2.3 地物的反射輻射ppt課件

1、第二章遙感物理基礎,2.3 地物的反射輻射,2,2.3.1 電磁波傳輸的過程,太陽輻射 地物輻射,電磁波,3,As the electromagnetic waves travel through space, their energy interacts with matter: (1) reflection off the object; (2) absorption by the object; (3) Transmission (透射) through the object.,太陽輻射到達地表后，一部分反射，一部分吸收，一部分透射，即： 到達地面的太陽輻射能量反射能量吸收能量透射能量。

2、,4,2.3.1 電磁波傳輸的過程,一般而言，絕大多數物體對可見光都不具備透射能力，而有些物體如水，對一定波長的電磁波則透射能力較強，特別是0. 45 0. 56m的藍綠光波段。一般水體的透射深度可達1020 m，清澈水體可達100 m的深度。 地物的反射：太陽光通過大氣層照射到地球表面，地物會發(fā)生反射作用，反射后的短波輻射一部分為遙感器所接收。 地表反射的太陽輻射成為遙感記錄的主要輻射能量。,5,物體表面性質對反射的影響,地物的反射類型：根據地表目標物體表面性質不同，物體反射大體可以分為3種類型，即鏡面反射、漫反射、實際物體的反射 （1）鏡面反射：發(fā)生在光滑物體表面的一種反射。物體的反射滿足

3、反射定律，反射波和入射波在同一平面內，入射角等于反射角。只有在反射波射出的方向才能探測到電磁波。,例子：水面是近似的鏡面反射，在遙感圖像上水面有時很亮，有時很暗，就是這個原因造成的。,6,（2）漫反射：發(fā)生在非常粗糙的表面上的一種反射現象。不論入射方向如何，其反射出來的能量在各個方向是一致的。即當入射輻照度一定時，從任何角度觀察反射面，其反射輻照亮度是一個常數，這種反射面又叫朗伯面。,物體表面性質對反射的影響,7,（3）實際物體反射(方向反射)：介于鏡面和朗伯面（漫反射）之間的一種反射。自然界種絕大多數地物的反射都屬于這種類型的反射，又叫非朗伯面反射。 對太陽短波輻射的反射具有各向異性，即實際

4、物體面在有入射波時各個方向都有反射能量，但大小不同。,物體表面性質對反射的影響,8,9,了解物體表面性質對反射影響的意義,遙感圖像上記錄的輻射亮度，既與輻射入射方位角和天頂角有關，也與反射方向的方位角和天頂角有關。 由于鏡面反射會造成太陽光直接進入遙感器，在成像時間選擇上，應避免中午成像，防止形成鏡面反射。否則水體會形成非常亮的耀斑，周圍地物的反射信息有受到干擾和削弱。,10,2.3.2 地物反射波譜,反射率：地物的反射能量與入射總能量的比，即=(P/ P 0)100%。表征物體對電磁波譜的反射能力。,11,2.3.2 地物反射波譜,反射率是在理想的漫反射情況下定義的，是指在整個電磁波波長范圍

5、的平均反射率。 反射率是可以測定的。 地物在不同波段的反射率是不同的，利用地物反射率的差別，可以判斷地物的屬性。 反射率也與地物的表面顏色、粗糙度和濕度等有關。,12,地物反射波譜是研究可見光至近紅外波段上地物反射率隨波長的變化規(guī)律。,表示形式：橫坐標表示波長，縱坐標表示反射率。同一物體的波譜曲線反映出不同波段的不同反射率 ，將此與遙感傳感器的對應波段接收的輻射數據相對照，可以得到遙感數據與對應地物的識別規(guī)律。,2.3.2 地物反射波譜,13,絕大部分地物的波譜值具有一定的變幅，它們的波譜特征不是一條曲線，而是具有一定寬度的曲帶。 除隨不同地物（反射率）不同外，同種地物在不同內部結構和外部條件

6、下形態(tài)表現（反射率）也不同。一般說。 地物存在“同物異譜”和“異物同譜”現象。 “同物異譜”是指兩個類型的個體地物，在某個波段上波譜特征不同；“異物同譜”是指不同類型的地物具有相同的波譜特征。,2.3.2 地物反射波譜,14,太陽位置 傳感器位置 地理位置 地形 季節(jié) 氣候變化 地面濕度變化 大氣狀況等,2.3.2 地物反射波譜,15,2.3.3 典型地物波譜反射特性,16,2.3.3 典型地物波譜反射特性：植被,可見光波段 在0.45um附近（藍色波段）有一個吸收谷； 在0.55um附近（綠色波段）有一個反射峰； 在0.67um附近（紅色波段）有一個吸收谷。 近紅外波段 從0.76um處反射

7、率迅速增大，形成一個爬升的“陡坡”,至1.1um附近有一個峰值，反射率最大可達50，形成植被的獨有特征。,一、綠色植被反射波譜特性曲線,17,2.3.3 典型地物波譜反射特性：植被,18,2.3.3 典型地物波譜反射特性：植被,近紅外波段 1.51.9um光譜區(qū)反射率增大； 以1.45um，1.95um，2.70um為中心是水的吸收帶，其附近區(qū)間受到綠色植物含水量的影響，反射率下降，形成低谷。,一、綠色植被反射波譜特性曲線,19,2.3.3 典型地物波譜反射特性：植被,20,二、影響植被反射波譜特性的主要因素,植物類型,植被生長季節(jié),植被生長狀態(tài),2.3.3 典型地物波譜反射特性：植被,21,

8、22,二、影響植被反射波譜特性的主要因素,植物類型,植被生長季節(jié),植被生長狀態(tài),2.3.3 典型地物波譜反射特性：植被,23,二、影響植被反射波譜特性的主要因素,植物類型,植被生長季節(jié),植被生長狀態(tài),糖用甜菜,2.3.3 典型地物波譜反射特性：植被,24,一、水體反射波譜特性曲線,Ocean,2.3.3 典型地物波譜反射特性: 水體,純凈水體的反射主要在可見光中的藍綠光波段，在可見光其它波段的反射率很低。 近紅外和中紅外純凈的自然水體的反射率很低，幾乎趨近于0。,25,Band 1 0.45-0.52m,Band 2 0.52-0.60m,Band 3 0.63-0.69m,Band 4: 0

9、.76-0.90m,Band 5: 1.55-1.75m,Band 7: 2.08-2.35m,26,水體的反射主要在藍綠光波段，其他波段吸收都很強，特別到了近紅外波段，吸收就更強，所以水體在遙感影像上常呈黑色。 但當水中含有其他物質時，反射光譜曲線會發(fā)生變化。 水中含泥沙時，由于泥沙散射，可見光波段反射率會增加，峰值出現在黃紅區(qū)。 水中含葉綠素時，近紅外波段明顯抬升，這些都成為影像分析的重要依據。,27,2.3.3 典型地物波譜反射特性: 水體,二、影響水體反射波譜 特性的主要因素,含沙量,葉綠素濃度,28,2.3.3 典型地物波譜反射特性: 水體,二、影響水體反射波譜 特性的主要因素,含沙

10、量,葉綠素含量,29,2.3.3 典型地物波譜反射特性: 土壤,一、土壤反射波譜特性曲線,Soil,自然狀態(tài)下土壤表面的反射曲線呈比較平滑的特征，沒有明顯的反射峰和吸收谷。 在干燥條件下，土壤的波譜特征主要與成土礦物（原生礦物和此生礦物）和土壤有機質有關。,30,2.3.3 典型地物波譜反射特性: 土壤,一、土壤反射波譜特性曲線,Soil,土壤含水量增加，土壤的反射率就會下降，在水的各個吸收帶（1.4um、1.9um、2.7um處附近區(qū)間），反射率的下降尤為明顯。,31,2.3.3 典型地物波譜反射特性: 土壤,二、影響土壤反射波譜特性的主要因素,土質,有機物含量,含水量,32,2.3.3 典

11、型地物波譜反射特性: 土壤,二、影響土壤反射波譜特性的主要因素,不同質地土壤反射光譜曲線,一般來講土質越細反射率越高，有機質含量越高和含水量越高反射率越低，此外土類和肥力也會對反射率產生影響。由于土壤反射波譜曲線呈比較平滑的特征，所以在不同光譜段的遙感影像上，土壤的亮度區(qū)別不明顯。,33,不同含水量的土壤,34,2.3.3 典型地物波譜反射特性: 巖石,巖石的反射波譜曲線無統(tǒng)一的特征，礦物成分、礦物含量、風化程度、含水狀況、顆粒大小、表面光滑程度、色澤等都會對曲線形態(tài)產生影響。,幾種巖石的反射波譜曲線,35,高嶺石,蒙脫石,伊利石,明礬石,高嶺石 明礬石 蒙脫石 綠泥石,36,2.3.4 地物反射光譜測量,在遙感中，測量地物的反射波譜特性曲線主要有以下三種作用： （1）它是選擇遙感波譜段，設計遙感儀器的依據； （2）在外業(yè)測量中，它是選擇合適的飛行時間的基礎資料； （3）它是有效地進行遙感圖像數字處理的前提之一，是用戶判讀、識別、分析遙感影像的基礎。,37,2.3.4 地物反射光譜測量,1）垂直測量：使所得數據能與航空、航天傳感器所獲得的數據進行比較。認為實際目標