北京大学地球与空间科学学院：《遥感概论》课程教学资源（讲稿）第八章 定量遥感基础

《遥感概论》课程 第八章定量遥感基础 主讲教师:秦其明 北京大学地球与空间科学学院

主讲教师：秦其明 主讲教师：秦其明 北京大学地球与空间科学学院 北京大学地球与空间科学学院 第八章 定量遥感基础 《遥感概论 》课程

本节主要目录 定量遥感基础 ■遥感信息模型 定量遥感主要研究内容

本节主要目录 ƒ 定量遥感基础 ƒ 遥感信息模型 ƒ 定量遥感主要研究内容 定量遥感主要研究内容

定量遥感基础 用遥感器获取的地表地物的电磁波信息,在计算 机系统支持下,通过数学的或物理的模型将遥感信 ←息与观测地表目标参量联系起来,定量地反演或推 算出某些地学、生物学及大气等目标参量,是当前 遥感发展的前沿。定量遥感分为: 可见光、近红外波段的定量遥感 热红外波段的定量遥感 微波遥感的对地观测

定量遥感基础 ƒ 利用遥感器获取的地表地物的电磁波信息，在计算 利用遥感器获取的地表地物的电磁波信息，在计算 机系统支持下，通过数学的或物理的模型将遥感信 机系统支持下，通过数学的或物理的模型将遥感信 息与观测地表目标参量联系起来，定量地反演或推 息与观测地表目标参量联系起来，定量地反演或推 算出某些地学、生物学及大气等目标参量，是当前 算出某些地学、生物学及大气等目标参量，是当前 遥感发展的前沿。定量遥感分为： 遥感发展的前沿。定量遥感分为： - 可见光、近红外波段的定量遥感 可见光、近红外波段的定量遥感 － 热红外波段的定量遥感 热红外波段的定量遥感 － 微波遥感的对地观测 微波遥感的对地观测

可见光、近红外波段定量遥感基础 通酌基本过程可以看作是 Reflection, Scattering 电磁波与大气相互作用过程 and Absorption of coming Sunlight Incoming Solar 以及电磁波与地表的相互作 Radiation 100%6% 20% 用过程的叠加。 Upward Upward Upward } 电磁波与大气相互作用形成大 效应。大气效应是电磁辐射 在太阳-目标物-传感器系统的 19% Absorbed by bed in Gases and Dust 传输过程中受到大气分子、水A 3 Absorbed by Cl 溶胶和尘粒等散射、吸 收和折射等影响 Direct Radiation Absorbed. 6s 20%. at Surface as 地表非朗伯体特性,大多数情 Radiation Radiation> Direct and Scattered Reflected) Indirect Downward Dowman 况下的地面物质都不是均 e1997 Oklahoma Climatological Survey 朗伯体,朗伯体的假设给计算 带来很大的误差,用地表的 反射率分布函数(BRDF)来 描述地表的非朗伯体特性

可见光、近红外波段定量遥感基础 可见光、近红外波段定量遥感基础 ƒ 遥感的基本过程可以看作是 电磁波与大气相互作用过程 以及电磁波与地表的相互作 用过程的叠加。 –电磁波与大气相互作用形成大 气效应。大气效应是电磁辐射 在太阳-目标物-传感器系统的 传输过程中受到大气分子、水 气、气溶胶和尘粒等散射、吸 收和折射等影响 –地表非朗伯体特性，大多数情 况下的地面物质都不是均一的 朗伯体，朗伯体的假设给计算 带来很大的误差，用地表的二 向反射率分布函数（BRDF）来 描述地表的非朗伯体特性

可见光、近红外波段定量遥感基础 Incoming emr Reflected EMR Emitted er 种种能情的m录常

可见光、近红外波段定量遥感基础 可见光、近红外波段定量遥感基础

热红外波段的定量遥感基础 测定地表温度和比大气吸收、散射和发射 辐射率 n传感器所测量的量 大气 是辐射能 霖橤 地表温度、比辐射率

ƒ 测定地表温度和比 测定地表温度和比 辐射率 ƒ 传感器所测量的量 传感器所测量的量 是辐射能 热红外波段的定量遥感基础 热红外波段的定量遥感基础 地表温度、比辐射率 大气吸收、散射和发射 大气

热红外波段的定量遥感基础 在热学中,温度是物质分子热运动平均动能的量 度,描述了物质内部分子热运动的剧烈程度。正 是由于物质内部微观粒子的运动导致了物质向外 发射电磁波,即热辐射 热红外波段遥感测量的正是地表物质的热辐射 地球环境的代表性温度为300,.它对应的线近 10μm,正接近热红外大气窗口区 对于非黑体而言,由于其辐射亮度受自身比辐射 率的影响,所以比辐射率是联系亮温与真实温度 的桥梁

热红外波段的定量遥感基础 热红外波段的定量遥感基础 „ 在热学中，温度是物质分子热运动平均动能的量 度，描述了物质内部分子热运动的剧烈程度。正 是由于物质内部微观粒子的运动导致了物质向外 发射电磁波，即热辐射 „ 热红外波段遥感测量的正是地表物质的热辐射。 地球环境的代表性温度为300K，它对应的接近 10μm，正接近热红外大气窗口区 „ 对于非黑体而言，由于其辐射亮度受自身比辐射 率的影响，所以比辐射率是联系亮温与真实温度 的桥梁

微波遥感的对地观测基础 成孔径雷达二维成像过程是通过安装在运动平 台上的雷达天线不断地发射脉冲信号,接受它们在 地面的回波信号,经信号的成像处理形成二维SAR 影像,影像中的每一像素的幅度只与目标的后向散 射系数有关 随着应用的需要,不仅希望得到SAR照射场景的一 维信息,而且希望能得到该区域的高度信息 获取地表形态垂直变化的遥感测量传感器主要有 干涉雷达,即干涉测量合成孔径雷达

微波遥感的对地观测基础 微波遥感的对地观测基础 ƒ 合成孔径雷达二维成像过程是通过安装在运动平 合成孔径雷达二维成像过程是通过安装在运动平 台上的雷达天线不断地发射脉冲信号 台上的雷达天线不断地发射脉冲信号,接受它们在 地面的回波信号 地面的回波信号,经信号的成像处理形成二维 经信号的成像处理形成二维SAR 影像,影像中的每一像素的幅度只与目标的后向散 影像中的每一像素的幅度只与目标的后向散 射系数有关 ƒ 随着应用的需要，不仅希望得到 随着应用的需要，不仅希望得到SAR照射场景的二 维信息，而且希望能得到该区域的高度信息 维信息，而且希望能得到该区域的高度信息 ƒ 获取地表形态垂直变化的遥感测量传感器主要有 获取地表形态垂直变化的遥感测量传感器主要有 干涉雷达，即干涉测量合成孔径雷达 干涉雷达，即干涉测量合成孔径雷达

定量遥感主要研究内容 遥感器定标 大气纠正 定量遥感模型 尺度效应与混合像元分解 a多角度遥感

定量遥感主要研究内容 定量遥感主要研究内容 ƒ 遥感器定标 ƒ 大气纠正 ƒ 定量遥感模型 ƒ 尺度效应与混合像元分解 尺度效应与混合像元分解 ƒ 多角度遥感

遥感器定标 定标是指建立遥感器每个探测元件所输出 号的数值量化值与该探测器对应像元内的实际地物 辐射亮度值之间的定量关系 』由于卫星运行时所获取的遥感信息受到诸多因素影 响,如遥感器系统的畸变、大气传播的干扰、地形 影响等都会造成遥感器采集到的辐射能量与眉标地 物实际的辐射能量之间存在较大偏差 遥感器定标是遥感数据定量化处理中的最基傘环节, 遥感器的定标精度直接影响到遥感数据的可靠性和 精度 遥感器实验室定标 遥感器星上内定 遥感器场地外定标

遥感器定标 ƒ 遥感器定标是指建立遥感器每个探测元件所输出信 遥感器定标是指建立遥感器每个探测元件所输出信 号的数值量化值与该探测器对应像元内的实际地物 号的数值量化值与该探测器对应像元内的实际地物 辐射亮度值之间的定量关系 辐射亮度值之间的定量关系 ƒ 由于卫星运行时所获取的遥感信息受到诸多因素影 由于卫星运行时所获取的遥感信息受到诸多因素影 响，如遥感器系统的畸变、大气传播的干扰、地形 响，如遥感器系统的畸变、大气传播的干扰、地形 影响等都会造成遥感器采集到的辐射能量与目标地 影响等都会造成遥感器采集到的辐射能量与目标地 物实际的辐射能量之间存在较大偏差 物实际的辐射能量之间存在较大偏差 ƒ 遥感器定标是遥感数据定量化处理中的最基本环节， 遥感器定标是遥感数据定量化处理中的最基本环节， 遥感器的定标精度直接影响到遥感数据的可靠性和 遥感器的定标精度直接影响到遥感数据的可靠性和 精度 –遥感器实验室定标 遥感器实验室定标 –遥感器星上内定标 遥感器星上内定标 –遥感器场地外定标 遥感器场地外定标