– 瑞利散射（Rayleigh scattering） – 米氏散射（Mie scattering） – 无选择性散射（Non-selective scattering）
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邱永红
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遥感概论
遥感的光学基础
大气散射
• 瑞利散射（Rayleigh scattering）
– 当大气中粒子的直径小于波长1/10或更小时发生的 散射 – 由大气中原子、分子，如氮、二氧化碳、臭氧和氧 分子等引起 – 散射强度与波长的四次方成反比
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遥感概论
遥感的光学基础
彩色显示原理
遥感概论
遥感的光学基础
• 彩色显示原理
–加法原理 加法原理
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遥感概论
遥感的光学基础
彩色显示原理
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遥感概论
遥感的光学基础
彩色显示原理 R G
红色通道
绿色通道
B
蓝色通道
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遥感概论
遥感的光学基础
彩色显示原理
光源 LCD 滤光片
Eye
电极
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遥感概论
遥感的光学基础
彩色投影原理
投影系统
强光源 反射镜 反射镜 反射镜
Red LCD
Green LCD
Blue LCD
聚光器
LCD 阵列
透镜
透镜
透镜
反射镜 反射镜 反射镜 (wavelength selective) 反射镜 (wavelength selective)
邱永红
品红
–S：饱和度 S
–V：明度 V
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遥感概论
遥感的光学基础
彩色
V
H
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S
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遥感概论
遥感的光学基础
颜色立体 • RGB模型 模型
– R：红色 ：
– G：绿色 ： – B：蓝色 ：
• 取值范围 取值范围0-1 或0-255 • 取值范围0-1 取值范围 或0-255 • 取值范围 取值范围0-1 或0-255
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遥感概论
遥感的光学基础
大气散射
• 无选择性散射（Non-selective scattering）
– 当大气中粒子的直径大于波长时发生的散射 – 散射强度与波长无关，任何波长的散射强度相同
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邱永红
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遥感概论
遥感的光学基础
大气散射
• 对遥感的影响
– 散射光直接进入 传感器，增加信 号中的噪声成分， 造成图象质量下 降 – 对可见光的短波 波段（蓝、绿） 影响较明显
黑白影象与彩色影象
• 彩色影象
– 真彩色 真彩色(true color)：红绿蓝三波段合成 ： – 假彩色 假彩色(false color)：真彩色之外的其它 ： 彩色合成方案 – 伪彩色 伪彩色(pseudo color)
• 灰度图象的彩色显示 • 将不同的灰度值赋予不同的颜色显示
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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。
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遥感概论
遥感的光学基础
亮度对比和颜色对比
• 颜色对比
–指相邻区域不同颜色的相互影响 指相邻区域不同颜色的相互影响 – 所有颜色都是对某段波长有选择 地反射而对其它波长吸收的结果 – 人眼能分辨一百多种不同颜色， 彩色图象能表现更丰富的信息量
人眼对颜色的分辨力比对灰度的分辨力要强得多
水体中含有其它物质时， 水体的反射光谱曲线会发 生 变化
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遥感概论
遥感的光学基础
岩石的反射波谱
• 无统一特征
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遥感概论
遥感的光学基础
• 同类地物的反射光谱具有相似性，但 也有差异性。
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遥感概论
遥感的光学基础
本讲的主要内容
遥感概论
遥感的光学基础
上一讲思考题
• 什么是大气窗口，遥感中常用的大气窗口有哪 些？ • 大气散射有哪几种类型? • 大气散射对遥感有何影响？ • 主动遥感和被动遥感有何区别？ • 植被、土壤、水体的反射波谱有何特点?
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遥感概论
遥感的光学基础
大气对辐射的影响
• 主要是大气成分 的作用 • 对电磁辐射具有 折射、反射、 折射、反射、吸 散射作用 收、散射
横坐标表示波长λ，纵坐标表示反射率ρ
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波长（λ）
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遥感概论
遥感的光学基础
植被的反射波谱
• 可分为三段：
– 0.4-0.76µm: 绿色波段（0.55 µm）有一小反射峰，两边（蓝、红）为吸 收带 – 0.76-1.3 µm: 高反射，在0.7 µm处反射率迅速增大，至1.1处有峰值 – 1.3-2.5 µm: 受植物含水量影响，吸收率增加，反射率下降，形成几个 低谷
遥感概论
遥感的光学基础
遥 感 概论
第五讲
====遥感光学基础====
遥感概论
遥感的光学基础
上一讲回顾
• 主要内容
– 大气对辐射的影响 – 地物波谱特征 – 几种常见地物的反射波谱特征
• 重点
– 大气窗口，大气散射对遥感的影响 – 地物波谱特征概念 – 几种常见地物的反射波谱特征
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TM321
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遥感概论
遥感的光学基础
大气窗口
• 通过大气时 较少被反射、 吸收或散射 的，透过率 较高的电磁 电磁 波段
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邱永红
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遥感概论
遥感的光学基础
地物反射波谱特征
遥感概论
遥感的光学基础
物体的反射
• 反射的类型
– – – 三种反射：镜面反射、漫反射、方向反射 三种反射 镜面反射 漫反射
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邱永红
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遥感概论
遥感的光学基础
黑白影象与彩色影象
• 黑白相片成像原理
负像
显影、定影 显影
曝光
正像
潜像
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遥感概论
遥感的光学基础
2011-4-13
邱永红
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遥感概论
三层感光原理
彩色相片成像原理
遥感的光学基础
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邱永红
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遥感概论
三层感光原理
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邱永红
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遥感概论
遥感的光学基础
大气折射
• 因为电磁波传播过程中折射率的变化，使电磁 波在大气中传播的轨迹是一条曲线，到达地面 后，地面接收的电磁波方向与实际上太阳辐射 的方向相比偏离了一个角度，称为折射值
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邱永红
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遥感概论
遥感的光学基础
大气反射
• 主要发生在云层顶部
彩色数码相机成像原理
遥感的光学基础
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邱永红
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遥感概论
遥感的光学基础
彩色红外成像原理
单波段
彩色红外相片
三波段
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邱永红
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遥感概论
遥感的光学基础
彩色红外相片
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邱永红
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遥感概论
遥感的光学基础
彩色红外相片
2011-4-13
邱永红
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遥感概论
遥感的光学基础
遥感概论
遥感的光学基础
黑白影象与彩色影象
• 伪彩色 彩色影象 彩色
– 将不同的灰度值 赋予不同的颜色 显示
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邱永红
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遥感概论
遥感的光学基础
TM4
密度分割结果 （伪彩色） 伪彩色）
TM
1 -蓝
4-近红外
2 -绿
5-近红外
3 -红
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7-近红外
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遥感概论
遥感的光学基础
真彩色： 真彩色：TM321 假彩色
2011-4-13
TM432
邱永红
TM741
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遥感概论
遥感的光学基础
绿—> B 红—> G 红外—> R 红外 各种地物在影 象上的颜色？
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2011-4-13
邱永红
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遥感概论
遥感的光学基础
大气散射
• 米氏散射（Mie scattering）
– 当大气中粒子的直径大于波长1/10到与辐射的波长 相当时发生 – 由烟、尘埃、小水滴及气溶胶等引起 – 散射强度与波长的二次方成反比，且散射光的向前 方向比向后方向的散射强度更强，方向性较明显 – 云雾对红外线的散射主要是米氏散射
• 不同波长的光刺激人眼引起色彩 感觉， 感觉，即颜色
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遥感概论
遥感的光学基础