1 / 93

Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi

Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi. Luento 2: Sähkömagneettisen säteilyn vuorovaikutus kohteen kanssa Ilmakehän vaikutus. Mitä tapahtuu kun auringon säteily kohtaa erilaisia maastokohteita?. Säteily joko heijastuu (R=reflection) absorboituu (A= absorbtion) läpäisee

fawn
Download Presentation

Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Maa-57.351 Kaukokartoituksen yleiskurssi Luento 2: • Sähkömagneettisen säteilyn vuorovaikutus kohteen kanssa • Ilmakehän vaikutus

  2. Mitä tapahtuu kun auringon säteily kohtaa erilaisia maastokohteita? Säteily joko • heijastuu • (R=reflection) • absorboituu • (A= absorbtion) • läpäisee • (T= transmission)

  3. Energian säilymisyhtälö • Tuleva säteily = heijastunut + absorboitunut + läpäissyt • I (l) =R (l) +A (l) +T (l) • Energia ei häviä !!! • Aallonpituudesta (l) riippuvainen

  4. Heijastuminen • Heijastuminen: säteily "ponnahtaa" takaisin kohteen pinnasta • Pinta: kerros, jonka paksuus on puolet säteilyn aallonpituudesta • Tulokulma pienenee  heijastuminen pienenee • Sileä pinta  peilimäinen heijastus • Karkea (korkeusvaihtelut ja osasten koko suurempia kuin säteilyn aallonpituus) pinta  diffuusi heijastus

  5. Peiliheijastus • Kohde on aivan sileä • Kaikki (lähes) tuleva säteily heijastuu pois saman suuruisessa kulmassa kuin tulokulma • Peilityyni vesi

  6. Diffuusi heijastus • Heijastuksen määrä on (lähes) sama kaikkiin suuntiin • Tasaisen karkeilla maastokohteilla

  7. Mikä on karkea ja mikä on sileä kohde? • Riippuu tulevan säteilyn aallonpituudesta! • Jos aallonpituus on pienempi kuin pinnan elementin karkeus, tapahtuu enemmän diffuusia heijastusta • Esimerkiksi : • hieno hiekka on sileä kohde, jos aallonpituus on 0.5 cm, mutta varsin karkea näkyvän valon aallonpituusalueella (0.4-0.7 mm)

  8. Todellinen maastokohde • Todellisuudessa maastokohteen karkeus ja kallistus vaihtelee joten maastokohteista heijastus lähtee eri suuntiin eri määriä

  9. Heijastussuhde eli reflektanssi • Kohteesta heijastuneen (R) ja kohteeseen tulevan säteilyn (I) (auringon valon) suhde on reflektanssi r=R(l)/ I(l) * 100% • Erilaisista maastokohteista saatava heijastussuhde eri aallonpituuksilla on kohteen spektrinen heijastuskäyrä

  10. Heijastuskäyrä • Kullakin kohteella on oma tyypillinen heijastuskäyränsä jonka perusteella kohteet voidaan erotella • Kutsutaan myös kohteen ominais-säteilyksi

  11. Eri maastokohteet Kasvillisuus • Absorboi voimakkaasti sinistä (B) ja punaista valoa (R ) • Heijastaa vihreää (G) ja lähi-infraa (IR)

  12. Kasvillisuus • Kasveissa klorofylli absorboi sinisen ja punaisen valon • Kun klorofyllin tuottaminen vähenee syksyllä tai kasvin kuollessa absorptio vähenee punaisella aallonpituudella  lehti heijastaa myös punaista väriä ja näkyy silloin keltaisena (=punainen+vihreä) tai punaisena

  13. Tyypillinen kasvillisuuden heijastusspektri

  14. Kasvillisuus • Lähi-infran aallonpituuksilla (0.7-1.3 mm) kasvillisuuden sisäinen rakenne vaikuttaa paljon heijastuksen (R) määrään • Eri kasvilajit ovat sisäiseltä rakenteeltaan erilaisia  lajit voidaan erottaa toisistaan!

  15. Kohteen kosteus • Veden absorptio-aallonpituudet: 1.4, 1.9, 2.7 mm • Kasvin / kohteen kosteus saadaan selville: kosteuden määrä / lehden paksuus

  16. Kasvillisuus: spektri • Lehtipuu vihreä, havupuu punainen, ruoho sininen, kuiva ruoho syaani Spektrit: Aster spectral library http://speclib.jpl.nasa.gov/

  17. Kasvillisuus: spektri • Lehtipuu vihreä, havupuu punainen, ruoho sininen, kuiva ruoho syaani

  18. AISA: Puulajit • Kanavat 1-3 sininen, 4-6 vihreä, 7-11 punainen, 12 - 16 lähi-infra (Juho Lumme / TKK Foto) Pystyakseli: kromaattinen suhde = vakio * kanavan i arvo / summa kaikkien kanavien arvoista

  19. AISA: Peltokasvi • Kanavat 1-3 sininen, 4-6 vihreä, 7-11 punainen, 12 - 16 lähi-infra (Juho Lumme / TKK Foto) Kuvausajankohta: 2.9.1999

  20. AISA: Mänty, kasvupaikka • Kanavat 1-3 sininen, 4-6 vihreä, 7-11 punainen, 12 - 16 lähi-infra (Juho Lumme / TKK Foto)

  21. AISA: Kuusi, kasvupaikka • Kanavat 1-3 sininen, 4-6 vihreä, 7-11 punainen, 12 - 16 lähi-infra (Juho Lumme / TKK Foto)

  22. AISA: Koivu, kasvupaikka • Kanavat 1-3 sininen, 4-6 vihreä, 7-11 punainen, 12 - 16 lähi-infra (Juho Lumme / TKK Foto)

  23. AISA: Mänty, puu vs. metsä • Kanavat 1-3 sininen, 4-6 vihreä, 7-11 punainen, 12 - 16 lähi-infra (Juho Lumme / TKK Foto)

  24. AISA: Kuusi, puu vs. metsä • Kanavat 1-3 sininen, 4-6 vihreä, 7-11 punainen, 12 - 16 lähi-infra (Juho Lumme / TKK Foto)

  25. AISA: Koivu, puu vs. metsä • Kanavat 1-3 sininen, 4-6 vihreä, 7-11 punainen, 12 - 16 lähi-infra (Juho Lumme / TKK Foto)

  26. AISA: Ruoho, maalaji • Kanavat 1-3 sininen, 4-6 vihreä, 7-11 punainen, 12 - 16 lähi-infra (Juho Lumme / TKK Foto)

  27. AISA: Vehnä, maalaji • Kanavat 1-3 sininen, 4-6 vihreä, 7-11 punainen, 12 - 16 lähi-infra (Juho Lumme / TKK Foto)

  28. AISA: Leikattu vehnäpelto, maalaji • Kanavat 1-3 sininen, 4-6 vihreä, 7-11 punainen, 12 - 16 lähi-infra (Juho Lumme / TKK Foto)

  29. AISA: Kasvilaji vs. maaperän muodostuminen • Kanavat 1-3 sininen, 4-6 vihreä, 7-11 punainen, 12 - 16 lähi-infra (Juho Lumme / TKK Foto)

  30. Kasvillisuus: Spot esimerkki • Spot-kuva Portugal (www.spotimage.com) • R: punainen kanava • G: lähi-infrakanava • B: vihreä kanava • Peltokasvillisuus kirkas vihreä • Metsät tumma vihreä

  31. Kasvillisuus: yhteenveto H A L VIS 1 4 1 Pigmentti NIR 3 1 2 Fyysinen rakenne MIR 2 3 1 Vesipitoisuus Alhainen 1 - 4 korkea H: Heijastus A: Absorptio L: Läpäisy

  32. Maaperä • Heijastus eri aallonpituuksilla on paljon tasaisempi. • Varsinkin näkyvän valon aallonpituudella • Kuvaajassa kosteuden vaikutus

  33. Maaperä • Heijastuksen määrään vaikuttaa: • maaperän kosteus • maaperän tekstuuri (hiekka, hiesu, savipitoisuus) • pinnan karkeus • rautaoksidin määrä • orgaaninen aines

  34. Maaperä • Heijastus pienempi • mitä kosteampi kohde • mitä karkeampi • mitä enemmän rautaoksidia (VIS)

  35. Maaperä: spektri • Lehtipuu vihreä, hiekka punainen, basaltti musta, kalkkikivi sininen

  36. Maaperä: spektri • Lehtipuu vihreä, hiekka punainen, basaltti musta, kalkkikivi sininen

  37. AISA: Maaperä, raekoko • Kanavat 1-3 sininen, 4-6 vihreä, 7-11 punainen, 12 - 16 lähi-infra (Juho Lumme / TKK Foto)

  38. Rakennusmateriaali: spektri • Teräs punainen, Asfaltti vihreä, Betoni sininen, Tiili magenta, Mäntylauta syaani, Terva musta

  39. Rakennusmateriaali: spektri • Teräs punainen, Asfaltti vihreä, Betoni sininen, Tiili magenta, Mäntylauta syaani, Terva musta

  40. Maaperä: yhteenveto SIN+VIH PUN IR Kosteus 1 1 1 (kuiva->märkä) Org. Aine 1 1 1 (0->10%) Tekstuuri 4 4 4 (savi->hiekka) Rakenne 2 2 2 (tas.->karkea) Rautaoksidi 2 4 3 (0->10%) Kasvattaa heijastusta 4 - 1 pienentää heijastusta

  41. Vesi • Heijastus varsin pientä verrattuna kasvillisuuteen • Varsinkin Suomessa, koska täällä vesialueet ovat tummia

  42. Vesi • Sininen (B) ja vihreä (G) aallonpituusalue heijastavat eniten • Absorboi lähi-infralla (IR)

  43. Vesi Olennaista on, tuleeko heijastus • 1. pinnasta (tyynellä säällä peiliheijastus) • 2. vedessä olevasta kiinteästä aineesta • 3. pohjasta • Onko klorofylliä? • heijastus pienempi sinisellä aallonpituudella • suurempi vihreällä eli onko levää! • Edessä oleva kiintoaines ja sameus • Ph ja suolaisuus ei erotu

  44. Vuoden 1999 sinilevälautat Aug 2.

  45. Pinnassa olevat levälautat heinäkuu 2002 Terra MODIS

  46. Vesi: Spot esimerkki • Spot kuva Portugalista • Vedet tumman sinisiä • Rannassa näkyy pohjahiekka • Hiekka kirkas

  47. Vesi: yhteenveto H A L SIN 2 3 4 VIH 2 2 4 PUN 2 3 3 NIR 1 5 1 MIR 1 5 1 Alhainen 1 - 5 korkea

  48. Vesi: yhteenveto SIN VIH PUN NIR MIR ei-orgaaninen sedimentti 3 3 3 3 3 tanniini 1 2 3 2 2 lehtivihreä 1 3 1 2 2 Heijastus pienenee 1 - 3 heijastus kasvaa

  49. Lumi ja jää • Heijastus suuri verrattuna muihin maastokohteisiin • Pinnan märkyys laskee heijastusta, • Onko lumi puhdasta vai likaista  uusi lumi/vanha lumi • Kuiva,vastasatanut lumi  lähes täydellinen heijastus

  50. Vesi, lumi, jää: spektri • Vesi sininen, Vesi, suolainen sininen katkoviiva, Jää punainen, Lumi musta, karkeus eri viivoina, hienorakeinen yhtenäisellä viivalla

More Related