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2.3 地球的辐射与地物波谱

2.3 地球的辐射与地物波谱. 2.3.1 、太阳辐射与地表的相互作用. 2.3 地球的辐射与地物波谱. 2.3.1 、太阳辐射与地表的相互作用. 地球辐射的分段特性. 2.3 地球的辐射与地物波谱. 2.3.2 、地表自身热辐射. 地表物体的辐射遵循基尔霍夫定律：. 地球辐射接近于 300K 黑体辐射，但由于大气影响（主要是吸收），实际的辐射曲线未不平滑的折线。. 2.3 地球的辐射与地物波谱. 2.3.2 、地表自身热辐射. 发射波谱曲线：温度一定时，物体的比辐射率随波长变化，表示这种变化的曲线称物体的发射波谱曲线。

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2.3 地球的辐射与地物波谱

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Presentation Transcript

  1. 2.3 地球的辐射与地物波谱 2.3.1、太阳辐射与地表的相互作用

  2. 2.3 地球的辐射与地物波谱 2.3.1、太阳辐射与地表的相互作用 地球辐射的分段特性

  3. 2.3 地球的辐射与地物波谱 2.3.2、地表自身热辐射 地表物体的辐射遵循基尔霍夫定律： 地球辐射接近于300K黑体辐射，但由于大气影响（主要是吸收），实际的辐射曲线未不平滑的折线。

  4. 2.3 地球的辐射与地物波谱 2.3.2、地表自身热辐射 发射波谱曲线：温度一定时，物体的比辐射率随波长变化，表示这种变化的曲线称物体的发射波谱曲线。 发射波谱曲线，是识别地物的重要方法之一。

  5. 2.3 地球的辐射与地物波谱 2.3.3、地物反射波谱特征 • 研究地物反射光谱的意义： • 被动遥感在遥感探测中占重要地位，主要为反射太阳辐射 • 可准确识别地面目标 • 到达地面的太阳辐射能量（I）可分为三部分：反射（R）、吸收（A）、透射（T） • 绝大多数物体对可见光不具 • 备透射能力。有些物体对特 • 定波长电磁波具有透射能力。

  6. 2.3 地球的辐射与地物波谱 2.3.3、地物反射波谱特征 反射率： 反射能量与总入射能量的百分比 =（P/P0）*100% 反射率大小与物体本身的性质和表面状况、波长、入射角等有关 三种反射状况：镜面反射、漫反射、方向反射 朗伯面：对于漫反射面，当入射照度一定时，从任何角度观察反射面，其反射亮度是一个常数，这种反射面称朗伯面 实际物体多数为方向反射，介于镜面和朗伯面间

  7. 2.3 地球的辐射与地物波谱 2.3.3、地物反射波谱特征 实际物体的反射，介于镜面反射和漫反射之间。在入射辐照度相同时，反射辐射亮度的大小既与入射方位角和天顶角有关，也与反射方向的方位角与天顶角有关。 入射辐照度Ii由两部分组成，一部分是太阳的直接辐射，其辐照度大小与太阳天顶角θi和日地距离D有关；另一部分是太阳辐射经过大气散射后又漫入射到地面的部分，其辐照度与入射角无关。

  8. 2.3 地球的辐射与地物波谱 2.3.3、地物反射波谱特征 反射波谱：研究地物反射率随波长的变化规律 识别地物 地物反射曲线的形态相差很大，表明反射率随波长变化的规律不同 图：植被、水体、干的土壤

  9. 2.3 地球的辐射与地物波谱 2.3.3、地物反射波谱特征

  10. 2.3 地球的辐射与地物波谱 2.3.3、地物反射波谱特征 植被的光谱曲线： 可分为三段： 0.4-0.76m: 有一个小的反射峰，位于绿色波段（0.55 m ），两边（蓝、红）为吸收带（凹谷） 0.76-1.3 m: 高反射，在0.7 m处反射率迅速增大，至1.1处有峰值 1.3-2.5 m: 受植物含水量影响，吸收率增加，反射率下降，形成几个低谷

  11. 影响植被波谱特征的主要因素

  12. 2.3 地球的辐射与地物波谱 2.3.3、地物反射波谱特征 土壤：没有明显的波峰波谷 土质越细反射率越高，有机质含量越高含水量越高，反射率越低

  13. 2.3 地球的辐射与地物波谱 2.3.3、地物反射波谱特征 水体：反射主要在蓝绿波段，其它波段吸收都很强，近红外吸收更强。水中含泥沙时，可见光波段反射率会增加，峰值出现在黄红区。水中含叶绿素时，近红外波段明显抬升。

  14. 2.3 地球的辐射与地物波谱 2.3.3、地物反射波谱特征 不同叶绿素含量时水体的波谱曲线

  15. 2.3 地球的辐射与地物波谱 2.3.3、地物反射波谱特征 岩石：形态各异，没有统一的变化规律

  16. 岩石的反射波谱曲线受： 矿物成分 矿物含量 风化程度 含水状况 颗粒大小 表面光滑程度 色泽等影响 岩石的光谱反射率

  17. 2.3 地球的辐射与地物波谱 2.3.4、地物波谱特性的测量—测量理论 （1）双向反射分布函数BRDF( bidirectional reflectance distribution function) 七十年代初Nicodemus给出了二向性反射分布函数的迄今最完善的定义 意义： 引起反射的增量/入射有一微增量 入射辐射天顶角； 入射辐射方位角； 反射辐射方位角； 反射辐射天顶角； 分子分母均为两个无穷小量，实际测量中很少采用。

  18. 2.3 地球的辐射与地物波谱 2.3.4、地物波谱特性的测量—测量理论 （2）二向反射因子（BRF） BRF：在给定的立体角锥体所限制的方向内，在一定的辐照度和观测条件下，目标的反射辐射通量与处于同一辐照度和观测条件的标准参考面（理想朗伯反射面）的反射辐射通量之比。

  19. 2.3 地球的辐射与地物波谱 2.3.4、地物波谱特性的测量—测量方法 （1）样品的实验室测量，常用分光光度计，应用不广泛。 （2）野外测量，采用比较法。

  20. 辐射传输模型 传感器从高空探测地面物体时，所接收到的电磁波能量包括：（1）地物直接反射的太阳辐射IS；（2）漫入射辐射射入地面，又反射到大气中，再进入传感器ID；（3）由于大气散射没有到达地面就直接进入传感器的部分IO（程辐射）。

  21. 2.3 地球的辐射与地物波谱 2.3.4、地物波谱特性的测量—测量方法 1）垂直测量：使所得数据能与航空、航天传感器所获得的数据进行比较。认为实际目标与标准板的测量值之比就是反射率之比。 没有考虑入射角度变化时造成的反射辐射值的变化，对实际地物在一定程度上取近似朗伯体。 ：被测物体的反射率； ：标准板的反射率； ：分别为测量物体和标准板的仪器测量值。

  22. 2.3 地球的辐射与地物波谱 2.3.4、地物波谱特性的测量—测量方法 2）非垂直测量：测量不同角度的方向反射比因子。因为辐射到地物的光线由来自太阳的直射光（近似定向入射）和天空的散射光（近似半球入射），方向反射比因子取两者的加权和。

  23. 2.3 地球的辐射与地物波谱 2.3.4、地物波谱特性的测量—测量方法

  24. 实验（地物波谱测量） ISI921VF野外地物光谱辐射计 地物测量 软件制图

  25. 实验步骤 （1）地物光谱辐射计充电 （2）安装光谱辐射计 （3）测量地物光谱 （4）安装软件 （5）数据传输 （6）数据分析、写实验报告

  26. 实验安排 时间：9月18日（周一）早上8：00 地点：12号楼前面路边草坪（8：00前在12号楼前集合） 人数：40人，共分8组（每组5人） 上机： 9月18日（周一）上午10：00~12：00在3S实验室（331机房）

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