第七章大气环境遥感
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。
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。
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。
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。
大气污染物遥感监测方法及其应用
大气污染物遥感监测方法及其应用大气污染是当前世界普遍面临的环境问题，也是影响人类健康和经济发展的重要因素。
近年来，随着遥感技术的不断发展，大气污染物遥感监测成为一种高效且经济的手段，得到了广泛应用。
本文将围绕大气污染物遥感监测进行探讨。
一、大气污染物的遥感监测原理大气污染物遥感监测利用空间遥感技术获取大气污染物浓度的分布和变化情况。
遥感技术能够提供空间分辨率高、时间分辨率快、覆盖面积广、数据获取成本低等优势。
空间遥感技术有多种手段，如光学遥感、微波遥感、地震遥感等。
其中，大气污染物的遥感监测主要依赖于光学遥感。
光学遥感包括可见光遥感和红外遥感。
其中，可见光遥感依赖于太阳辐射和散射，红外遥感则以地球的红外辐射为基础。
而大气中的污染物可以吸收或散射光线，因此通过遥感手段可以检测出大气污染物的浓度和分布情况。
二、大气污染物遥感监测方法1、多光谱遥感方法多光谱遥感方法是运用多个波段，测量不同波段下地球表面反射或辐射出来的能量与大气污染物的关系。
通过计算不同波段之间的反射率或辐射率比值，如反射率比(RBR)、反射率指数(RI)、比值辐射率指数(RVI)等，推算出大气污染物的浓度和分布情况。
2、偏振遥感方法偏振遥感检测原理是光波在传播过程中会发生偏振现象。
通过检测偏振状态的变化，可以获取大气污染物的信息。
这种方法的精度和准确度较高，但系统复杂，需要高质量的遥感数据。
3、红外遥感方法红外遥感方法主要依赖于大气中污染物吸收红外辐射。
通过检测大气中的辐射强度，可以计算出污染物的浓度和分布情况。
值得注意的是，该方法对气象和土地使用等因素有很强的敏感性。
三、大气污染物遥感监测应用1、大气污染物的分类和密度监测大气污染物遥感监测可以用于检测空气中各种污染的类型和浓度状况，如二氧化硫、氮氧化物、颗粒物和臭氧等。
这些信息能够对环境治理提供重要的支持。
2、火灾预警和监测大气污染物的变化情况可以与火灾有关。
通过检测大气污染物的遥感信息，可以做出火灾预警和评估火灾的规模。
大气污染的遥感监测与评估方法
大气污染的遥感监测与评估方法大气污染是当今全球环境面临的重要挑战之一。
为了更好地管理和控制污染物的排放并保护环境，科学家们一直致力于研究大气污染的遥感监测与评估方法。
这些方法可以通过卫星、飞机和地面观测来获取有关大气污染的信息。
本文将对大气污染遥感监测与评估的方法进行探讨。
首先，卫星遥感是大气污染监测中最常用的手段之一。
通过卫星，可以获取全球范围内的大气污染数据，如颗粒物浓度、臭氧浓度和二氧化硫浓度等。
这些数据可以用来分析大气污染的时空变化，确定污染源和污染物的扩散路径。
然而，由于卫星遥感分辨率的限制，无法获得具体到城市或更小尺度的污染信息。
其次，飞机遥感是一种更高分辨率的大气污染监测方法。
通过搭载传感器的飞机，可以对特定地区的大气污染进行实时监测。
飞机遥感可以提供更精确的数据，帮助科学家们更好地理解大气污染的产生和传播规律。
同时，飞机遥感还可以用于监测移动污染源，如汽车尾气和工厂排放。
然而，飞机遥感的成本较高，并且需要相对较长的时间来收集数据。
另外，地面观测也是一种常用的大气污染监测方法。
通过在特定地点设置监测站，可以实时监测大气中的污染物浓度。
地面观测可以提供更精确的数据，对于城市和工业区等局部污染较为有效。
此外，地面观测还可以与卫星和飞机遥感数据进行对比和验证，提高大气污染监测的准确性。
然而，地面观测受限于监测站点选择的局限性，无法全面覆盖所有地区。
为了更好地评估大气污染情况，科学家们通过建立模型和算法来分析遥感数据。
利用这些模型和算法，可以将遥感数据转化为可视化的大气污染图像，以提供精确而直观的数据。
借助这些图像，政府和环保组织可以更好地制定相关政策，并采取相应的措施来减少大气污染。
总结起来，大气污染的遥感监测与评估方法提供了科学家们观测和理解大气污染问题的重要工具。
卫星、飞机和地面观测相结合，可以提供全球范围内以及局部地区的大气污染数据，为环境保护工作提供支持。
不仅如此，模型和算法的运用也使得大气污染数据分析更为准确和直观。
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。
遥感应用模型7-大气遥感
一、传统大气环境质量监测
——20世纪50年代开始大规模开展 20世纪50年代，以美国为首的发达国家，对空气中主要污染物
纳入常规监测，主要为SO2，CO， TSP，NOX，O3，总HC等6个
项目；空气监测对象由气体一种形态扩展到气体、蒸气、颗粒物3 种不同形态。 1953年后，随着大流量空气采样器的使用，开展空气监测的地 区和城市大幅增加，不少城市还划定空气质量控制区并建立一批空
征进行分析，总结大气环境质量的空间格局的特征及其形成机制。
四、大气程辐射研究
传统意义上，研究大气程辐射的主要目的是进行大气校正，即 去除传感器接收到的影响和干扰地面信息的大气影响，主要分为精 确校正和粗略校正两种方法。 精确校正需要找到每个波段像元亮度值与地物反射率的关系。 为此需要得到卫星飞行时的大气参数，以求出大气的参数：大气透 过率和大气程辐射遥感值。
由于在遥感信息中，大气污染信息叠加于多变的地面信息之上，
——20世纪80年代人们开始尝试间接的方法。 如范心坍等人根据城市热岛情况对城市大气污染进行估计。 Fujii Hisao等人根据树叶SO含量与植被指数的关系估计大气
污染，但这均是一些定性描述或者是间接结果。
——20世纪90年代以后，开始对大气环境进行遥感定量描述。
气监测站点，初步组成空气监测网；分析手段也发生重大变化，由
40年代的以化学法为主，过渡到以分光光度法为主的新时代。
——目前大气环境质量监测仍然延续定点采样的方法，包括在城市
建立固定的大气环境监测站。
——随着分析手段的日益增多，在大气常规监测中，监测的内容不 断扩大，监测的精度和范围也有所提高。 ——除了定点采样外，较为先进和准确的方法是步建立和完善的全
议上瑞典人首先提出，他们的代表做了一个《超越国境的污染大气
《大气环境遥感》课件
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
环境遥感技术及应用(田静毅)大气遥感课件
顶部的发射辐射。通过对某一地区（如中国西北
地区）云、沙尘和地表在AVHRR各通道的统计分析，
一些低云与沙尘顶部的亮温很相近，但二者在反
射率上却有显著差别；西北地区裸露的地表与沙
尘在可见光通道的反射率上很相近，但二者在红
外通道和亮温上又有明显差别。根据这些特点，
可以对可见光、近红外和红外通道进行单通道增
环境遥感技术及应用（田静毅）大气遥感
14
EOS-MODIS辐射仪提出的用于全球陆地上空气溶胶遥感 的方法。
n 第一步，选取暗背景像元，确定其地表反射率
利用2.1μm通道的反射率，以及它与蓝光、红光的地 表反射率的经验关系，可以较精确地得出地表反射率。
n 第二步，初步估计光学厚度
利用全球大陆及气溶胶模式和卫星测得的红光通道和 蓝光通道表观反照率，推算气溶胶的光学厚度。
n 第三步，确定气溶胶模式利用第二步得到的气溶胶光学 厚度，确定气溶胶模式和在蓝光、红光通道气溶胶的单 次散射的路径之比。利用此比值可以区分出沙尘气溶胶 模式和非沙尘气溶胶模式。
环境遥感技术及应用（田静毅）大气遥感
15
n 第四步，重新计算气溶胶的光学厚度根据 气溶胶模式订正红光和蓝光的光学厚度。 利用大陆模式气溶胶等新模式气溶胶的转 换关系，得到重新计算的气溶胶光学厚度。
n 第五步，次网格计算以上计算的气溶胶的 分辨率是10km×10km。对于空间变化剧烈 的气溶胶就显得不够。为此，首先利用 10km×10km气溶胶的光学厚度和标准差来 确定是否需要订正，如对标准差与光学厚 度之比大于0.5，则气溶胶的空间变化剧烈， 需要可正。然后，将网格分成5km×5km， 重新计算。
强，然后进行三通道的R、G、B合成，在合成的图
像上可以很容易地将沙尘、低云和地表区分开来。
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
大气遥感
第一章基本辐射量立体角：锥体所拦截的球面积σ与半径r 的平方之比，单位为球面度sr ，为一无量纲量以发射体为中心的球坐标中，立体角定义为： 是极坐标中的天顶角[0，90]，是方位角[0,360]辐射能量：电磁辐射是具有能量的，它表现在：(1)使被辐照的物体温度升高 (2)改变物体的内部状态 (3)使带电物体受力而运动自然界一切物体都时刻不停地以电磁波（电场和磁场的交变波动）的形式向四周传递能 量，同时也接收外界投射来的电磁波，这种能量传递的方式称为辐射。
以这种方式传递的能量，称为辐射能辐射通量：在单位时间内通过的辐射能量称为辐射通量： Φ=∂Q/ ∂t 辐射通量密度：单位面积上的辐射通量称为辐射通量密度：辐射强度：辐射强度是描述点辐射源的辐射特性的，指在某一方向上单位立体角内的辐射通量辐射亮度：单位面积、单位波长、单位立体角内的辐射通量称为辐射亮度： 辐射度量一览表普朗克定律：对于绝对黑体物质，单色辐射通量密度与发射物质的温度和辐射波长或频率的关系。
斯蒂芬－玻耳兹曼定律：黑体总辐射通量随温度的增加而迅速增加，它与绝对温度的四次方成正比。
维恩Wien 位移定律：黑体辐射最大强度的波长与它的温度成反比。
基尔霍夫kirchhoff 定律：在辐射平衡条件下，任何物体的单色辐射通量密度F λT 与吸收系数A λT 成正比关系，二者比值只是波长和温度的函数，与物体性质无关，比值大小等于Planck 函数的通量密度形式 第二章太阳的结构（从里到外）：中心、辐射区、对流区、光球区、色球区、日冕太阳常数：在日地平均距离处通过与太阳光束垂直的单位面积上的太阳能通量，用S 表示。
太阳常数的测定—地基法如果在一段时间光学厚度不变，则地面所测太阳直接辐射光谱仅随m 变化()()sin d rd r d σθθφ=2sin d d d d r σθθφΩ==长法需较长时间进行观测，保证m有相当大的变化范围天气条件；紫外、红外观测不全，需补足第三章大气分为五层：对流层、平流层、中间层、暖层、散逸层（外层）太阳辐射—短波辐射：0.15~4.0mm (UV,VIS,IR)地气辐射—长波辐射：4.0~120mm (IR)气溶胶：气溶胶由固体或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。
第七章大气环境遥感
单击此处编辑 母版 标题样式 3 大气遥感应用 —— 城市热岛监测
此处编辑母版 式 2 单击 大气遥感应用 ——标题样 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。
单击此处编辑 母版 标题样式 3 大气遥感应用 —— 城市热岛监测
理论方法具体可分为单通道法、多通道法(分裂窗口法)、 单通道多角度法和多通道多角度法 以TM影像为例 单通道法 Juan C. Jimé nez-Muñ oz and JoséA. Sobrino对普 朗克函数在某个温度值Tc附近作一阶泰勒级数展开，得 到：
此处编辑母版 式 2 单击 大气遥感应用 ——标题样 气溶胶监测
大陆型气溶胶光学厚度反演方法——暗像元法 第一步：选取暗像元，确定其地表反射率 Kaufman Y J et al发现对于陆地上的暗地表（浓密植被 或黑土），红（0.66μm ）、蓝（0.47μm） 和中红 外（2.12μm）通道地表反射率存在着线性关系：
单击此处编辑 母版 标题样式 3 大气遥感应用 —— 城市热岛监测
城市热岛的存在给人们的生产、生活带来了诸多不利的影 响 持续的高温，不仅会使体弱者中暑，而且使人心律加快， 引起情绪烦躁、精神萎靡、食欲不振、思维反应迟钝 高温气候助长了多种病原体、病毒的繁殖和扩散，易引起 疾病特别是肠道疾病、皮肤病的发生于蔓延 1980年7月，美国圣路易斯市和堪萨斯市遭遇罕见热浪， 城市中受“热岛”控制的商业区，其人口死亡率分别上 升了57%和64%
大气层遥感的应用原理
大气层遥感的应用原理1. 介绍大气层遥感是利用遥感技术观测和研究地球大气层的一种方法。
它通过测量和分析大气成分和结构的属性，以获取大气层中各种参数的有关信息。
这些参数包括温度、湿度、气体浓度、气溶胶浓度等。
大气层遥感的应用范围广泛，包括天气预报、大气环境监测、气候变化研究等。
2. 大气层遥感的原理大气层遥感的原理是利用电磁波在大气层中的传播特性，通过测量和分析电磁波的散射、吸收和发射来获取大气层中的信息。
主要的遥感方法包括可见光遥感、红外遥感和微波遥感。
2.1 可见光遥感可见光遥感是利用可见光波段的电磁辐射进行观测和测量的方法。
可见光遥感可以通过测量可见光的透过、散射和反射来获取大气层中的信息。
具体的应用包括气溶胶浓度的测量、云的观测等。
2.2 红外遥感红外遥感是利用红外波段的电磁辐射进行观测和测量的方法。
红外遥感可以通过测量红外辐射的吸收和发射来获取大气层中的信息。
红外遥感主要用于测量大气温度、湿度等参数。
2.3 微波遥感微波遥感是利用微波波段的电磁辐射进行观测和测量的方法。
微波遥感可以通过测量微波辐射的散射、吸收和发射来获取大气层中的信息。
微波遥感主要用于测量大气中的水汽含量、云和降水等。
3. 大气层遥感的应用大气层遥感的应用范围广泛，下面列举几个主要的应用领域。
3.1 天气预报大气层遥感在天气预报中起着重要作用。
通过观测和分析大气层中的温度、湿度等参数，可以提供有关天气的信息，从而提高天气预报的准确性。
3.2 大气环境监测大气层遥感可以用于大气环境监测。
通过测量和分析大气层中的气体浓度、气溶胶浓度等参数，可以了解大气环境的污染情况，为环境保护提供参考。
3.3 气候变化研究大气层遥感在气候变化研究中也有重要应用。
通过观测和分析大气层中的温度、湿度等参数，可以研究气候变化的趋势和影响因素，为制定气候变化应对策略提供科学依据。
4. 总结大气层遥感是一种利用电磁波在大气层中传播的特性，通过测量和分析电磁波的散射、吸收和发射来获取大气层中信息的方法。
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
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。
《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。
第七章大气遥感应用专题
，
并且该两者能唯一地联系起来； 距离r是时间t的函数。
大气遥感
三. 大气遥感激光雷达
• 以激光为工具对大气物理化学等特性进行遥感 测量的原理和方法。根据其探测原理不同，可 将激光雷达分为如下几类：
大气遥感
大气遥感
大气遥感激光雷达的分类及用途
大气遥感
激光雷达方程的求解
• 激光雷达接收到的是回波能量，一般借助于求 解激光雷达方程来得到我们需要的参量。 • 对Mie散射激光雷达而言,常用的求解方法有 Collis斜率法、Fernald方法以及Klett方法。
PCA ' ' t r ( r ) h Pr (r ) exp 2 e (r )dr 2 8 r 0 rFra bibliotek大气遥感
其中， 为激光雷达回波功率，Pt 为发射功率； C为仪器因子，Ar为望远镜接收截面；
(r ) 和 e (r ' ) 分别为体后向散射系数和体消光系数
大气遥感
主要原因
• 存在许多人为的热源和污染源，如工厂生产、 交通运输以及居民生活等烧各种燃料，向外排 放的大量热量。 • 受城市下垫面特性的影响。城市内有大量的人 工构筑物，如混凝土、柏油路面，各种建筑墙 面等，改变了下垫面的热力属性，这些人工构 筑物吸热快而热容量小，在相同的太阳辐射条 件下，它们比自然下垫面（绿地、水面等）升 温快，因而其表面温度明显高于自然下垫面。
大气遥感
成都信息工程学院观测场
大气遥感
第二部分 大气遥感应用专题
大气遥感
Ⅰ. 激光雷达
大气遥感
一. 基本原理
• LiDAR(LightLaser Detection and Ranging)，是激光探 测及测距系统的简称。
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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
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
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1 大气成分及分布 2 大气环境遥感原理 3 遥感监测气溶胶光学厚度 4 城市热岛效应的遥感监测
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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
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。
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，
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
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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
3.从平流层顶到85km高度的一 层称为中间层，该层空气稀薄， 有强烈的垂直对流运动，气温随 高度增加而下降。
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大气环境遥感原理
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
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.
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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
2 单大击气此遥处感编应辑用母—版—标气题溶样胶式监测
地基遥感的方法有很多
主要有太阳辐射计、粒子计数器 等方法。 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
2 单大击气此遥处感编应辑用母—版—标气题溶样胶式监测
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
气溶胶：大气中悬浮着的各种固体和液体粒子（直径一般 小于10μm ）
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。 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。
3.大气气溶胶
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.
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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。
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
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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
2. 对流层顶到50km的大气层是平 流层。在高约15-5km的范围内，有 厚约20km的一层臭氧层。臭氧具 有吸收太阳紫外线的能力，使得地 球上的生物免受紫外线的照射，同 时又对地球起保温作用。近几年由 于人为的原因，使得臭氧层出现了 空洞现象，受到了大家的普遍关注， 对臭氧层的遥感监测能了各国的当 务之急。
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大气环境遥感原理 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。
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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
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
2 单大击气此遥处感编应辑用母—版—标气题溶样胶式监测