遥感地质学课件地球大气及其对太阳辐射的影响.PPT

当太阳垂直入射时，天顶距为0折射值R为零；随太阳天顶距加大，折射值增加；天顶距为45°时，折射值R＝1’；天顶距为90°时，折射值R＝35。这时折射值达到最大。这也是为什么早晨看到的太阳园面比中午时看到的太阳园面大，因为当太阳在地平线上时，折射角度最大，甚至它还没出地平，由于折射，地面上已可以见到它 三 大气的反射 电磁波传播过程中通过两种介质的交界面上时，还会出现反射现象。而通过大气时，气体、尘埃反射作用很小，反射现象主要发生在云层顶部，取决于云量和云雾，而且各个波段均受到不同程度的影响，严重地削弱了电磁波强度。因此，如果不是专门研究云层，尽量选择无云的天气接收遥感信号，则不用考虑大气的反射。 四　大气吸收 太阳辐射穿过大气层时，大气分子对电磁波的某些波段有吸收作用，吸收作用使辐射能量变成分子的内能，引起这些波段的太阳辐射强度衰减。吸收作用越强，辐射强度衰减越大，甚至于某些波段的电磁波完全不能通过大气。因此在太阳辐射到达地面时，形成了电磁波的某些吸收带 即短波电磁波散射比长波电磁波散射要强得多 ，瑞利散射主要发生在紫外、兰光光谱区，特别是紫外光谱区 散射光的向前方向比向后方向的散射强度要更强(图2·20)。方向性比较明显 （三）无选择性散射 当大气中粒子的直径比波长大得多时发生的散射。这种散射的特点是散射强度与波长无关，也就是说在符合无选择性散射的条件的波段中，任何波长的散射强度相同（图2·18）。例如：云、雾粒子直径虽然与红外线波长接近，但相比可见光波段，云雾中水滴的粒子直径就比波长大很多，因而对可见光中各个波长的光散射强度相同，所以才使我们看到云雾呈白色，并且无论从云下还是乘飞机至云层上面看，都是白色。 由以上分析可知，散射造成太阳辐射的衰减，但是散射强度遵循的规律与波长密切相关。而太阳的电磁波辐射几乎包括电磁辐射的各个波段。因此，在大气状况相同时，同时会出现各种类型的散射。对于大气分子、原子引起的瑞利散射主要发生在可见光和近红外波段。波长超过1μm后，瑞利散射的影响则大大减弱。 对于大气微粒引起的米散射从近紫外到红外波段都有影响， 当波长进入红外波段后，米散射的影响超过瑞利散射。 ? §2·4 地面物体反射光谱 地球是地学遥感探测的对象，也是太阳辐射的接收者和反射者。在可见光与近红外波段（0.3－2.5μm），地表物体自身的热辐射几乎等于零。地物发出的波谱主要由反射太阳辐射为主。遥感探测中很大部分的传感器均为可见光与近红外波段的探测器。为了利用传感器接收的数据快速准确地识别地面目标的特征，作到正确判断，地面物体的反射特性研究成为一项重要课题。 一　地物的反射率 （一）反射率 物体对电磁波谱的反射能力用反射率表示。地面物体反射的能量（Pρ）占入射总能量（用P。表示）的百分比称为反射率，用ρ表示。则 ? 　　　　　　　 （2..15） 不同物体的反射率很不相同，这主要取决于物体本身的性质和表面状况，同时也与入射电磁波的波长和入射角有很大关系，反射率的值≦1。利用反射率的差别可以区分物体。 ? 实际物体多数都处于两种理想情况之间，即介于镜面和朗伯面（漫反射面）之间。一般来讲，实际物体面在有入射波时各个方向都有反射能量，但大小不同。在入射照度相同时，方向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。 （三）反射波谱 地物的反射波谱是研究地面物体反射率随波长的变化规律。通常用二维几何空间内的曲线表示。横坐标表示波长λ，纵坐标表示反射率ρ。图2.28为地物反射率（反射波谱）曲线示意图。 二　地物反射波谱曲线 地物反射曲线的形态很不相同，表明反射率随波长变化的规律不同。除了因为不同地物的反射率不同外，同种地物在不同的内部和外部条件下反射率也不同。一般说来，地物反射率随波长的变化，有规律可循。从而为遥感影像的判读提供依据。 （二）岩石 岩石反射波谱曲线较难找到统一的规律，矿物成分、矿物含量、风化呈度、含水状况、颗粒大小、表面光滑呈度和色泽等都会对曲线形态产生影响。如图2.33是几种不同岩石的光谱曲线。 （二）土壤 自然状态下土壤表面的反射率没有明显的峰值和谷值，一般来讲土质越细反射率越高，有机质含量高和含水量越高，反射率均降低。土壤的种类和肥力也会对反射率产生影响，见图2.30，土壤反射曲线呈比较平滑的特征，因此在不同光谱段的影像上，土壤亮度区别不明显。 （四）水体 水体的反射主要在蓝绿光波段，其它波段吸收都很强，特别