遥感的物理基础(1)
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2.2.4 大气窗口
大气窗口：电磁波在大气中传输过程中损耗较小，透射 率很高的波段。
要获得地面的信息，必须在大气窗口中选择遥感波段。
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1
常用遥感波段的特性
紫外线（ultraviolet or UV）波长范围为0.01—0.4μm。
太阳辐射含有紫外线，通过大气层时，波长小于0.3μm的 紫外线几乎都被吸收，只有0.3—0.4μm波长的紫外线部 分能穿过大气层到达地面，且能量很少，并能使溴化银 底片感光。
在遥感技术中采用摄影方式和扫描方式，接收 和记录地物对太阳辐射的红外反射。在摄影时， 由于受到感光材料灵敏度的限制，目前只能感 测0.76—1.3μm波长范围。近红外波段在遥感 技术中也是常用波段。
教学ppt
5
中红外、远红外和超远红外是产生热感的原因，所以又 称为热红外。
物体在常温范围内发射红外线的波长多在3—40μm之 间，而15μm以上的超远红外线易被大气和水分子吸收。
教学ppt
9
地球辐射的能量来源 太阳短波辐射和地球内部热能 与地球热辐射直接相关联的是 地表的热平衡
太阳短波辐射
地热平衡线
受地球内部热 能影响的地温
地球内 部热能
教学ppt
受太阳辐射 影响的地温
10
教学ppt
11
左边为太阳辐射波谱曲线，该曲线与地球辐射的 波谱曲线在波长5μm上方处相交。
当对地面目标地物进行遥感探测时，传感器接收 到小于3μm波长，主要是地物反射太阳辐射的能 量，而地球自身的热辐射极弱，可忽略不计；
在遥感技术中主要利用3—15μm波段，更多的是利用 3—5μm和8—14μm波段。
红外遥感是采用热感应方式探测地物本身的辐射（如 热污染、火山、森林火灾等），所以工作时不仅白天 可以进行，夜间也可以进行，能进行全天时遥感。
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6
红外(Infrared, IR)
反射红外（reflective IR）：0.7-3.0m 热红外(Thermal IR)：3.0-100m 目前遥感界习惯用法： 近红外（NIR, near-infrared）：0.7-1.1 m 短波红外(SWIR, shortwave IR）：1.1-3.0m 中红外(MWIR, Mid wave IR)：3.0-6.0m 热红外(TIR, Thermal IR)：8.0-15 m
3
红外线 红外线波长范围为0.76—1000μm，为 了实际应用方便，又将其划分为：
近红外（0.76—3.0μm）， 中红外（3.0—6.0μm）， 远红外（6.0—15.0μm）； 超远红外（15.0—1000μm）。
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4
近红外 在性质上与可见光相似，所以又称为 光红外。由于它主要是地表面反射太阳的红外 辐射，因此又称为反射红外。
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8
2.3 地球辐射与地物波谱
地球辐射可分为两个部分：短波（0.3—2.5μm） 和长波（6μm以上）部分。地球表面平均温度 27℃，地球辐射峰值波长为 9.66μm。地球辐 射属于远红外波段。
上方平滑曲线代表黑体辐射300K时的能量分布 曲线，下方不规则曲线代表地球表面的实测辐 射能量分布曲线，上方黑体辐射曲线包罗了地 球表面辐射能量分布曲线。
C 3.8-7.5cm
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14
大气窗口和遥感波谱通道
电磁波 性质
反射
反射 和
发射
发射
大气窗口
常用波段
紫外波段
0.3 – 0.3 1 5 μ m
0.3 1 5 - 0.4μ m
0.3 – 1.3μm 可 见 光 波 段
0．4 – 0.7μ m 近红外波段
0.7-0.9μ m
0.9-1.3μ m
1.5 - 1.7μm
目前，主要用于探测碳酸盐岩分布。碳酸盐岩在0.4μm以 下的短波区域对紫外线的反射比其它类型的岩石强;另外， 水面飘浮的油膜比周围水面反射的紫外线要强烈，因此 可用于油污染的监测。
紫外波段从空中可探测的高度大致在2000m以下，对高 空遥感不宜采用。
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2
可见光 波长范围0.4—0.76μm。它是电磁波中 人眼能惟一见到的波区，由红、橙、黄、绿、 青、蓝、紫色光组成。
传感器接收到大于6μm波长，主要是地物本身的 热辐射能量；在3—6μm中红外波段，太阳与地 球的热辐射均要考虑。所以在进行红外遥感探测 时，选择清晨时间，其目的就是为了避免太阳辐 射的影响。
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13
常用大气窗口
1）0.3－1.4um：包括全部可见光（95％），部分紫外光 （70％），部分近红外光（80％）。摄影和扫描成像的方 式在白天感测和记录目标电磁波辐射信息。 2）1.4－2.5um： 近红外窗口，60％－95％，扫描成像， 白天记录 3）3.5－5.5um：中红外窗口，60％－70％，白天夜间， 扫描成像记录 4）8－14 um：远红外窗口，超过80％，白天夜间，扫描 记录 5）1.4－300mm：微波窗口，白天夜间，扫描记录。
近红外
2.0 - 2.5μm 2.0 – 2.5μm
3 - 4μm
中红外
4.5 - 5μm
3.5 – 4.0μm 4.5 - 5μm
远红外
8 - 来自百度文库4μm
10 – 11μm 10.4– 12.6μm
Ka 0.8-1.1cm 0.86cm
K 1.1-1.7cm
Ku 1.7-2.4cm
X 2.4-3.8cm 3 和 3.2cm
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7
微波 微波的波长范围1mm—1m。微波又可分为： 毫米波、厘米波和分米波。微波辐射和红外辐射 两者都具有热辐射性质。
由于微波的波长比可见光、红外线要长，能穿透云、 雾而不受天气影响，所以能进行全天候全天时的遥感 探测。
微波遥感可以采用主动或被动方式成像，另外，微波 对某些物质具有一定的穿透能力，能直接透过植被、 冰雪、土壤等表层覆盖物。因此，微波在遥感技术中 是一个很有发展潜力的遥感波段。
人眼对可见光能够直接感觉，不仅对可见光的全 色光，而且对不同波段的单色光，也都具有这种 能力。所以可见光是作为鉴别物质特征的主要波 段，是遥感中最常用的波段。
也可将可见光分成若干个波段同一瞬间对同一景 物、同步摄影获得不同波段的像片；亦可采用扫 描方式接收和记录地物对可见光的反射特征。
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大气窗口：电磁波在大气中传输过程中损耗较小，透射 率很高的波段。
要获得地面的信息，必须在大气窗口中选择遥感波段。
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1
常用遥感波段的特性
紫外线（ultraviolet or UV）波长范围为0.01—0.4μm。
太阳辐射含有紫外线，通过大气层时，波长小于0.3μm的 紫外线几乎都被吸收，只有0.3—0.4μm波长的紫外线部 分能穿过大气层到达地面，且能量很少，并能使溴化银 底片感光。
在遥感技术中采用摄影方式和扫描方式，接收 和记录地物对太阳辐射的红外反射。在摄影时， 由于受到感光材料灵敏度的限制，目前只能感 测0.76—1.3μm波长范围。近红外波段在遥感 技术中也是常用波段。
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中红外、远红外和超远红外是产生热感的原因，所以又 称为热红外。
物体在常温范围内发射红外线的波长多在3—40μm之 间，而15μm以上的超远红外线易被大气和水分子吸收。
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地球辐射的能量来源 太阳短波辐射和地球内部热能 与地球热辐射直接相关联的是 地表的热平衡
太阳短波辐射
地热平衡线
受地球内部热 能影响的地温
地球内 部热能
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受太阳辐射 影响的地温
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左边为太阳辐射波谱曲线，该曲线与地球辐射的 波谱曲线在波长5μm上方处相交。
当对地面目标地物进行遥感探测时，传感器接收 到小于3μm波长，主要是地物反射太阳辐射的能 量，而地球自身的热辐射极弱，可忽略不计；
在遥感技术中主要利用3—15μm波段，更多的是利用 3—5μm和8—14μm波段。
红外遥感是采用热感应方式探测地物本身的辐射（如 热污染、火山、森林火灾等），所以工作时不仅白天 可以进行，夜间也可以进行，能进行全天时遥感。
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红外(Infrared, IR)
反射红外（reflective IR）：0.7-3.0m 热红外(Thermal IR)：3.0-100m 目前遥感界习惯用法： 近红外（NIR, near-infrared）：0.7-1.1 m 短波红外(SWIR, shortwave IR）：1.1-3.0m 中红外(MWIR, Mid wave IR)：3.0-6.0m 热红外(TIR, Thermal IR)：8.0-15 m
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红外线 红外线波长范围为0.76—1000μm，为 了实际应用方便，又将其划分为：
近红外（0.76—3.0μm）， 中红外（3.0—6.0μm）， 远红外（6.0—15.0μm）； 超远红外（15.0—1000μm）。
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近红外 在性质上与可见光相似，所以又称为 光红外。由于它主要是地表面反射太阳的红外 辐射，因此又称为反射红外。
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2.3 地球辐射与地物波谱
地球辐射可分为两个部分：短波（0.3—2.5μm） 和长波（6μm以上）部分。地球表面平均温度 27℃，地球辐射峰值波长为 9.66μm。地球辐 射属于远红外波段。
上方平滑曲线代表黑体辐射300K时的能量分布 曲线，下方不规则曲线代表地球表面的实测辐 射能量分布曲线，上方黑体辐射曲线包罗了地 球表面辐射能量分布曲线。
C 3.8-7.5cm
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大气窗口和遥感波谱通道
电磁波 性质
反射
反射 和
发射
发射
大气窗口
常用波段
紫外波段
0.3 – 0.3 1 5 μ m
0.3 1 5 - 0.4μ m
0.3 – 1.3μm 可 见 光 波 段
0．4 – 0.7μ m 近红外波段
0.7-0.9μ m
0.9-1.3μ m
1.5 - 1.7μm
目前，主要用于探测碳酸盐岩分布。碳酸盐岩在0.4μm以 下的短波区域对紫外线的反射比其它类型的岩石强;另外， 水面飘浮的油膜比周围水面反射的紫外线要强烈，因此 可用于油污染的监测。
紫外波段从空中可探测的高度大致在2000m以下，对高 空遥感不宜采用。
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可见光 波长范围0.4—0.76μm。它是电磁波中 人眼能惟一见到的波区，由红、橙、黄、绿、 青、蓝、紫色光组成。
传感器接收到大于6μm波长，主要是地物本身的 热辐射能量；在3—6μm中红外波段，太阳与地 球的热辐射均要考虑。所以在进行红外遥感探测 时，选择清晨时间，其目的就是为了避免太阳辐 射的影响。
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常用大气窗口
1）0.3－1.4um：包括全部可见光（95％），部分紫外光 （70％），部分近红外光（80％）。摄影和扫描成像的方 式在白天感测和记录目标电磁波辐射信息。 2）1.4－2.5um： 近红外窗口，60％－95％，扫描成像， 白天记录 3）3.5－5.5um：中红外窗口，60％－70％，白天夜间， 扫描成像记录 4）8－14 um：远红外窗口，超过80％，白天夜间，扫描 记录 5）1.4－300mm：微波窗口，白天夜间，扫描记录。
近红外
2.0 - 2.5μm 2.0 – 2.5μm
3 - 4μm
中红外
4.5 - 5μm
3.5 – 4.0μm 4.5 - 5μm
远红外
8 - 来自百度文库4μm
10 – 11μm 10.4– 12.6μm
Ka 0.8-1.1cm 0.86cm
K 1.1-1.7cm
Ku 1.7-2.4cm
X 2.4-3.8cm 3 和 3.2cm
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微波 微波的波长范围1mm—1m。微波又可分为： 毫米波、厘米波和分米波。微波辐射和红外辐射 两者都具有热辐射性质。
由于微波的波长比可见光、红外线要长，能穿透云、 雾而不受天气影响，所以能进行全天候全天时的遥感 探测。
微波遥感可以采用主动或被动方式成像，另外，微波 对某些物质具有一定的穿透能力，能直接透过植被、 冰雪、土壤等表层覆盖物。因此，微波在遥感技术中 是一个很有发展潜力的遥感波段。
人眼对可见光能够直接感觉，不仅对可见光的全 色光，而且对不同波段的单色光，也都具有这种 能力。所以可见光是作为鉴别物质特征的主要波 段，是遥感中最常用的波段。
也可将可见光分成若干个波段同一瞬间对同一景 物、同步摄影获得不同波段的像片；亦可采用扫 描方式接收和记录地物对可见光的反射特征。
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