(定量遥感课件)地物光谱特征
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遥感概论ppt课件第二章--电磁辐射与地物光谱特征
自然界的物体与绝对黑体作辐射比较，都有与石英晶体类似的性质，只不过吸收 系数不同而已(表2．3)。由基尔霍夫定律可以知道，绝对黑体不仅具有最大的吸 收率，也具有最大的发射率，却丝毫不存在反射。对于实际物体，都可以看作辐 射源，如果物体的吸收本领大，即吸收率越接近1，它的发射本领也大，即越接 近黑体辐射。这也是为什么吸收率又可叫作发射率的原因。
22
2.2 太阳辐射及大气对辐射的 影响
l太阳是被动遥感最主要的辐射源，太阳 辐射有时习惯称作太阳光，太阳光通过 地球大气照射到地而，经过地面物体反 射又返回，再经过大气到达传感器，这 时传感器探测到的辐射强度与太阳辐射 到达地球大气上空时的辐射强度相比， 已有了很大的变化，包括入射与反射后 二次经过大气的影响和地物反射的影响。 本节主要讨论大气的影响。
6
2.1.2 电磁辐射的度量
1. 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，也能够向外辐射。 因此对辐射源的认识不仅限于太阳、 炉子等发光发热的物体。能发出紫外辐射、 X射线、微波辐 射等的物体也是辐射源，只是辐射强度和波长不同而已。 电 磁波传递就是电磁能量的传递。因此遥感探测实际上是辐射 能量的测定。
一般辐射体和发射率
21
以石英的辐射为例，对不同波长测出对 应于该波长的光谱辐射出射度Mλ,这时
石英温度假定为250 K。分别作出250 K 时绝对黑体的辐射曲线和石英的辐射曲 线(图2．9)，从图可以看出，石英的辐 射显然比黑体辐射弱，而且随波长不同 而不同，也就是说比辐射率(或吸收系 数)与波长有关。虚线各点的纵坐标是 石英对应于每一波长的光谱辐射出射度 ．曲线下面积是整个电磁波谱的总辐 射出射度。
l 方向:由电 磁振荡向各个 不同方向传播 的.
22
2.2 太阳辐射及大气对辐射的 影响
l太阳是被动遥感最主要的辐射源，太阳 辐射有时习惯称作太阳光，太阳光通过 地球大气照射到地而，经过地面物体反 射又返回，再经过大气到达传感器，这 时传感器探测到的辐射强度与太阳辐射 到达地球大气上空时的辐射强度相比， 已有了很大的变化，包括入射与反射后 二次经过大气的影响和地物反射的影响。 本节主要讨论大气的影响。
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2.1.2 电磁辐射的度量
1. 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，也能够向外辐射。 因此对辐射源的认识不仅限于太阳、 炉子等发光发热的物体。能发出紫外辐射、 X射线、微波辐 射等的物体也是辐射源，只是辐射强度和波长不同而已。 电 磁波传递就是电磁能量的传递。因此遥感探测实际上是辐射 能量的测定。
一般辐射体和发射率
21
以石英的辐射为例，对不同波长测出对 应于该波长的光谱辐射出射度Mλ,这时
石英温度假定为250 K。分别作出250 K 时绝对黑体的辐射曲线和石英的辐射曲 线(图2．9)，从图可以看出，石英的辐 射显然比黑体辐射弱，而且随波长不同 而不同，也就是说比辐射率(或吸收系 数)与波长有关。虚线各点的纵坐标是 石英对应于每一波长的光谱辐射出射度 ．曲线下面积是整个电磁波谱的总辐 射出射度。
l 方向:由电 磁振荡向各个 不同方向传播 的.
二章电磁辐射与地物光谱特征ppt课件
厦门理工学院空间信息科学与工程系
第二章 电磁辐射与地物光谱特征 《遥感导论》课件
二氧化碳（CO2）：
它的吸收作用主要在红外区内。在1.35-2.85μm有3 个宽弱吸收带。另外在2.7μm、4.3μm与14.5μm为 强吸收带。由于太阳辐射在红外区能量很少，这一 吸收带可忽略不计。
尘埃：
它对太阳辐射也有一定的吸收作用，但吸收量很少。 当有沙暴、烟雾和火山爆发等现象发生时，大气中 尘埃急剧增加，这时它的吸收作用才比较显著。
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第二章 电磁辐射与地物光谱特征 《遥感导论》课件
三、大气窗口
大气层的反射、吸收和散射作用，削弱了太阳辐 射的能量。把太阳辐射通过大气层时，反射、吸 收和散射比较低，即透射率高的波段范围，称为 大气窗口。 主要的大气窗口：
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第二章 电磁辐射与地物光谱特征 《遥感导论》课件
第二章 电磁辐射与地物光谱特征 《遥感导论》课件
瑞利散射
当大气微粒的直径（d）比辐射波长（λ）小得多 时，即：当d＜λ/10时，ϕ＝4，发生的散射称瑞利 散射。
γ∞1/λ4
可见光对瑞利散射的影响较大。 常见雨过天睛后，晴朗天空呈碧蓝色，大气中的粗 粒物质被雨水带走，大气中的气体分子粒径较小， 把波长较短的蓝光散射到天空中的缘故。
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第二章 电磁辐射与地物光谱特征 《遥感导论》课件
非选择性散射
当微粒的直径比波长大得多时，即d＞λ，ϕ＝0，
γ＝1，所发生的散射称为非选择性散射。
这种散射与波长无关，即任何波长散射强度相同。 如大气中的水滴、雾、烟、尘埃等气溶胶对太阳 辐射，常常会出现这种散射。 云或雾之所以看起来是白色，是因为它对各种波 长的电磁波的散射是一样的。
第二章 电磁辐射与地物光谱特征 《遥感导论》课件
二氧化碳（CO2）：
它的吸收作用主要在红外区内。在1.35-2.85μm有3 个宽弱吸收带。另外在2.7μm、4.3μm与14.5μm为 强吸收带。由于太阳辐射在红外区能量很少，这一 吸收带可忽略不计。
尘埃：
它对太阳辐射也有一定的吸收作用，但吸收量很少。 当有沙暴、烟雾和火山爆发等现象发生时，大气中 尘埃急剧增加，这时它的吸收作用才比较显著。
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第二章 电磁辐射与地物光谱特征 《遥感导论》课件
三、大气窗口
大气层的反射、吸收和散射作用，削弱了太阳辐 射的能量。把太阳辐射通过大气层时，反射、吸 收和散射比较低，即透射率高的波段范围，称为 大气窗口。 主要的大气窗口：
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第二章 电磁辐射与地物光谱特征 《遥感导论》课件
第二章 电磁辐射与地物光谱特征 《遥感导论》课件
瑞利散射
当大气微粒的直径（d）比辐射波长（λ）小得多 时，即：当d＜λ/10时，ϕ＝4，发生的散射称瑞利 散射。
γ∞1/λ4
可见光对瑞利散射的影响较大。 常见雨过天睛后，晴朗天空呈碧蓝色，大气中的粗 粒物质被雨水带走，大气中的气体分子粒径较小， 把波长较短的蓝光散射到天空中的缘故。
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第二章 电磁辐射与地物光谱特征 《遥感导论》课件
非选择性散射
当微粒的直径比波长大得多时，即d＞λ，ϕ＝0，
γ＝1，所发生的散射称为非选择性散射。
这种散射与波长无关，即任何波长散射强度相同。 如大气中的水滴、雾、烟、尘埃等气溶胶对太阳 辐射，常常会出现这种散射。 云或雾之所以看起来是白色，是因为它对各种波 长的电磁波的散射是一样的。
地物光谱特征名词解释
地物光谱特征名词解释
地物光谱特征是指地球表面不同地物所具有的光学特性，它是遥感技
术进行地物分类和识别的重要依据。
下面是一些地物光谱特征的解释：
1. 反射率：地物表面反射的光线中，被地物表面反射回来的光线与入
射光线之比，即反射率。
不同地物反射率差异很大，可用于地物分类
和识别。
2. 吸收特征：地物对某些波长光线具有吸收特征，如植被对红外光线
的吸收特征可用于植被覆盖度和类型的识别。
3. 反射峰：地物光谱曲线上的突出波峰，如水体的反射峰在短波红外
波段，植被的反射峰在近红外波段，可用于地物识别。
4. 色彩特征：地物的颜色可视为一种光谱特征。
如草地呈现绿色，沙
漠呈现褐色，水体呈现蓝色。
5. 形态特点：不同地物的形态特点也会对光谱特征产生影响，如建筑
物和道路呈现直线形态，农田则呈现规则的圆形或矩形。
6. 空间分布特征：地物的空间分布特征也会对光谱特征产生影响，如
山地和平原地貌的植被和水体分布不同，从而产生不同的光谱特征。
7. 混合像元：地物在遥感影像中可能出现混合像元现象，即在一个像元中同时混合了多种地物，这时候需要采取合适的处理方法进行分类和识别。
综上所述，地物光谱特征是遥感影像中地物分类和识别的重要依据，不同地物的光谱特征具有明显的差异，需要通过对光谱特征的分析和应用，进行地物的准确识别和分类。
定量遥感课件光谱波谱分析技术
光谱/波谱分析技术在定量遥感或者高光谱遥感中，信息提取主要用到光谱/波谱分析技术。
本专题对光谱/波谱分析中涉及的流程及一些技术进行讲解，包括以下内容：∙ ∙●基本概念∙ ∙●遥感反演∙ ∙●波谱识别1 基本概念“光谱分析”在很多领域也有这个概念，比如医学、电子学、化学等。
如其中一个概念为：“光谱分析主要是以光学理论为基础，以物质与光相互作用为条件，建立物质分子结构与电磁辐射之间的相互关系，从而进行物质分子几何异构、立体异构、构象异构和分子结构分析和鉴定的方法。
”在遥感里面经常会看到光谱分析和波谱分析两个概念，可以将光谱分析视为在微观条件下定义；波谱分析在宏观上定义的。
也就是光谱分析是广义定义，波谱分析是狭义定义，在不太严格的情况下，两个概念是一样的。
遥感中的光谱分析技术可以理解为基于电磁辐射与物质相互作用产生的波长与反射强度，即地物波谱特征，而进行物质分析的技术。
在这个过程中，如果一种物质A中掺和其他物质B而造成物质A的波谱特征发生变化，可以建立物质A、物质B与波谱特征变化三者之间的关系，这个也是定量遥感中物质反演的一个基本过程之一；在这个过程中另外一个情况，地物波谱特征用图像或者波谱曲线表示，用已知的波谱曲线A 和未知的波谱曲线B进行对比分析，从而得出波谱曲线A和B是否一致，或者占多大比重。
这个是高光谱遥感中的波谱识别的基本原理。
因此，从应用角度上看，光谱分析就是定量遥感或高光谱遥感中的图像信息提取技术。
可分为遥感反演、地物识别和物质分类，后两个就是波谱识别范畴。
2 遥感反演遥感反演就是根据观测信息和模型，求解或推算描述地面实况的应用参数。
可以看到遥感反演的基础是描述遥感信号或遥感数据与地表应用之间的关系模型。
这种关系模型可以是遥感模型和应用模型，包括统计型和物理型。
统计模型基于陆地表面变量和遥感数据的相关关系，优点在于容易建立并且可以有效概括从局部区域获取的数据，缺点在于模型一般具有地域局限性，也不能解释因果关系；物理模型遵循遥感系统的物理规律，可以建立因果关系，地域变化时候，也可以方便修改变量，缺点在于模型的建立过程漫长而曲折（梁顺林等）。
遥感地学分析地物光谱特征与遥感数字图像信息提取课件.ppt
到达地面的太阳辐射能量＝反射能量＋吸收能量＋透射能量
一般而言，绝大多数物体对可见光都不具备透射能力，而 有些物体如水，对一定波长的电磁波透射能力较强，特别是对 0. 45 ~ 0. 56μm的蓝绿光波段，一般水体的透射深度可达 10~20 m，清澈水体可达100 m的深度。
对于一般不能透过可见光的地面物体，波长5 cm的电磁波 却有透射能力，如超长波的透射能力就很强，可以透过地面岩 石和土壤。
相关布局（association）：是指多个目标地 物间的空间配置关系。
3.2.2 遥感图像解译方法与步骤
1、目视解译的认知过程
自下向上过程
图像信息获取 特征提取 识别证据选取
自上向下过程
特征匹配 提出假设 图像辨识
3.2.2 遥感图像解译方法与步骤
2、图像解译方法
遥感资料的选择及影像处理
1、岩石的反射光谱特征
岩石的波谱特征是地质遥感的基础，不同的矿物 成分、矿物含量、风化程度、含水状况、颗粒大小、 表面的光滑程度、色泽等都会影响到其反射波谱特征。
3.1.2 典型地物的反射光谱特征
2、土壤的反射光谱特征
自然状况的土壤表面的反射率没有明显 的峰值和谷值，一般来说土质越细，反射率 越高，有机质含量越高和含水量越高反射率 越低。此外土壤的肥力也会对反射率产生影 响。
3.1.1 遥感图像地物特征
1、地物的反射光谱特性
反射率
地物的反射能量Pe占总入射能量Po的百分比， 称为反射率ρ
Pe 100%
Po
反射类型
镜面反射（Specular reflection）
入射波与反射波在同一平面内，入射角与反射角相等 时，所形成的反射现象
漫反射（Diffuse reflection）
一般而言，绝大多数物体对可见光都不具备透射能力，而 有些物体如水，对一定波长的电磁波透射能力较强，特别是对 0. 45 ~ 0. 56μm的蓝绿光波段，一般水体的透射深度可达 10~20 m，清澈水体可达100 m的深度。
对于一般不能透过可见光的地面物体，波长5 cm的电磁波 却有透射能力，如超长波的透射能力就很强，可以透过地面岩 石和土壤。
相关布局（association）：是指多个目标地 物间的空间配置关系。
3.2.2 遥感图像解译方法与步骤
1、目视解译的认知过程
自下向上过程
图像信息获取 特征提取 识别证据选取
自上向下过程
特征匹配 提出假设 图像辨识
3.2.2 遥感图像解译方法与步骤
2、图像解译方法
遥感资料的选择及影像处理
1、岩石的反射光谱特征
岩石的波谱特征是地质遥感的基础，不同的矿物 成分、矿物含量、风化程度、含水状况、颗粒大小、 表面的光滑程度、色泽等都会影响到其反射波谱特征。
3.1.2 典型地物的反射光谱特征
2、土壤的反射光谱特征
自然状况的土壤表面的反射率没有明显 的峰值和谷值，一般来说土质越细，反射率 越高，有机质含量越高和含水量越高反射率 越低。此外土壤的肥力也会对反射率产生影 响。
3.1.1 遥感图像地物特征
1、地物的反射光谱特性
反射率
地物的反射能量Pe占总入射能量Po的百分比， 称为反射率ρ
Pe 100%
Po
反射类型
镜面反射（Specular reflection）
入射波与反射波在同一平面内，入射角与反射角相等 时，所形成的反射现象
漫反射（Diffuse reflection）
二章电磁辐射与地物光谱特征-资料
1.3-2.5μm：
近红外波段的中段。仍属于地物反射光谱，但不 能用胶片摄影，仅能用光谱仪和扫描仪来记录地 物的电磁波信息。透射率都接近80％。
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第二章 电磁辐射与地物光谱特征 《遥感导论》课件
目前近红外窗口应用不多，但在某些波段对区分 蚀变岩石有较好的效果，因此在遥感地质应用方 面很有潜力。TM设有1.55-1.75μm和2.082.35μm两个波段。
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第二章 电磁辐射与地物光谱特征 《遥感导论》课件
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第二章 电磁辐射与地物光谱特征 《遥感导论》课件
氧（O2）：
在波长0.155μm处吸收最强。在低层大气内几乎 观测不到小于0.2μm的太阳辐射，在0.69μm 和.76μm附近，各有一个窄吸收带。
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第二章 电磁辐射与地物光谱特征 《遥感导论》课件
2）大气的散射作用
大气散射集中于可见光区，是太阳辐射能衰减的 主要原因。散射的强弱可用散射系数表示：
ϕ为波长的指数，它由微粒直径（d）的大小决定。
根据波长与散射微粒的大小之间的关系，散射可 分为三种：
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一、电磁波
第二章 电磁辐射与地物光谱特征 《遥感导论》课件
1 概念：
电磁波是交变电场和磁场
在空中的转化和传播 2 特点：
电磁波是横波，传播速度为光速 有反射、吸收、透射、散射等。
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第二章 电磁辐射与地物光谱特征 《遥感导论》课件
二、电磁波谱
0.8-25cm：
微波窗口，属于发射光谱范围。不受大气干扰， 透射率可达100％，是全天候的遥感波段。
近红外波段的中段。仍属于地物反射光谱，但不 能用胶片摄影，仅能用光谱仪和扫描仪来记录地 物的电磁波信息。透射率都接近80％。
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第二章 电磁辐射与地物光谱特征 《遥感导论》课件
目前近红外窗口应用不多，但在某些波段对区分 蚀变岩石有较好的效果，因此在遥感地质应用方 面很有潜力。TM设有1.55-1.75μm和2.082.35μm两个波段。
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第二章 电磁辐射与地物光谱特征 《遥感导论》课件
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第二章 电磁辐射与地物光谱特征 《遥感导论》课件
氧（O2）：
在波长0.155μm处吸收最强。在低层大气内几乎 观测不到小于0.2μm的太阳辐射，在0.69μm 和.76μm附近，各有一个窄吸收带。
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第二章 电磁辐射与地物光谱特征 《遥感导论》课件
2）大气的散射作用
大气散射集中于可见光区，是太阳辐射能衰减的 主要原因。散射的强弱可用散射系数表示：
ϕ为波长的指数，它由微粒直径（d）的大小决定。
根据波长与散射微粒的大小之间的关系，散射可 分为三种：
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一、电磁波
第二章 电磁辐射与地物光谱特征 《遥感导论》课件
1 概念：
电磁波是交变电场和磁场
在空中的转化和传播 2 特点：
电磁波是横波，传播速度为光速 有反射、吸收、透射、散射等。
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第二章 电磁辐射与地物光谱特征 《遥感导论》课件
二、电磁波谱
0.8-25cm：
微波窗口，属于发射光谱范围。不受大气干扰， 透射率可达100％，是全天候的遥感波段。
遥感导论：第二章 电磁辐射与地物波谱特征
二、电磁波谱
1. 电磁波谱：将各种电磁波在真空中的波长按其长
短，依次排列制成的图表。
在电磁波谱中，波长最长的是无线电波，其次是 红外线、可见光、紫外线、X射线；波长最短的是γ
射线
电磁波的波长不同，是因为产生它的波源不同。
无线电波是振荡电路中自由电子作周期性的运动产生 的．红外线是由于分子的振动和转动能级跃迁时产生的.可 见光、紫外线是原子外层电子受激发产生的． X射线是原 子内层电子受激发产生的．γ射线是原子核受激发产生的．
• 遥感技术得以实现的基础就是不同地物具有不 同的吸收、反射和发射电磁辐射能力。
第二章 电磁辐射与地物光谱特征
本章主要内容
➢ 电磁波谱与电磁辐射 ➢ 太阳辐射及大气对辐射的影响 ➢ 地球的辐射与地物波谱
第一节 电磁波谱与电磁辐射
❖电磁波及其特性 ❖电磁波谱 ❖电磁辐射的度量 ❖黑体辐射
一、电磁波及其特性
3．偏振 （Polarization）
通常把电场振动方向的平面称为偏振面。若偏振面方向固定， 不随时间而改变，则为线性偏振（线性极化或平面极化）。沿一个固 定方向振动的光为偏振光。
一些人造“光源”（如激光和无线电、雷达发射）常有明确的极 化状态；太阳光是非偏振光（所有方向的振幅相等，无一优势方向）； 介于两者之间的为部分偏振光--许多散射光、反射光、透射光均属 此类。
3）电磁波具有波粒二象性：电磁波在传播过程中，主
要表现为波动性 Asint kx ；在与物质相互作用时，
主要表现为粒子性，这就是电磁波的波粒二象性。
❖ 波动性：把电磁振动的传播作为光滑连续的波对待， 用波长、频率、振幅等来描述。
❖ 粒子性：把电磁辐射能分解为非常小的微粒子---光 子，其能量大小用频率来描述。
地物光谱特征与遥感数字图像信息提取ppt课件
3.3.2 遥感数字图像处理
3. 遥感数据融合
实质
– 在统一地理坐标系中将对同一目标检测的多幅遥感图像数 据采用一定的算法，生成一幅新的、更能有效表示该目标 的图像信息
原理及过程
– 预处理 主要包括遥感影像的大气校正、辐射校正及空间配准
– 数据融合 根据融合目的和融合层次智能地选择合适的融合算法，将 空间配准的遥感影像数据（或提取的图像特征或模式识别 的属性说明）进行有机合成，得到目标的更准确表示或估 计
k 1
n
n
(xik xi )2 (x jk x j)2
k 1
k 1
9
三、遥感数字图像的分类方法
分类方式：监督分类、非监督分类。
计算机分类基本过程
按照识别目标,选择相应传感器图像,确定特征波段。 收集并分析相关地面参考信息（相关图件）。 按照识别目标和相关标准，建立分类体系（类别数）。 特征波段预处理 ---- 信息增强处理。 分析各个类别在特征波段中的统计特征。 确定判别函数，逐像元进行分类识别。 分类精度验证 ---- 实地验证、间接验证。 修改判别函数，最后分类，结果统计，完成报告
监督分类对训练场地的选取要求：
训练场地所包含的样本在种类上要与待分区域 的类别一致。
训练样本的数据应能够提供各类足够的信息和 克服各种偶然因素的影响。
12
13
常用的监督分类方法：
最小距离分类法 多级切割分类法 . 最小距离分类法
3
小波变换
图像分解为不同空间分辨率、频率特征、方向性的子 信号
TM低频代替SPOT低频
4
TM741
RadarSat TM和RadarSat复合
3. 遥感数据融合
实质
– 在统一地理坐标系中将对同一目标检测的多幅遥感图像数 据采用一定的算法，生成一幅新的、更能有效表示该目标 的图像信息
原理及过程
– 预处理 主要包括遥感影像的大气校正、辐射校正及空间配准
– 数据融合 根据融合目的和融合层次智能地选择合适的融合算法，将 空间配准的遥感影像数据（或提取的图像特征或模式识别 的属性说明）进行有机合成，得到目标的更准确表示或估 计
k 1
n
n
(xik xi )2 (x jk x j)2
k 1
k 1
9
三、遥感数字图像的分类方法
分类方式：监督分类、非监督分类。
计算机分类基本过程
按照识别目标,选择相应传感器图像,确定特征波段。 收集并分析相关地面参考信息（相关图件）。 按照识别目标和相关标准，建立分类体系（类别数）。 特征波段预处理 ---- 信息增强处理。 分析各个类别在特征波段中的统计特征。 确定判别函数，逐像元进行分类识别。 分类精度验证 ---- 实地验证、间接验证。 修改判别函数，最后分类，结果统计，完成报告
监督分类对训练场地的选取要求：
训练场地所包含的样本在种类上要与待分区域 的类别一致。
训练样本的数据应能够提供各类足够的信息和 克服各种偶然因素的影响。
12
13
常用的监督分类方法：
最小距离分类法 多级切割分类法 . 最小距离分类法
3
小波变换
图像分解为不同空间分辨率、频率特征、方向性的子 信号
TM低频代替SPOT低频
4
TM741
RadarSat TM和RadarSat复合
遥感概论课件第二章 电磁辐射与地物光谱特征
方向:由电 磁振荡向各个 不同方向传播 的.
3. 电磁波谱：
按照电磁波的波长 （频率的大小）长短， 依次排列构成的图表，
构谱列成 ，以电可频磁 以率波划从谱分高。为到该Y低射波排线、表2 x射线、紫外线、见光、1 红外线、无线电波。 电 在真空状态下频率f与 磁 波电是磁 渐长波变λ之谱 的积区，等段一于的般光界按速线产c。波谱
辐照度（I）：被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量， I=dφ/dS单位： W/m2 , S为面积。 辐射出射度(M)：辐射源物体表面单位面积上的辐射通量， M=dφ/dS，单位w／m2，S为面积。 辐照度(I)与辐射出射度(M)都是辐射通量密度的概念，不过I为 物体接收的辐射，M为物体发出的辐射。它们都与波长λ有关。
遥感的辐射源分为自然辐射源和人工辐射源两类。自 然辐射源主要包括太阳辐射和地物的热辐射；太阳辐射是可 见光及近红外遥感的主要辐射源，地球是远红外遥感的主要 辐射源。人工辐射源是指人为发射的具有一定波长的波束； 主动遥感采用人工辐射源，目前较常用的人工辐射源为微波 辐射源和激光辐射源。
2. 辐射测量
(2) 斯忒藩—玻尔兹曼定律
对普朗克定律在全波段内积分，得到斯忒潘－玻尔兹曼定律。绝 对黑体的总辐射出射度与温度的4次方成正比。
T Wb 4
σ: 斯蒂藩－玻尔兹曼常数，5.6697＋－ 0.00297）×10－8Wm-2K-4
由图2．7可以看出每条曲线 下面所围面积为积分值，即 该温度时绝对黑体的总辐射 出射度M 。右图可以看出， 温度越高，绝对黑体的总辐 射出射度（曲线下面所围面 积）越大。
辐射能量（W）：电磁辐射的能量，单位：J 辐射通量（φ）：单位时间内通过某一面积的辐射能量，
φ=dW / dt , 单位：W;辐射通量是波长的函数，总辐射通量是
3. 电磁波谱：
按照电磁波的波长 （频率的大小）长短， 依次排列构成的图表，
构谱列成 ，以电可频磁 以率波划从谱分高。为到该Y低射波排线、表2 x射线、紫外线、见光、1 红外线、无线电波。 电 在真空状态下频率f与 磁 波电是磁 渐长波变λ之谱 的积区，等段一于的般光界按速线产c。波谱
辐照度（I）：被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量， I=dφ/dS单位： W/m2 , S为面积。 辐射出射度(M)：辐射源物体表面单位面积上的辐射通量， M=dφ/dS，单位w／m2，S为面积。 辐照度(I)与辐射出射度(M)都是辐射通量密度的概念，不过I为 物体接收的辐射，M为物体发出的辐射。它们都与波长λ有关。
遥感的辐射源分为自然辐射源和人工辐射源两类。自 然辐射源主要包括太阳辐射和地物的热辐射；太阳辐射是可 见光及近红外遥感的主要辐射源，地球是远红外遥感的主要 辐射源。人工辐射源是指人为发射的具有一定波长的波束； 主动遥感采用人工辐射源，目前较常用的人工辐射源为微波 辐射源和激光辐射源。
2. 辐射测量
(2) 斯忒藩—玻尔兹曼定律
对普朗克定律在全波段内积分，得到斯忒潘－玻尔兹曼定律。绝 对黑体的总辐射出射度与温度的4次方成正比。
T Wb 4
σ: 斯蒂藩－玻尔兹曼常数，5.6697＋－ 0.00297）×10－8Wm-2K-4
由图2．7可以看出每条曲线 下面所围面积为积分值，即 该温度时绝对黑体的总辐射 出射度M 。右图可以看出， 温度越高，绝对黑体的总辐 射出射度（曲线下面所围面 积）越大。
辐射能量（W）：电磁辐射的能量，单位：J 辐射通量（φ）：单位时间内通过某一面积的辐射能量，
φ=dW / dt , 单位：W;辐射通量是波长的函数，总辐射通量是
遥感原理与应用 2电磁辐射与地物光谱特征
28
ASD光谱仪
– 光谱范围：350~1050nm – 积分时间：用户可选，2n×17 ms， n = 0,1…15 – 扫描平均：最多可选31,800次光谱平均 – 光谱分辨率：3nm – 采样间隔：1.4nm – 数据间隔：1nm – 等效辐射噪声：NE∆L – 波长精度：+/-1nm – 波长重复性：+/-0.02nm – 重复性：优于0.3% – 杂散光：优于0.02%
贵州师范大学地理与环境科学学院
30
25
影响地物光谱反射率变化的因素
– – – – – – – – – 太阳位置：高度角、方位角 传感器位置：观测角、方位角 地理位置 地形 季节 气候变化 地面湿度变化 地物本身的变异：植物病虫害 大气状况
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26
地物波谱特性的测量
– 作用
• 传感器波段选择、验证、评价的依据； • 建立地面、航空和航天遥感数据的关系； • 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。
（土壤、花期、灌浆期、乳熟期、叶黄期）
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病虫害对植物光谱特征的影响
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21
土壤
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不同含水量对土壤光谱特征的影响
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水体
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岩石
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到达地面的太阳辐射能量＝反射能量＋吸收能量＋透射能量
– 地物发出的波谱主要以反射太阳辐射为主。 – 物体的反射
• 实际物体的反射方式：介于镜面反射和漫反射之间。
03地物光谱特征及地面光谱数据采集详解
《高光谱遥感》
2.反射率和反射光谱
(e) 实际物体反射
' ( ii , r r
)
Lr Ii
( r r ) (ii )
入射辐照度Ii应该由两部分组成: • 太阳的直接辐射
是由太阳辐射来的平行光束穿过大气直接照射地面， 其辐照度大小与太阳天顶角和日地距离有关；
• 太阳辐射经过大气散射后又漫入射到地面的部分
• 自然界中真正
的镜面很少，非常
平静的水面可以近
似认为是镜面.
对可见光而言，其它方向上应该是黑的。
武汉大学 龚龑
全站仪棱镜
10
一、地物反射光谱特征
《高光谱遥感》
2.反射率和反射光谱 (c)镜面反射和漫反射 • 漫反射
当目标物的表面足够粗糙，以致于它对太阳短波 辐射的反射辐射亮度在以目标物的中心的2π空间中呈 常数，即反射辐射亮度不随观测角度而变，我们称该 物体为漫反射体，亦称朗伯体。
收作用强，而对绿光吸收作用相对较弱。
叶绿素的吸 收波段
•叶绿素a以0.45μm为中心 的吸收带
•胡罗卜素、叶黄素在 0.43μm-0.48μm吸收带
•叶绿素b以0.66μm 为中 心的吸收带
31
武汉大学 龚龑
二、典型地物反射波谱特征
《高光谱遥感》
2.植被反射光谱特征 (a) 基本特征 植被的反射光谱特征规律性明显而独特
漫反射又称朗伯(Lambert)反射，也称各向同性反射。
11
武汉大学 龚龑
一、地物反射光谱特征
《高光谱遥感》
2.反射率和反射光谱 (c)镜面反射和漫反射 • 漫反射
特点：整个表面都均匀地向各向反射入射光，不 论入射方向如何，反射方向是“四面八方”。
遥感原理与应用2电磁辐射与地物光谱特征共32页
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
遥感原理与应用2电磁辐射与地物光谱特 征
•
46、寓形宇内复几时，曷不委心任去 留。
•
47、采菊东篱下，悠然见南山。
•
48、啸傲东轩下，聊复得此生。
•
49、勤学如春起之苗，不见其增，日 有所长 。
•
50、环堵萧然，不蔽风日；短褐穿结 ，箪瓢 屡空， 晏如也 。
41、学问是异常珍贵的东西ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
遥感原理与应用2电磁辐射与地物光谱特 征
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46、寓形宇内复几时，曷不委心任去 留。
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47、采菊东篱下，悠然见南山。
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48、啸傲东轩下，聊复得此生。
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49、勤学如春起之苗，不见其增，日 有所长 。
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50、环堵萧然，不蔽风日；短褐穿结 ，箪瓢 屡空， 晏如也 。
41、学问是异常珍贵的东西ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
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