感技术可以用于土地利用变化检测、土地质量评 估和农田水分管理等方面。
Hale Waihona Puke 水资源管理矿产资源管理
遥感技术在环境保护中的应用
遥感技术在环境保护中发挥着重要的作用。它可以用于监测气象变化、分析气候、预警自然灾害和监测环境污染。
1
气象监测
利用遥感技术监测大气环境、气象现象和气候变化，提供准确的气象数据和预测。
遥感数据的获取和处理
遥感技术是一种通过远距离获得地球表面信息的方法，无需直接接触目标。
分类
遥感技术可分为航空遥感和卫星遥感两种类型，每种类型都有不同的数据获取方式和分辨率。
概述
遥感技术能够提供丰富的地理和环境信息，帮助我们了解地球的变化和发展。
遥感技术的应用领域
遥感技术在许多领域中发挥着重要作用，包括自然资源管理、环境保护、城市规划和农业生产。
1 自然资源管理
遥感技术可以用于森林、土地、水和矿产资 源的监测、管理和保护。
2 环境保护
遥感技术可用于气象监测、气候变化分析、 自然灾害预警和环境污染监测等方面。
3 城市规划
4 农业生产
遥感技术对城市更新和规划、交通规划、城 市环境监测和土地利用管理有着重要的影响。
遥感技术可以用于农作物监测、灾害预警、 农业资源管理、农产品流通和农村信息系统 的建设。
《遥感技术的应用》PPT 课件
这是一份关于遥感技术应用的PPT课件，我们将探索遥感技术的定义、分类和 应用领域，以及它对自然资源管理、环境保护、城市规划和农业生产的影响。
什么是遥感技术
遥感技术是通过使用传感器从远处获取地球表面信息的科学与技术。它允许我们以非接触的方式 获取地球的各种数据，如图像和光谱信息。
土地资源管理
遥感技术可以用于土地利用变化检测、土地质量评 估和农田水分管理等方面。
Hale Waihona Puke 水资源管理矿产资源管理
遥感技术在环境保护中的应用
遥感技术在环境保护中发挥着重要的作用。它可以用于监测气象变化、分析气候、预警自然灾害和监测环境污染。
1
气象监测
利用遥感技术监测大气环境、气象现象和气候变化，提供准确的气象数据和预测。
遥感数据的获取和处理
5-专题基于遥感的自然生态环境监测PPT课件
指 -3325~ -1800~ -900~ -500~ -300~ -100~0 0~100 100~300 300~500 500-
数 -1800 -900 -500 -300 -100
1323
值
编1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
码
值
ENVI/IDL
2.4 生态因子归一化（四、地形因子）
• 地形因子
• 坡度对水土流失影响最大。一般情况下，侵蚀量 和坡度成正相关，将工程区划分10级坡度类型， 按坡度越低越有利于土地资源利用的原则，较低 的坡度区赋予较高分值。
• 该专题利用与Spot数据融合后的10米TM数据与DEM ，通过各评价因子的计算，用指数法和综合指数 法进行襄樊区部分区域的生态环境评价
• Байду номын сангаас解了生态环境评价的流程
• 学会用ENVI进行生态环境评价的数据处理工具：
- 快速大气校正 - 缨帽变换 - DEM坡度计算 - 波段运算 - 密度分割 - 图像统计
• 植被覆盖度是根据前人研究的NDVI估算模型：
- FC=(NDVI-NDVImin)/(NDVImax-NDVImin)
- 其中NDVI是归一化指标指数，NDVImax表示区域最大 NDVI值，NDVImin表示区域最小的NDVI值。
- 由于图像中不可避免的存在着噪声，NDVImax和NDVImin 并不一定是最大NDVI值和最小的NDVI值，可以根据直 方图分别取两头“拐点处”的值。
- E=W1 *Sv+W2 *Ss +W3 *St
- W1=0.7，W2=0.2，W3=0.1
评价等级
优 良
中 差
数 -1800 -900 -500 -300 -100
1323
值
编1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
码
值
ENVI/IDL
2.4 生态因子归一化（四、地形因子）
• 地形因子
• 坡度对水土流失影响最大。一般情况下，侵蚀量 和坡度成正相关，将工程区划分10级坡度类型， 按坡度越低越有利于土地资源利用的原则，较低 的坡度区赋予较高分值。
• 该专题利用与Spot数据融合后的10米TM数据与DEM ，通过各评价因子的计算，用指数法和综合指数 法进行襄樊区部分区域的生态环境评价
• Байду номын сангаас解了生态环境评价的流程
• 学会用ENVI进行生态环境评价的数据处理工具：
- 快速大气校正 - 缨帽变换 - DEM坡度计算 - 波段运算 - 密度分割 - 图像统计
• 植被覆盖度是根据前人研究的NDVI估算模型：
- FC=(NDVI-NDVImin)/(NDVImax-NDVImin)
- 其中NDVI是归一化指标指数，NDVImax表示区域最大 NDVI值，NDVImin表示区域最小的NDVI值。
- 由于图像中不可避免的存在着噪声，NDVImax和NDVImin 并不一定是最大NDVI值和最小的NDVI值，可以根据直 方图分别取两头“拐点处”的值。
- E=W1 *Sv+W2 *Ss +W3 *St
- W1=0.7，W2=0.2，W3=0.1
评价等级
优 良
中 差
《遥感原理与应用》课件
遥感技术在资源调查、环 境监测、城市规划、军事 侦察等领域具有广泛应用 。
遥感优势
遥感技术具有覆盖范围广 、信息量大、获取速度快 、实时性强等优势。
遥感技术分类
01
02
03
04
主动遥感
主动遥感通过向目标物发射电 磁波并接收反射回来的回波来
获取信息，如雷达遥感。
被动遥感
被动遥感通过接收目标物自身 发射的电磁波来获取信息，如
和市场调控提供依据。
农业灾害监测
03
及时发现和评估农业灾害，如病虫害、旱涝等，采取有效措施
减轻损失。
林业应用
森林资源调查
全面掌握森林资源的分布 、面积和生长状况，为林 业管理和可持续发展提供 数据支持。
森林火灾监测
快速发现森林火灾，及时 组织救援，减少火灾损失 。
林业病虫害监测
遥感技术可监测林业病虫 害的发生和扩散情况，指 导防治工作。
文化景观分析
通过遥感图像分析古代人类活动留下的文化景观，揭示历 史时期的社会、经济和文化状况。
文物鉴定与保护
遥感技术可辅助文物鉴定，同时为文物保护和修复提供重 要信息。
气象领域应用
气象观测
利用卫星遥感技术观测大气、云 层、风速等气象要素，为天气预 报和气候变化研究提供数据支持 。
灾害预警
遥感技术可监测自然灾害如洪涝 、地震等的发生和发展，及时发 出预警信息，减少灾害损失。
01
军事侦察
利用遥感技术获取敌方军事部署 、行动和装备信息，为军事决策 提供重要依据。
目标识别
02
03
战场环境监测
通过遥感图像识别敌方车辆、飞 机、舰艇等目标，提高作战效能 。
遥感技术可实时监测战场环境变 化，如地形、气象条件等，为军 事行动提供决策支持。
遥感优势
遥感技术具有覆盖范围广 、信息量大、获取速度快 、实时性强等优势。
遥感技术分类
01
02
03
04
主动遥感
主动遥感通过向目标物发射电 磁波并接收反射回来的回波来
获取信息，如雷达遥感。
被动遥感
被动遥感通过接收目标物自身 发射的电磁波来获取信息，如
和市场调控提供依据。
农业灾害监测
03
及时发现和评估农业灾害，如病虫害、旱涝等，采取有效措施
减轻损失。
林业应用
森林资源调查
全面掌握森林资源的分布 、面积和生长状况，为林 业管理和可持续发展提供 数据支持。
森林火灾监测
快速发现森林火灾，及时 组织救援，减少火灾损失 。
林业病虫害监测
遥感技术可监测林业病虫 害的发生和扩散情况，指 导防治工作。
文化景观分析
通过遥感图像分析古代人类活动留下的文化景观，揭示历 史时期的社会、经济和文化状况。
文物鉴定与保护
遥感技术可辅助文物鉴定，同时为文物保护和修复提供重 要信息。
气象领域应用
气象观测
利用卫星遥感技术观测大气、云 层、风速等气象要素，为天气预 报和气候变化研究提供数据支持 。
灾害预警
遥感技术可监测自然灾害如洪涝 、地震等的发生和发展，及时发 出预警信息，减少灾害损失。
01
军事侦察
利用遥感技术获取敌方军事部署 、行动和装备信息，为军事决策 提供重要依据。
目标识别
02
03
战场环境监测
通过遥感图像识别敌方车辆、飞 机、舰艇等目标，提高作战效能 。
遥感技术可实时监测战场环境变 化，如地形、气象条件等，为军 事行动提供决策支持。
《遥感原理》课件
微波遥感
微波遥感是一种利用微波辐射探测地物信息的遥感技术， 具有全天候、全天时的特点。随着技术的不断进步，微波 遥感的应用范围越来越广泛。
微波遥感能够穿透云层和天气条件，获取地物的微波辐射 信息，对于气象预报、海洋监测、森林资源调查等领域具 有重要意义。未来，微波遥感技术将进一步提高其分辨率 和探测能力，更好地服务于各行业领域。
数据处理系统
对接收到的数据进行校正、增强和分析，提取有用的信息。
数据存储与传输系统
负责将处理后的数据存储和传输到用户终端或数据中心。
04
CHAPTER
遥感图像处理
遥感图像预处理
去噪声
01
通过滤波、平滑等技术去除遥感图像中的噪声和干扰，提高图
像质量。
几何校正
02
对遥感图像进行几何变换，纠正图像的扭曲、变形等问题，使
X射线和伽马射线等。
电磁波的特性
波动性、衍射、干涉、偏振等。
辐射传输基础
辐射
物体以电磁波或粒子的形式向外传递能量的过程 。
辐射传输方程
描述辐射能量在介质中传播的基本方程，涉及到 发射、吸收、散射和反射等过程。
辐射源
自然辐射源（如太阳、星体）和人为辐射源（如 雷达、红外传感器）。
大气对遥感的影响
01
02
03
大气成分
氮气、氧气、二氧化碳、 水蒸气等，对电磁波的吸 收、散射和折射效应。
大气窗口
某些特定频率的电磁波能 够较好地穿透大气层的区 域，如可见光、近红外和 微波等。
大气校正
通过对遥感数据的处理和 分析，消除大气对遥感的 影响，提高遥感数据的精 度。
地面对遥感的影响
地表覆盖类型
森林、草地、水体、城市 等，具有不同的反射特性 和光谱特征。
《大气遥感》课件
03
大气遥感技术与方法
卫星遥感技术
01
02
03
气象卫星遥感
利用气象卫星观测地球大 气层，获取温度、湿度、 气压、风速等信息。
地球观测卫星遥感
通过地球观测卫星获取地 球表面和大气环境信息， 包括土地利用、植被覆盖 、城市扩张等。
雷达卫星遥感
利用雷达卫星对地球表面 进行穿透性观测，获取地 表形态、地形地貌等信息 。
污染治理
根据遥感监测结果，制定针对性的污染治理 措施，提高环境治理效果。
农业与生态资源调查
要点一
农业资源调查
利用遥感技术监测土壤湿度、作物长势等信息，为农业生 产提供科学指导。
要点二
生态资源调查
通过遥感数据监测森林覆盖率、生物量等信息，评估生态 系统的健康状况。
城市规划与建设管理
城市规划
利用遥感数据监测城市扩张、土地利用变化等信息，为 城市规划提供决策支持。
激光雷达遥感技术
01
激光雷达遥感技术通过发射激光 束对地球表面进行扫描，获取地 形地貌、建筑物高度等信息。
02
激光雷达遥感技术具有高精度、 高分辨率等优点，广泛应用于城 市规划、地形测绘等领域。
微波遥感技术
微波遥感技术通过发射微波信号对地 球表面进行观测，获取地表温度、湿 度等信息。
微波遥感技术具有穿透性强、不受光 照条件限制等优点，广泛应用于气象 预报、土地利用监测等领域。
《大气遥感》ppt 课件
目录
• 大气遥感概述 • 大气遥感原理 • 大气遥感技术与方法 • 大气遥感应用领域 • 大气遥感面临的挑战与未来发展
01
大气遥感概述
大气遥感的定义与特点
总结词
大气遥感是一种利用卫星、飞机等平台上的传感器对地球大气进行观测和监测的技术。它具有覆盖范围广、信息 获取速度快、不受地面条件限制等特点。
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名古屋
北京
大气气溶胶
影响能见度
汉城
巴黎
严重的灰霾天气
气态前体物及直排颗粒物
SO2, NO2, CO, EC, Soil dust, Ozone, VOC etc.
强日照 静小风 低湿度
Sulfate, Nitrate, Organics,
大气中严重的“灰霾”
广州 11月2日
广州 21010月33年日11月3日
根据这个散射特点，瑞利散射主要影响可见光（波长越长，散射越弱）
大气环境遥感原理
米氏散射
米氏散射：大气中粒子的直径与辐射的波长相当时（d ≈ λ）
引起这种散射的粒子主要是大气中烟、尘埃、小水滴及气溶胶 散射特点：散射强度与波长的2次方成反比，
大气散射
大气环境遥感原理
2）无选择性散射——散射强度与波长无关 无选择性散射发生的条件？散射的特点？引起这种散射的大气成 分？
２.水汽
水汽在大气中所占的比例很小,仅0.1%-3%,却是大气中最活跃 的成分。水对于地球上生命的意义以及水在地球大气条件下存 在的三相变化,使水汽不同于其他微量气体而更具有重要性.
大气的成分及分布
3.大气气溶胶（气体分散体系）
固体和液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分 散体系。
常见的雾、烟、霭、霾、微尘和烟尘等，都是天然的或人 为的原因造成的大气气溶胶。
来源： 天然源：风吹细尘/微尘、海水溅沫蒸发形成微粒、火山爆发散 落物、森林பைடு நூலகம்烧烟尘 人为源：燃料燃烧、交通运输、工业排放等烟尘
大气环境遥感原理
大气对太阳辐射的作用？
太阳辐射进入地球之前必须通过 大气层，由于大气对太阳辐射具 有吸收、散射和透射等作用，所 以使得太阳辐射到达地面的能量 不断衰减
大气环境遥感原理
大气遥感应用—气溶胶监测
大陆型气溶胶光学厚度反演方法——暗像元法
陆地上的稠密植被、湿土壤及水体覆盖区在可见光波段反射率很 低，在卫星图像上称为暗像元
水体在整个可见光和近红外区的地表反射率都很低，浓密植被在 红波段(0.6-0.7μm ) 和蓝波段(0.4-0.5μm )的反射率也非常 低
模拟及观测研究表明，在晴空无云的暗像元上空，卫星观测反 射率随大气气溶胶光学厚度单调增加，利用这种关系反演大气 气溶胶光学厚度的算法，称为暗像元方法。
大陆型气溶胶光学厚度反演方法——暗像元法
陆地上空遥感气溶胶的最大困难是地表反射辐射的扣除问题？
如果下垫面没有反射率（如反射率小于10%），这样是不是基本上 不需要扣除下垫面背景辐射的影响问题？也就是说卫星遥感的辐射 值就是大气中气溶胶的多次散射辐射值？
如果地表反射比较低，在遥感影像上表现为暗背景，
如果要是亮背景（地表反射率比较大），地表反射辐射的扣除就比 较困难
卫星遥感气溶胶的研究始于七十年代中期
在晴空的条件下，卫星上探测到的辐射由几部分组成？
在晴空的条件下，卫星上探测到的辐射由下垫面反射的太阳辐射透 过气溶胶部分与气溶胶多次散射返回太空的部分组成
卫星遥感气溶胶，必须从卫星遥感的辐射值中区分出哪些来自下 垫面反射，多少是气溶胶的多次散射值
大气遥感应用—气溶胶监测
大气遥感应用—气溶胶监测
卫星遥感弥补了一般地面观测难以反映 空间具体分布和变化趋向的不足，为人 们全天候、实时了解大范围的气溶胶变 化提供了可能
但是由于遥感方法对于光学厚度反演过程 中源于地表反照率和气溶胶模型带来的误 差难以估计，因此卫星遥感需要同时有地 面遥感观测进行对比与校正
大气遥感应用—气溶胶监测
大气环境遥感原理
大气散射
1 选择性散射——散射强度与波长有关 瑞利（Rayleigh）散射
米氏（Mie）散射
大气环境遥感原理
瑞利散射
发生的条件：大气中粒子的直径比波长小的多（d <<λ）
引起这种散射的粒子主要是大气中的原子和分子 散射特点：散射强度与波长的4次方成反比 在可见光和近红外中，瑞利散射更容易影响？
无选择性散射：大气中粒子的直径比波长大得多时发生的散射
（d >>λ）
引起这种散射的粒子主要是大气云雾等
散射特点：散射强度与波长无关
为什么我们看到的云和雾是白色、灰白色？
2 大气遥感应用—气溶胶监测
遥感监测气溶胶的基本原理： 气溶胶粒子经过对入射辐射的散射和吸收作用，使入射辐射的性 质及强度发生了变化。通过测量入射辐射性质的变化便可以反演 气溶胶粒子的特性，这是遥感气溶胶的基本原理。
大气环境遥感原理
大气散射：电磁辐射在传播过程中遇到小微粒而使传播方向改 变，并向各个方向散开。
大气散射和大气吸收的异同点？ 相同点：原传播方向的辐射强度减弱
吸收作用使辐射能量转变为分子的内能，从而引起这些波段太 阳辐射强度的衰减 散射：使原传播方向的辐射强度减弱，增加向其他方向的辐射 散射改变了太阳辐射的方向，但是并不改变太阳辐射的强度
2003年11月下旬重灰霾污染事件（10.31-11.3）
城 市 混 浊 岛
北京城近郊区多能见度（KM）分布图
1 大气环境遥感监测原理
大气的成分及分布 大气的成分：多种气体组成的干洁空气、水汽及悬浮的气溶胶颗 粒组成的。
1.干洁空气
通常把除水汽以外的纯净大气称为干洁大气（干空气）。主 要成分为N2、O2、Ar及CO2,占了空气体积的99.966%以上。另外 还有一些微量成分如H2、CH4、SO2等。
太阳电磁辐射经过大气的各种衰减，到达地面后的比例很小， 达到地面的能量仅占入射总能量的31%。
通过大气而较少被反射、吸收或散射的透射率较高的电磁辐 射波段，就被称为是大气窗口。
大气环境遥感原理
大气对太阳辐射具有吸收、散射和透射等作用
大气散射：
在大气中，除直达光以外还有散射光，叫天空光（Skylight）， 或者天空辐射（Sky radiation)，或者散射辐射（Diffuse radiation).它是由于大气分子及大气中气溶胶的影响而造成的太 阳光的散射。
当前气溶胶光学厚度监测的方法主要有地基遥感和卫星遥感。
大气遥感应用—气溶胶监测
地基探测的方法有很多 主要有太阳辐射计、粒子计数器等方法。
思考：地基探测方法的优缺点？
地基探测方法可以准确提供当地气溶 胶信息
地基测定方法受到人力物力的限 制，探测范围较小，并且在广大 的海洋、沙漠等无人区域难以进 行，也不能获得大范围的气溶胶 时空分布变化
北京
大气气溶胶
影响能见度
汉城
巴黎
严重的灰霾天气
气态前体物及直排颗粒物
SO2, NO2, CO, EC, Soil dust, Ozone, VOC etc.
强日照 静小风 低湿度
Sulfate, Nitrate, Organics,
大气中严重的“灰霾”
广州 11月2日
广州 21010月33年日11月3日
根据这个散射特点，瑞利散射主要影响可见光（波长越长，散射越弱）
大气环境遥感原理
米氏散射
米氏散射：大气中粒子的直径与辐射的波长相当时（d ≈ λ）
引起这种散射的粒子主要是大气中烟、尘埃、小水滴及气溶胶 散射特点：散射强度与波长的2次方成反比，
大气散射
大气环境遥感原理
2）无选择性散射——散射强度与波长无关 无选择性散射发生的条件？散射的特点？引起这种散射的大气成 分？
２.水汽
水汽在大气中所占的比例很小,仅0.1%-3%,却是大气中最活跃 的成分。水对于地球上生命的意义以及水在地球大气条件下存 在的三相变化,使水汽不同于其他微量气体而更具有重要性.
大气的成分及分布
3.大气气溶胶（气体分散体系）
固体和液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分 散体系。
常见的雾、烟、霭、霾、微尘和烟尘等，都是天然的或人 为的原因造成的大气气溶胶。
来源： 天然源：风吹细尘/微尘、海水溅沫蒸发形成微粒、火山爆发散 落物、森林பைடு நூலகம்烧烟尘 人为源：燃料燃烧、交通运输、工业排放等烟尘
大气环境遥感原理
大气对太阳辐射的作用？
太阳辐射进入地球之前必须通过 大气层，由于大气对太阳辐射具 有吸收、散射和透射等作用，所 以使得太阳辐射到达地面的能量 不断衰减
大气环境遥感原理
大气遥感应用—气溶胶监测
大陆型气溶胶光学厚度反演方法——暗像元法
陆地上的稠密植被、湿土壤及水体覆盖区在可见光波段反射率很 低，在卫星图像上称为暗像元
水体在整个可见光和近红外区的地表反射率都很低，浓密植被在 红波段(0.6-0.7μm ) 和蓝波段(0.4-0.5μm )的反射率也非常 低
模拟及观测研究表明，在晴空无云的暗像元上空，卫星观测反 射率随大气气溶胶光学厚度单调增加，利用这种关系反演大气 气溶胶光学厚度的算法，称为暗像元方法。
大陆型气溶胶光学厚度反演方法——暗像元法
陆地上空遥感气溶胶的最大困难是地表反射辐射的扣除问题？
如果下垫面没有反射率（如反射率小于10%），这样是不是基本上 不需要扣除下垫面背景辐射的影响问题？也就是说卫星遥感的辐射 值就是大气中气溶胶的多次散射辐射值？
如果地表反射比较低，在遥感影像上表现为暗背景，
如果要是亮背景（地表反射率比较大），地表反射辐射的扣除就比 较困难
卫星遥感气溶胶的研究始于七十年代中期
在晴空的条件下，卫星上探测到的辐射由几部分组成？
在晴空的条件下，卫星上探测到的辐射由下垫面反射的太阳辐射透 过气溶胶部分与气溶胶多次散射返回太空的部分组成
卫星遥感气溶胶，必须从卫星遥感的辐射值中区分出哪些来自下 垫面反射，多少是气溶胶的多次散射值
大气遥感应用—气溶胶监测
大气遥感应用—气溶胶监测
卫星遥感弥补了一般地面观测难以反映 空间具体分布和变化趋向的不足，为人 们全天候、实时了解大范围的气溶胶变 化提供了可能
但是由于遥感方法对于光学厚度反演过程 中源于地表反照率和气溶胶模型带来的误 差难以估计，因此卫星遥感需要同时有地 面遥感观测进行对比与校正
大气遥感应用—气溶胶监测
大气环境遥感原理
大气散射
1 选择性散射——散射强度与波长有关 瑞利（Rayleigh）散射
米氏（Mie）散射
大气环境遥感原理
瑞利散射
发生的条件：大气中粒子的直径比波长小的多（d <<λ）
引起这种散射的粒子主要是大气中的原子和分子 散射特点：散射强度与波长的4次方成反比 在可见光和近红外中，瑞利散射更容易影响？
无选择性散射：大气中粒子的直径比波长大得多时发生的散射
（d >>λ）
引起这种散射的粒子主要是大气云雾等
散射特点：散射强度与波长无关
为什么我们看到的云和雾是白色、灰白色？
2 大气遥感应用—气溶胶监测
遥感监测气溶胶的基本原理： 气溶胶粒子经过对入射辐射的散射和吸收作用，使入射辐射的性 质及强度发生了变化。通过测量入射辐射性质的变化便可以反演 气溶胶粒子的特性，这是遥感气溶胶的基本原理。
大气环境遥感原理
大气散射：电磁辐射在传播过程中遇到小微粒而使传播方向改 变，并向各个方向散开。
大气散射和大气吸收的异同点？ 相同点：原传播方向的辐射强度减弱
吸收作用使辐射能量转变为分子的内能，从而引起这些波段太 阳辐射强度的衰减 散射：使原传播方向的辐射强度减弱，增加向其他方向的辐射 散射改变了太阳辐射的方向，但是并不改变太阳辐射的强度
2003年11月下旬重灰霾污染事件（10.31-11.3）
城 市 混 浊 岛
北京城近郊区多能见度（KM）分布图
1 大气环境遥感监测原理
大气的成分及分布 大气的成分：多种气体组成的干洁空气、水汽及悬浮的气溶胶颗 粒组成的。
1.干洁空气
通常把除水汽以外的纯净大气称为干洁大气（干空气）。主 要成分为N2、O2、Ar及CO2,占了空气体积的99.966%以上。另外 还有一些微量成分如H2、CH4、SO2等。
太阳电磁辐射经过大气的各种衰减，到达地面后的比例很小， 达到地面的能量仅占入射总能量的31%。
通过大气而较少被反射、吸收或散射的透射率较高的电磁辐 射波段，就被称为是大气窗口。
大气环境遥感原理
大气对太阳辐射具有吸收、散射和透射等作用
大气散射：
在大气中，除直达光以外还有散射光，叫天空光（Skylight）， 或者天空辐射（Sky radiation)，或者散射辐射（Diffuse radiation).它是由于大气分子及大气中气溶胶的影响而造成的太 阳光的散射。
当前气溶胶光学厚度监测的方法主要有地基遥感和卫星遥感。
大气遥感应用—气溶胶监测
地基探测的方法有很多 主要有太阳辐射计、粒子计数器等方法。
思考：地基探测方法的优缺点？
地基探测方法可以准确提供当地气溶 胶信息
地基测定方法受到人力物力的限 制，探测范围较小，并且在广大 的海洋、沙漠等无人区域难以进 行，也不能获得大范围的气溶胶 时空分布变化