大气和环境对遥感的影响
大气和环境对遥感的影响
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。
遥感技术在环境监测中的应用
遥感技术在环境监测中的应用遥感技术是一种通过获取、处理和分析地面、大气和水体等目标的信息的技术手段。
在环境监测领域，遥感技术的应用已经成为一种重要的手段，可以实现对环境变化的实时监测、数据的快速获取和分析，为环境保护和管理提供重要的支持。
本文将从遥感技术在环境监测中的应用方面进行探讨。
一、遥感技术在大气环境监测中的应用大气环境是人类生存和发展的重要环境之一，而大气污染对人类健康和生态环境造成了严重影响。
遥感技术可以通过卫星、飞机等平台获取大气污染物的分布和浓度信息，实现对大气环境的监测和评估。
例如，利用遥感技术可以监测大气中的臭氧、二氧化硫、氮氧化物等污染物的浓度分布，及时发现和跟踪大气污染源，为环境保护部门提供科学依据。
二、遥感技术在水环境监测中的应用水资源是人类生存和发展的重要基础，而水环境的污染和变化对生态系统和人类健康造成了严重威胁。
遥感技术可以通过获取水体的遥感影像数据，实现对水体质量、水生态系统和水资源的监测和评估。
例如，利用遥感技术可以监测水体中的蓝藻、浮游植物等有害生物的分布情况，及时预警水环境问题，保护水资源的可持续利用。
三、遥感技术在土壤环境监测中的应用土壤是生态系统的重要组成部分，土壤质量的好坏直接影响着农作物的生长和生态环境的稳定。
遥感技术可以通过获取土壤的遥感影像数据，实现对土壤类型、土壤湿度、土壤质地等信息的监测和评估。
例如，利用遥感技术可以监测土壤的含水量、有机质含量等关键指标，帮助农业部门科学施肥、合理种植，提高土壤的肥力和生产力。
四、遥感技术在植被环境监测中的应用植被是地球生态系统的重要组成部分，植被的生长状态和覆盖情况对生态平衡和气候变化具有重要影响。
遥感技术可以通过获取植被的遥感影像数据，实现对植被覆盖度、植被生长状态、植被类型等信息的监测和评估。
例如，利用遥感技术可以监测森林覆盖率的变化、草原退化的情况等，为生态保护和恢复提供科学依据。
五、遥感技术在城市环境监测中的应用城市是人类活动的集中地，城市环境的质量直接关系到居民的生活质量和健康。
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…………………………………………..-31.1 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 -5 思考题及参考答案.................................................................................................... - 20 -6、图表目录…………………………………………………………………………………-14图1-1 电磁波谱图……………………………………………………………………- 4 图1-2 大气垂直分布图...............................................................................................- 4 图1-3 大气吸收谱…………………………………………………………………….- 6 图1-4 散射光强分布图………………………………………………………………- 7 图1-5 瑞利散射与波长的关系……………………………………………………..- 8 图1-6 米氏散射……………………………………………………………………….- 8 图1-7 无选择散射…………………………………………………………………….- 9 图1-8 大气吸收与大气窗口示意图………………………………………………-10 图2-1 镜面反射……………………………………………………………………....-11图2-2 漫反射………………………………………………………………………….-11图2-3 方向反射……………………………………………………………………....-11 图2-4 瑞利准则的推导……………………………………………………………..-12 图2-5 雪、沙漠、湿地、小麦反射波谱曲线………………………………….-13图2-6 叶子的反射波谱曲线……………………………………………………….-14 图2-7 水体的反射波谱曲线………………………………………………………..-14图2-8 三种土壤的反射波谱曲线…………………………………………………-15图2-9 几种岩石的反射波谱曲线…………………………………………………-15 图2-10 不同温度下的黑体波谱辐射通量密度曲线……………………………-16图2-11 不同温度时黑体辐射的峰值波长………………………………………..-16表1-1 常用的波段……………………………………………………………………- 6表2-1 一些地物（温度20度）的发射率……………………………………….-127、小组分工…………………………………………………………………………………-16遥感物理基础§1 绪遥感（remote sensing）即“遥远的感知”，是一门集中了卫星技术、电子技术、光学技术、计算机技术、通讯技术以及地球科学等多种科学，利用航天、航空探测器对陆地、海洋、大气、环境等进行检测与测绘的综合性很强的新型探测技术。
大气和环境对遥感的影响
大气和环境对遥感的影响遥感是利用在空间上获取的电磁辐射信息来研究地球表层特征及其变化的一种科学方法。
然而，大气和环境的影响对遥感数据的获取和解释都有着重要的影响。
首先，大气层对遥感数据的影响主要体现在遥感辐射的传输过程中。
大气层对不同波长的电磁辐射有着不同的吸收和散射特性。
例如，在可见光和近红外波段中，大气层主要受到散射的影响，造成图像模糊和降低空间分辨率。
而在短波红外和热红外波段中，大气层的吸收作用较大，使得光谱信息减少，从而影响了定量遥感分析的精度。
其次，大气和环境对遥感数据的获取条件也有一定的限制。
大气中的云层和大气悬浮物会阻碍遥感传感器对地表的观测。
云层会遮挡地表目标，使得遥感数据无法获取到真实的地表信息。
大气悬浮物如烟尘、大气颗粒物等，会散射和吸收电磁辐射，减弱地表辐射的能量，导致观测到的遥感图像亮度降低，影响数据的质量和解释。
此外，大气光学厚度和光学属性也是遥感数据解释的重要因素之一、大气透明度不同会导致地表反射和辐射的量不同，进而影响遥感数据的定量化解释和应用。
光学属性的影响包括大气散射角、大气成像模糊、大气辐射校正等。
这些因素需要通过大气校正和大气模型的建立来消除或减小其对遥感数据解释的影响。
环境因素也会对遥感数据的解释和应用产生重要影响。
地表覆盖类型、地表粗糙度、地表特征等都会对遥感数据的反射和辐射特性造成影响。
例如，在植被覆盖较多的地区，植被的光学特性和结构会对远红外和近红外波段的数据有着较大的影响。
研究也表明，地表的粗糙度会导致遥感数据在微观尺度上产生混合像元，影响定量遥感分析的结果。
总之，大气和环境因素对遥感数据的获取、传输和解释都有着重要的影响。
科研人员在进行遥感数据处理时，需要考虑和消除这些影响，以提高数据的可靠性和准确性，从而更好地应用遥感技术进行地表特征和环境变化的研究。
遥感知识点
一、遥感的概念1、遥感（Remote Sensing)：不接触地物，从远处把目标地物的电磁波特征记录下来，通过分析揭示地物的特征性质及其变化的综合性探测技术。
2、遥感的定义广义遥感——无接触的远距离探测狭义遥感——不与探测目标接触，记录目标的电磁波特性遥感不同于遥测（telemetry）和遥控（remote control），但需要综合运用遥测和遥控技术。
3、几个重要的概念传感器：又名遥感器，是指远距离感测地物环境辐射或反射电磁波的仪器。
遥感平台：遥感中搭载传感器的工具称为遥感平台，按高度可分为地面平台、航空平台、航天平台。
二、遥感技术的特点宏观性、综合性、多波段性（全天候）、多时相性（动态分析）三、遥感的分类按照遥感的工作平台分类：地面遥感、航空遥感、航天遥感。
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。
按照遥感应用的目的分类：环境遥感、农业遥感、林业遥感、地质遥感等按照资料的记录方式：成像方式、非成像方式按照传感器工作方式分类：主动遥感、被动遥感四、遥感技术系统1、定义：是一个从地面到空中直至空间；从信息收集、存储、传输处理到分析判读、应用的完整技术系统。
包括被测目标的信息特征、信息的获取、信息的记录与传输、信息的处理和信息的应用五大部分2、遥感技术系统的组成遥感试验：对电磁波特性、信息获取、传输和处理技术的试验。
遥感信息获取：中心工作。
遥感平台和传感器。
信息的记录与传输：遥感信息处理：处理的原因遥感信息应用四、遥感技术系统1、遥感发展概况与展望Remote Sensing 的提出：美国学者布鲁伊特于1960年提出，1961年正式通过。
遥感发展的三个阶段：萌芽阶段、航空遥感阶段、航天遥感阶段（气球、风筝、信鸽姿态不定，均不是理想的遥感平台）航空遥感阶段1903年航天遥感阶段1957年2、我国遥感发展概况50年代航空摄影和应用工作。
60年代，航空摄影工作初具规模，应用范围不断扩大。
大气环境与生态系统的遥感监测与评估
大气环境与生态系统的遥感监测与评估大气环境和生态系统是人类生存和发展所必须的基本要素。
随着经济的发展和人类活动的增多，大气环境和生态系统也受到了越来越严重的破坏。
为了更好地保护和管理大气环境和生态系统，遥感监测和评估技术逐渐成为环保领域的热门话题。
一、大气环境的遥感监测与评估大气环境是指地球大气层的物理、化学和生物学状况。
大气环境对生态系统和人类的活动都有着重要影响。
大气污染已成为全球性的环境问题，严重影响了人类的生命健康和社会经济的发展。
遥感技术为大气环境监测提供了一种新的手段。
它可以通过卫星、飞机、无人机等载体获取大气环境数据，不受时间和空间限制，能够提供全球范围内的大气环境状况，大大提高了监测效率和质量。
遥感技术可以获取大气环境的多种信息，如大气温度、湿度、风速、风向、空气质量、大气成分等。
这些信息能够帮助科学家分析大气环境状况，研究空气污染的来源和规律，并制定出相应的应对措施，以减少大气污染对人类的危害。
二、生态系统的遥感监测与评估生态系统是指生物与环境相互作用形成的综合体系，包括陆地生态系统、水生生态系统、海洋生态系统等。
生态环境的破坏已成为全球性的问题，对生物多样性的保护和人类的生存都带来了很大的挑战。
生态系统的遥感监测与评估是保护生态环境的一种有效手段。
通过遥感技术，可以获取生态系统各个组成部分的数据，如植被覆盖度、生物量、土地利用方式等。
这些数据能够帮助科学家了解生态系统的状态和变化规律，并采取有效的措施来保护生态环境。
例如，遥感技术可以对森林砍伐的情况进行监测和评估，了解森林覆盖度的变化和森林生态系统的健康状况，并通过分析原因找到露天矿山、有害生物等破坏森林的罪魁祸首，进而采取相应的措施，如采取植树造林、森林保护等来恢复和保护森林。
三、结语遥感技术的应用不仅提高了大气环境和生态环境监测和评估的质量和效率，还为科学家提供了更多的信息和数据，有助于科学家更准确地分析和预测环境变化趋势。
2遥感物理基础
遥感的基本出发点
河南农业大学资源与环境学院 冯新伟 河南农业大学资源与环境学院
冯新伟
河南农业大学资源与环境学院 冯新伟 河南农业大学资源与环境学院
冯新伟
河南农业大学资源与环境学院 冯新伟 河南农业大学资源与环境学院
冯新伟
河南农业大学资源与环境学院 冯新伟 河南农业大学资源与环境学院
冯新伟
2、地物的发射光谱特性 黑体 普朗克公式 斯蒂芬－玻尔兹曼定律（Stephen Boltzmann Law） 维恩位移定律（Wien’s Displacement Law） 基尔霍夫定律 地物的发射光谱
100-106cm ＞106cm
用于无线电通讯，分超短波、短波、中波、长波
冯新伟
常用的遥感波段有：紫外线、可见光、红外线、微波
紫外线：波长范围0.1---0.38μm，太阳辐射只有0.3--0.4μm到达地面，能量较少；可探测的高度在2000m以 下，目前多用于探测碳酸岩分布，油污染的监测，能提 供土壤水份和作物病类信息。 可见光：波长范围0.38---0.76μm，人眼对该波段具有 敏锐的分辨能力，是鉴别物质的主要波段。遥感技术中 主要用摄影和扫描方式接收和纪录地物对可见光的反射 特征，是现在遥感中最常用的波段。
河南农业大学资源与环境学院 冯新伟 河南农业大学资源与环境学院
冯新伟
太阳
太阳是太阳系唯一的恒星，它集中了太阳系99.865%的质量。 太阳是一个炽热的气体星球，没有固体的星体或核心。太阳从 中心到边缘可分为核反应区、辐射区、对流区和大气层。其能 量的99%是由中心的核反应区的热核反应产生的。太阳中心的 密度和温度极高。太阳大气的主要成分是氢（质量约占71%） 与氦（质量约占27%）。
遥感技术在环境监测与资源调查中的应用
遥感技术在环境监测与资源调查中的应用随着城市化进程的加速和人口增加，环境污染和资源短缺问题越来越严重，迫切需要一种高效、快速的监测手段来保护环境，调查和管理资源。
遥感技术就是一种能够通过卫星、航空器等远距离获取地球表面信息的手段，被广泛应用在环境监测和资源调查中。
本文将详细介绍遥感技术在环境监测和资源调查中的应用。
一、环境监测中的遥感技术应用1. 大气污染监测大气污染是影响人类健康和城市生态环境的重要因素。
遥感技术可以通过卫星获取大气成分和光学厚度等信息，来精确监测大气污染物，包括臭氧、二氧化氮、颗粒物、硫化物等，同时可以监视火灾烟雾和沙尘暴，及时作出预警和响应措施。
2. 土地利用和覆盖监测随着城市化的发展，大量的土地被用于工业和城市建设，极大地影响了生态环境的平衡。
遥感技术可以通过获取卫星的高分辨率图像来监测土地利用类型和土地覆盖程度，包括林地、草地、湿地、水域、城市和工业地带等，能够更加精确地评估生态环境状况。
3. 水资源监测水资源是人类维持生命和社会发展的基本需求，而水资源的利用和保护一直是一个全球性的问题。
遥感技术可以通过获取水体的空间范围和水深数据来监测水资源变化，包括湖泊、河流、水库和海洋等，能够对水质、水量和水流速率等进行准确监测，保障人类对水资源的利用和保护。
二、资源调查中的遥感技术应用1. 地质勘探地质勘探是矿产勘探和油气勘探中最常用的一种方法，而遥感技术正是一种非常有效的勘探手段，可以通过获取卫星和航空器的图像来检测地表的物理和化学特征，包括地形、地貌、地物、结构等等，能够帮助矿产和油气开发商更快、更准确地预测矿产和油气的位置和储量。
2. 农业资源管理农业是人类生产生活的基础，而且影响着全球的粮食安全，因此如何科学和高效地利用农业资源也变得十分重要。
遥感技术可以通过获取卫星和航空器的图像来评估农作物生长过程、作物种植情况、土地利用情况等，这些数据能够帮助农业生产者决策种植栽培策略，提高农田利用率和产量。
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。
大气污染物的遥感监测与数据处理
大气污染物的遥感监测与数据处理大气污染是当前全球面临的重要环境问题之一，对人类健康和社会经济发展造成了严重影响。
为了有效地监测和控制大气污染物，遥感技术成为了一种重要的手段。
本文将介绍大气污染物的遥感监测与数据处理的相关内容。
一、遥感技术在大气污染物监测中的应用大气污染物的监测需要获取大范围、高时空分辨率的数据，而传统的地面观测方式往往受限于设备和人力的限制，无法实现全面监测。
遥感技术具有无接触、全方位、高时空分辨率等特点，可以有效地获取大气污染物的信息。
在大气污染物监测中，遥感技术主要利用光学、红外、雷达等传感器获取大气污染物的分布和浓度信息。
通过对大气污染物吸收、散射和发射特性的研究，可以建立起大气污染物的反演模型，进而利用遥感数据进行监测。
二、大气污染物遥感数据处理方法为了从遥感数据中获取大气污染物的信息，需要进行一系列的数据处理。
其中，大气校正、信噪比增强、数据重投影等是常用的数据处理方法。
大气校正是遥感数据处理的重要步骤之一。
由于大气散射和吸收的影响，遥感图像中存在着大气噪声，使得大气污染物的反演结果产生偏差。
通过大气校正可以减小大气的影响，提高数据的准确性。
信噪比增强是为了提高遥感数据的质量。
由于遥感图像的获取和传输过程中存在各种干扰，例如云、雾、气溶胶等，这些干扰会导致数据的信噪比较低。
通过信噪比增强技术，可以有效地提高图像的质量，使得大气污染物的反演结果更加准确。
数据重投影是为了实现不同遥感数据之间的空间统一。
不同的遥感传感器在获取数据时存在着不同的投影方式和坐标系统，为了将不同的数据融合起来进行分析，需要将其进行空间重投影，以实现数据的空间统一。
三、大气污染物遥感监测案例为了更好地展示大气污染物遥感监测的应用和效果，以下将介绍一些典型的案例。
1. 利用卫星遥感数据监测大气污染物的时空变化。
通过利用卫星传感器获取的地表反射率数据，结合大气校正和数据融合技术，可以实现对大气污染物的全面监测。
遥感技术在大气环境监测中的应用
CHAPTER 05
案例分析：利用遥感技术监 测大气污染物的动态分布
研究背景及意义
背景
随着工业和交通业的快速发展，大气污染物 排放不断增加，对环境和人类健康造成了严 重威胁。因此，对大气污染物进行实时、高 效的监测和管控至关重要。
意义
遥感技术具有覆盖范围广、实时性强、分辨 率高等优点，可以快速获取大范围内的大气 环境信息，为污染治理提供科学依据，有助 于提高环境监管的针对性和有效性。
遥感技术在大气环境 监测中的应用
汇报人： 日期:
目录
• 遥感技术简介 • 遥感技术在大气环境监测中的应用 • 遥感技术在大气环境监测中的优势 • 遥感技术在大气环境监测中的挑战与前景 • 案例分析：利用遥感技术监测大气污染物的动态
分布 • 参考文献：
CHAPTER 01
遥感技术简介
遥感技术的定义与分类
03
遥感技术获取的大数据量往往较大，如何准确、高效地处理和
分析这些数据是一个重大挑战。
遥感技术的发展趋势与前景
高光谱遥感
利用高光谱遥感技术可以 获取大气中各种污染物的 光谱信息，为大气环境监 测提供更为准确的数据。
雷达遥感
雷达遥感技术可以穿透云 层，实现对大气环境的全 天候监测。
卫星遥感
卫星遥感技术可以获取大 范围的大气环境信息，为 气象预报、空气质量预警 等提供重要支持。
大气环境监测的未来发展方向
精细化监测
随着遥感技术的发展，未来大气 环境监测将更加精细化，能够实 现对不同区域、不同高度、不同 时间的大气环境进行实时监测。
立体化监测
通过遥感技术，未来可以实现从 地面到高空的大气环境立体化监 测，更全面地了解大气环境状况
大气环境遥感课件
大气中悬浮着的各种固体和液体粒子,例如:尘埃、烟 粒、微生物、植物的胞子和花粉,以及由水和冰组成 的云雾滴、冰晶和雨雪等粒子都可以看成是大气气 溶胶.
单击此1处大编气辑环母境版概标述题样式
❖ 大气的成分及分布
▪ 大气分为为对流层、平流层、中间层、热层 和逸散层
1. 对流层是大气的最底层，这一层 的显著特点是气温随高度升高而递 减。对流层是航空遥感活动区。遥 感侧重研究电磁波在该层内的传输 特性。 厚度随纬度和季节而变化。在赤道 低纬度区为7~18km，在中纬度地区 为10~12km，两极附近高纬度地区 为8~9km。夏季较厚，冬季较薄。
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。
2 单大击气此遥处感编应辑用母—版—标气题溶样胶式监测
大陆型气溶胶光学厚度反演方法——暗像元法
暗像元方法利用大多数陆地表面在红（0.60-0.68μm ） 和蓝（0.40-0.48μm ）波段反射率低的特性，根据植 被指数（NDVI）或中红外通道（2.12μm ）反射率进 行暗像元识别，并依据一定的关系假定这些暗像元在可 见光红或蓝通道的地表反射率，反演气溶胶光学厚度。
❖ 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
由于大气剖面数据的非真实性或非实时性, 根据大气模拟 结果所得到的大气对地表热辐射的影响的估计通常存在 较大的误差, 从而使大气校正法的地表温度演算精度较 差(一般> 3℃)。
大气光学条件对红外遥感的影响研究
大气光学条件对红外遥感的影响研究红外遥感技术在军事、气象、环境监测等领域发挥着重要作用。
然而，大气光学条件对红外遥感的影响不容忽视。
本文将研究大气光学条件对红外遥感的影响，并探讨一些相关的解决方案。
一、大气光学条件的影响因素1. 大气透明度：大气中的气溶胶、颗粒物质和水汽对红外辐射的传播产生吸收和散射，降低了红外辐射的能量传递效率。
因此，大气透明度越好，红外遥感的成像效果越好。
2. 大气湍流：大气中的湍流会导致光束的扩散和失真，从而影响红外遥感图像的清晰度。
湍流的程度与大气层模式、地表条件和气象因素等相关，灰尘暴、风沙天气等都会增加湍流程度。
3. 大气温度和湿度：大气温度和湿度对红外辐射的传播和接收有着重要影响。
温度的变化会导致红外辐射的波长产生漂移，而湿度则会增加红外辐射在大气中的损失。
二、大气光学条件修正方法1. 大气红外响应建模：通过数值计算和建模，将大气光学条件对红外遥感的影响进行定量分析和评估，从而实现对原始数据的修正和校正。
2. 观测数据校正：利用大气辐射传输模型，根据观测时的大气状况，对红外图像进行修正，还原真实的地物信息。
这种方法通常需要获取大气温度、湿度等气象数据，并结合遥感图像特征来进行修正。
3. 多时相遥感数据融合：通过结合不同时间段的遥感数据，利用多时相数据融合算法，减少大气光学条件对红外遥感的影响。
这种方法可以提高红外图像的分辨率和空间覆盖范围。
4. 高光谱技术应用：高光谱技术可以获取红外辐射波段的连续谱段，对大气光学条件的影响进行更为精细的分析和校正。
三、进一步研究方向1. 大气光学条件与红外辐射传输的机理研究，以提高大气光学计算模型的准确性和应用效果。
2. 基于人工智能算法的红外图像去雾技术研究，通过对已知的大气光学条件和红外图像的训练，实现对未知大气光学条件下的红外图像的去雾处理。
3. 大气光学条件对不同类型地表的影响研究，探索不同地表类型在不同大气光学条件下的红外辐射变化规律，为地表目标识别和分类提供更准确的数据支持。
生态环境监测中的遥感技术
生态环境监测中的遥感技术在当今时代，生态环境的保护和监测已经成为全球范围内的重要议题。
随着科技的不断进步，遥感技术作为一种强大的工具，正逐渐在生态环境监测领域发挥着不可或缺的作用。
遥感技术，简单来说，就是不直接接触被观测的目标物体，而是通过传感器接收来自目标物体反射或发射的电磁波信息，从而对其进行分析和研究的技术。
这项技术就像是给我们装上了一双能够“透视”地球的眼睛，让我们可以从宏观的角度去了解生态环境的变化。
在生态环境监测中，遥感技术的应用范围非常广泛。
它可以用于监测土地利用和土地覆盖的变化。
通过不同时间段的遥感图像对比，我们能够清晰地看到森林的砍伐、城市的扩张以及农田的增减等情况。
这对于合理规划土地资源、保护生态平衡具有重要的意义。
遥感技术在水资源监测方面也表现出色。
它能够监测河流、湖泊和海洋的水位、水质以及水的流动情况。
例如，通过遥感影像可以观察到水体的颜色变化，从而推断出水质的污染程度。
同时，对于大面积的水域，遥感技术能够快速、全面地获取信息，为水资源的管理和保护提供有力的支持。
在大气环境监测中，遥感技术同样有着重要的地位。
它可以监测大气中的污染物分布、气溶胶浓度以及温室气体的含量等。
借助卫星遥感，我们能够对大范围的区域进行连续监测，及时掌握大气环境的变化趋势，为制定有效的污染防治措施提供依据。
除了上述方面，遥感技术在生物多样性监测中也发挥着独特的作用。
通过高分辨率的遥感图像，可以识别不同类型的植被和栖息地，了解物种的分布和生存状况。
这有助于保护珍稀物种和生态系统的完整性。
遥感技术之所以能够在生态环境监测中取得如此显著的成果，主要得益于其具有一系列的优势。
首先，遥感技术能够实现大面积的同步观测。
相比传统的地面监测方法，它可以在短时间内获取大量的空间信息，从而大大提高了监测的效率和覆盖范围。
其次，遥感技术具有多时相的特点。
这意味着我们可以通过不同时间的遥感数据对比，分析生态环境的动态变化过程。
大气环境对遥感图像质量影响
大气环境对遥感图像质量影响一、大气环境概述大气环境是地球表面包围的气体层，它对遥感图像的质量有着直接和间接的影响。
大气环境由多种气体组成，包括氮气、氧气、水蒸气、二氧化碳以及其他微量气体。
这些气体在不同程度上吸收和散射太阳辐射，从而影响遥感传感器接收到的信号。
此外，大气中的气溶胶、云层和雾等也会影响遥感图像的质量和解析度。
大气环境对遥感图像质量的影响主要体现在以下几个方面：1.1 大气吸收大气中的气体分子和气溶胶颗粒会吸收特定波长的电磁波，导致遥感图像在某些波段上信号减弱。
这种吸收效应在红外和紫外波段尤为显著，因为这些波段的辐射更容易被大气中的水汽和臭氧吸收。
1.2 大气散射大气散射是指大气中的分子和颗粒物对电磁波的散射作用。
散射会导致遥感图像上出现模糊和对比度降低的现象，尤其是在可见光和近红外波段。
散射效应与大气中的气溶胶浓度、云层厚度以及相对湿度等因素密切相关。
1.3 大气折射大气折射是由于大气密度随高度变化引起的电磁波路径弯曲现象。
大气折射会影响遥感传感器的几何精度，导致图像上的地物位置发生偏移。
这种偏移在低空遥感和长距离传输中尤为明显。
1.4 云层和雾云层和雾会阻挡或散射太阳辐射，从而降低遥感图像的可见性和质量。
云层的存在使得地表特征难以被遥感传感器捕捉，而雾则会导致图像对比度降低，细节丢失。
二、大气环境对遥感图像质量影响的分析2.1 大气吸收对遥感图像质量的影响大气吸收对遥感图像质量的影响主要表现在特定波段的信号衰减上。
例如，在红外波段，水汽的吸收会导致遥感图像在这一波段的信号显著减弱，影响地表温度的准确测量。
为了减少大气吸收的影响，遥感数据处理中通常会采用大气校正模型来估计和校正吸收效应。
2.2 大气散射对遥感图像质量的影响大气散射会导致遥感图像的对比度降低和细节模糊。
散射效应在图像上表现为背景亮度的增加和目标特征的减弱。
为了改善散射引起的图像退化，可以采用图像增强技术和大气校正算法来提高图像质量。
遥感技术在大气环境监测中的应用研究
遥感技术在大气环境监测中的应用研究近年来，随着全球气候变化的不断加剧，大气环境监测越来越受到人们的关注。
在这个背景下，遥感技术作为一种高效、全面的环境监测手段，得到了广泛的应用和发展。
本文将探讨遥感技术在大气环境监测中的应用研究，并从不同的方面进行讨论。
首先，遥感技术可以用于大气污染物的监测和控制。
大气污染对人们的健康和生活环境造成了巨大的危害，因此，及时准确地监测污染物的浓度和分布是非常重要的。
遥感技术通过使用多光谱、高分辨率的遥感传感器，可以实时获取大气污染物的空间分布和浓度信息，并能够对不同类型污染物进行准确的识别和分类。
通过这些监测数据，政府和环境保护部门可以制定更科学、有效的污染治理措施，以改善空气质量，保护环境。
其次，遥感技术在大气环境监测中还可以用于气候变化的研究和预测。
气候变化已经成为全球面临的重大挑战之一。
通过遥感技术，可以获取全球范围内的大气温度、湿度、气压等参数的数据，进而分析和研究气候变化的趋势和规律。
此外，借助遥感技术可以对冰川、海洋等主要的气候系统进行全面监测，从而提供更准确的气候预测和模拟结果。
这将对人们的生活和社会经济发展产生重要的指导作用。
第三，遥感技术在大气环境监测中还可以用于空气质量的评估与管理。
空气质量是人们生活的重要指标之一，对于保障人们的健康起着关键作用。
传统的空气质量监测方法主要依靠固定的监测站点，这样的方法不仅成本高昂，而且不能提供足够全面的数据。
而遥感技术可以通过卫星和飞机等装置获取大范围内大气质量参数的数据，具有实时性、全面性和高精度性等优势。
借助遥感技术，可以不断监测提供各个地区的空气质量信息，及时做出评估和管理措施，保障人们的生活环境。
此外，遥感技术还可以应用于大气环境的监测和应急预警。
在大气环境出现异常情况时，如火山喷发、沙尘暴等，使用遥感技术可以迅速获取地表和大气的相关数据，并对相关影响做出预警和响应。
通过卫星遥感数据的分析和比对，可以对大气环境中的异常现象进行准确判断，并及时采取相关的措施来减少人们和环境的损害。
卫星遥感技术在大气环境监测中的应用
卫星遥感技术在大气环境监测中的应用近几十年来，随着人类活动的日益增多，大气环境污染现象日益严重，对于环境保护和人类生存健康产生了极其严峻的挑战。
而卫星遥感技术的兴起，为大气环境监测提供了新的手段。
卫星遥感技术因其具备全球性、非接触性、实时性、高精度等特点而被广泛应用于大气环境监测领域。
下面我们来具体探讨一下卫星遥感技术在大气环境监测中的应用。
一、大气污染监测卫星遥感技术可以通过监测大气中的各种气体和颗粒物浓度的变化，来实现大气污染状况的监测。
目前，大气污染监测主要依靠地面环境监测站进行数据采集，但是由于环境监测站范围有限，导致监测数据不够准确。
而卫星遥感技术可以通过高分辨率的遥感数据来获得更全面、准确的大气污染监测数据。
这种监测方法不仅可以提高数据的准确性，还可以实现全球性的大气污染监测。
二、气象观测卫星遥感技术可以通过对大气中温度、湿度、风向、风速等气象要素的观测，来为气象预报、气候变化等研究提供准确数据。
例如，卫星遥感技术可以通过微波遥感来测量土壤湿度和植被覆盖度，进而推断出植被对大气中的水循环和能量交换等方面的影响。
这种方法可以为农业生产提供准确的气象预报和灾害预警，还可以为航空运输、渔业等领域提供更准确的气象数据支持。
三、卫星遥感监测大气温室气体温室气体是大气环境中的重要组成部分，它们包括二氧化碳、甲烷、一氧化氮、氯氟烃等，如果这些气体排放过多，就会导致地球温度升高，从而引起极端的天气现象。
卫星遥感技术可以通过测量这些气体在大气中的浓度变化、变化趋势等，来实现大气温室气体的监测。
这种监测方法可以为全球气候变化研究和环境污染治理提供准确数据和技术手段。
四、大气和云的物理特性探测卫星遥感可以探测大气中的水汽含量、云的形态、云顶高度、云顶温度等信息。
通过这些数据可以推断出气溶胶含量、云的微观组成等参数，进而获得大气环境的更多信息。
这种方法不仅可以为人类提供丰富多彩的天空，还可以为农业、航空运输等领域提供更精确的数据支持。
遥感技术在大气环境研究中的应用
遥感技术在大气环境研究中的应用大气环境的研究对于我们的生活和发展具有重要意义。
随着科技的进步和遥感技术的不断发展，我们可以通过遥感技术来获取关于大气环境的大量数据和信息。
本文将探讨遥感技术在大气环境研究中的应用，并分析其优势和潜力。
首先，遥感技术可以提供大气环境的实时观测和监测。
传统的气象观测需要安装大量的气象站，而且只能提供有限的时间和空间范围内的信息。
然而，遥感技术通过卫星、飞机或无人机等平台，可以实时获取遥远地区的气象数据，不受地理条件的限制。
这使得研究人员能够更好地了解大气环境的变化和演变趋势。
其次，遥感技术可以提供全球范围内的大气环境监测。
气象观测站的分布通常局限在特定的地理区域，无法提供全球范围内的数据。
然而，遥感技术可以在全球范围内获取大气环境的数据，可以更好地理解全球气候变化和大气环境的地理分布规律。
这对于制定全球环境政策和气候变化调控具有重要意义。
此外，遥感技术可以提供大气污染物的监测和预测。
大气污染对于人类的健康和环境造成了严重的影响，因此对大气污染的监测和预测是十分重要的。
通过遥感技术，可以获取大气污染物的浓度、分布和排放源等信息，可以帮助我们了解污染源的位置和风险地区。
这对于进行大气污染的防治和减少具有重要的指导意义。
另外，遥感技术还可以提供大气温度、湿度和风速等参数的监测。
这些参数对于气象学研究和气候模型的建立具有重要作用。
通过遥感技术，可以获取大气垂直剖面的温湿度变化以及风速的分布情况，可以更好地理解大气的热力结构和风场特征。
这对于气象预报和灾害预测等方面有着重要的应用价值。
尽管遥感技术在大气环境研究中具有广阔应用前景，但也面临一些挑战和限制。
一方面，遥感技术本身的分辨率和精度对于大气环境的监测和研究有一定的限制。
另一方面，遥感技术的数据获取和处理也需要大量的人力和技术支持。
因此，我们需要进一步提升遥感技术的分辨率和精度，并且加强遥感技术与其他观测手段的融合，以更好地利用遥感技术来研究和保护大气环境。
遥感技术在大气环境监测中的应用
遥感技术具有监测范围广、速度快、成本低,且便于进行长期的动态监测等优势, 还能发现有时用常规方法难以揭示的污染源及其扩散的状态, 它不但可以快速、实时、动态、省时省力地监测大范围的大气环境变化和大气环境污染, 也可以实时、快速跟踪和监测突发性大气环境污染事件的发生、发展, 以便及时制定处理措施, 减少大气污染造成的损失。
因此,遥感监测作为大气环境管理和大气污染控制的重要手段之一, 正发挥着不可替代的作用。
1 大气环境遥感监测技术的基本原理遥感监测就是用仪器对一段距离以外的目标物或现象进行观测,是一种不直接接触目标物或现象而能收集信息,对其进行识别、分析、判断的更高自动化程度的监测手段。
它最重要的作用是不需要采样而直接可以进行区域性的跟踪测量,快速进行污染源的定点定位,污染范围的核定,污染物在大气中的分布、扩散等,从而获得全面的综合信息。
根据所利用的波段, 遥感监测技术主要分为紫外、可见光、反射红外遥感技术;热红外遥感技术和微波遥感技术三种类型。
大气环境遥感监测作为遥感技术应用中较为重要的内容之一,在业务上不同于常规气象要素的监测。
常规气象要素遥感监测[1 ] 主要是指测量大气的垂直温度剖面、大气的垂直湿度剖面、降水量及频度、云覆盖率(云量和云层厚度) 和长波辐射、风(风速和风向) 、地球辐射收支的测量等。
而大气环境遥感则是监测大气中的臭氧(O3 ) 、CO2 、SO2 、甲烷(CH4 ) 等痕量气体成分以及气溶胶、有害气体等的三维分布。
这些物理量通常不可能用遥感手段直接识别,但由于水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等微量气体成分具有各自分子所固有的辐射和吸收光谱特征,如影响水汽分布的主要光谱波长在017μm , O3在0155～0165μm 之间存在一个明显的吸收带等,因此我们实际上可通过测量大气散射、吸收及辐射的光谱特征值而从中识别出这些组分来。
研究表明,在卫星遥感中,有两个非常好的大气窗可以用来探测这些组分,即位于可见光范围内的0140～0175μm 的波段范围和在近红外和中红外的0185μm、1106μm、1122μm、1160μm、2120μm 波段处。
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2. 米氏散射：当微粒的直径与辐射波长差不多 时的大气散射。
➢ 云、雾的粒子大小与红外线的波长接近， 所以云雾对对红外线的米氏散射不可忽视。
3. 无选择性散射：当微粒的直径比辐射波长大 得多时所发生的散射。符合无选择性散射条 件的波段中，任何波段的散射强度相同。
➢ 水滴、雾、尘埃、烟等气溶胶常常产生非 选择性散射。
Non-Selective scatter of EM radiation by a cloud
三种散射作用
1. 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。紫外线是 红光散射的30倍，0.4微米的蓝光是4微米红外 线散射的1万倍。
四、大气窗口
1、大气窗口：通过大气而较少被反射、吸收或 散射的投射率较高的电磁辐射波段。
• 大气窗口是选择遥感工作波段的重要依据。 • 常见的大气窗口：
Atmospheric Windows
▪ Some sensors, especially those on meteorological satellites, seek to directly measure absorption phenomena such as those associated with CO2 and other gaseous molecules.
▪ Note that the atmosphere is nearly opaque to EM radiation in the mid and far IR
▪ In the microwave region, by contrast, most of the EM radiation moves through unimpeded - so that radar at commonly used wavelengths will nearly all reach the Earth surface unimpeded - although specific wavelengths are scattered by raindrops.
a>
▪ Non-selective scatter is more of a problem, and occurs when the diameter of the particles causing scatter are much larger than the wavelengths being sensed.
B. 臭氧：数量极少，但吸收很强。两个吸收带； 对航空遥感影响不大。
C. 水：吸收太阳辐射能量最强的介质。到处都 是吸收带。主要的吸收带处在红外和可见光 的红光部分。因此，水对红外遥感有极大的 影响。
D. 二氧化碳：量少；吸收作用主要在红外区内。 可以忽略不计。
Absorption
▪ In contrast to scatter, atmospheric absorption results in the effective loss of energy to atmospheric constituents.
Scattering
▪ Atmospheric scattering is the unpredictable diffusion of radiation by particles in the atmosphere.
▪ Three types of scattering can be distinguished, depending on the relationship between the diameter of the scattering particle (a) and the wavelength of the radiation ().
▪ Although Rayleigh scatter tends to dominate under most atmospheric conditions, Mie scatter is significant in slightly overcast ones.
Non-selective scatter
Mie Scatter
a <=>
▪ Mie scatter exists when the atmospheric particle diameter is essentially equal to the energy wavelengths being sensed.
▪ Water vapour and dust particles are major causes of Mie scatter. This type of scatter tends to influence longer wavelengths than Rayleigh scatter.
大气和环境对感的影响
• 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。
• 大气的成分：多种气体、固态和液态悬浮的微 粒混合组成的。
• 大气物质与太阳辐射相互作用，是太阳辐射衰 减的重要原因。
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
Absorption of EM energy by the atmosphere
（二）大气的散射作用
散射作用：太阳辐射在长波过程中遇 到小微粒而使传播方向改变，并向各个 方向散开。改变了电磁波的传播方向； 干扰传感器的接收；降低了遥感数据的 质量、影像模糊，影响判读。
大气散射集中在太阳辐射能量最强的 可见光区。因此，散射是太阳辐射衰减 的主要原因。
▪ 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
➢ 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？
➢ 瑞利散射对可见光的影响较大，对红外辐射的 影响很小，对微波的影响可以不计。
➢ 多波段中不使用蓝紫光的原因：
颜色 红 橙黄 黄 绿 青兰 紫 紫外线
波长 0.7 0.62 0.57 0.53 0.47 0.4 0.3 散射率 1 1.6 2.2 3.3 4.9 5.4 30.0
➢无云的晴天，天空为什么呈现蓝色？ ➢朝霞和夕阳为什么都偏橘红色？
▪ The effect of Rayleigh scatter is inversely proportional to the fourth power of the wavelength. As a result, short wavelengths are more likely to be scattered than long wavelengths.
三、大气对太阳辐射的影响
• 太阳辐射的衰减过程：30%被云层反射回；17%被
大气吸收；22%被大气散射；31%到达地面。（图2-3）
• 大气的透射率公式：透射率与路程、大气的吸收、
散射有关。
（一）大气的吸收作用
A. 氧气：小于0.2 μm；0.155为峰值。高空遥 感很少使用紫外波段的原因。
▪ 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
二、大气的结构
• 大气的垂直分层：对流层、 平流层、中气层、热层和 大气外层。
1. 对流层 ：航空遥感活动 区。遥感侧重研究电磁波 在该层内的传输特性。
2. 平流层：较为微弱。 3. 中气层：温度随高度增加
而递减。 4. 热层：增温层。电离层。
卫星的运行空间。 5. 大气外层：1000公里以外
的星际空间。
▪ Water droplets, that commonly have diameters of
between 5 and 100mm, can cause such scatter, and can
affect all visible and near - to - mid-IR wavelengths equally. ▪ Consequently, this scattering is “non-selective” with respect to wavelength. In the visible wavelengths, equal quantities of blue green and red light are scattered.
Scattering of EM energy by the atmosphere