大气对可见光波段遥感图像影响因素的分析

地理科学学院《遥感原理与应用》讲义地物的波谱特性与大气对遥感监测的影响目录1 绪........................................................................................................................................... - 4 -1 电磁波谱及大气对遥感监测的影响…………………………………………..-31.1 电磁波及电磁波谱 ................................................................................................. - 4 -1.1.1 电磁波................................................................................................................ - 4 -1.1.2 电磁波谱............................................................................................................ - 4 -1.2 大气对遥感监测的影响 ........................................................................................ - 5 -1.2.1 大气成分............................................................................................................ - 5 -1.2.2 大气结构............................................................................................................ - 5 -1.2.3 大气对太阳辐射的影响.................................................................................... - 6 -1.2.3.1 大气的反射作用........................................................................................... - 6 -1.2.3.2 大气的吸收作用........................................................................................... - 6 -1.2.3.3 大气的散射作用........................................................................................... - 7 -1.2.3.4 小结.......................................................................................................... - 10 -1.2.4 大气窗口.......................................................................................................... - 10 -2 地物的波谱特性......................................................................................................... - 11 -2.1 地物波谱与地物波谱特性.................................................................................. - 11 -2.1.1 地物波谱.......................................................................................................... - 11 -2.1.2 地物波谱特性.................................................................................................. - 11 -2.2 地物的反射波谱特征........................................................................................... - 11 -2.2.1 地物反射与反射类型...................................................................................... - 12 -2.2.2 地物的反射率.................................................................................................. - 12 -2.2.2.1 概念及影响因素......................................................................................... - 13 -2.2.2.2 差异的意义 ............................................................................................... - 13 -2.2.3 地物反射波谱与反射波谱曲线...................................................................... - 13 -2.2.3.1 概念.......................................................................................................... - 13 -2.2.3.2 不同地物不同反射波谱及其意义................................................................. - 14 -2.2.3.3 几种常见地物的反射波谱曲线特征 ............................................................. - 14 -2.3 地物的发射波谱特征........................................................................................... - 16 -2.3.1 黑体辐射.......................................................................................................... - 16 -2.3.2 实际物体辐射.................................................................................................. - 17 -2.3.2.1 基尔霍夫定律............................................................................................ - 17 -3 地物波谱曲线的作用 .............................................................................................. - 18 -4 心得体会......................................................................................................................... - 19 -5 思考题及参考答案.................................................................................................... - 20 -6、图表目录…………………………………………………………………………………-14图1-1 电磁波谱图……………………………………………………………………- 4 图1-2 大气垂直分布图...............................................................................................- 4 图1-3 大气吸收谱…………………………………………………………………….- 6 图1-4 散射光强分布图………………………………………………………………- 7 图1-5 瑞利散射与波长的关系……………………………………………………..- 8 图1-6 米氏散射……………………………………………………………………….- 8 图1-7 无选择散射…………………………………………………………………….- 9 图1-8 大气吸收与大气窗口示意图………………………………………………-10 图2-1 镜面反射……………………………………………………………………....-11图2-2 漫反射………………………………………………………………………….-11图2-3 方向反射……………………………………………………………………....-11 图2-4 瑞利准则的推导……………………………………………………………..-12 图2-5 雪、沙漠、湿地、小麦反射波谱曲线………………………………….-13图2-6 叶子的反射波谱曲线……………………………………………………….-14 图2-7 水体的反射波谱曲线………………………………………………………..-14图2-8 三种土壤的反射波谱曲线…………………………………………………-15图2-9 几种岩石的反射波谱曲线…………………………………………………-15 图2-10 不同温度下的黑体波谱辐射通量密度曲线……………………………-16图2-11 不同温度时黑体辐射的峰值波长………………………………………..-16表1-1 常用的波段……………………………………………………………………- 6表2-1 一些地物（温度20度）的发射率……………………………………….-127、小组分工…………………………………………………………………………………-16遥感物理基础§1 绪遥感（remote sensing）即“遥远的感知”，是一门集中了卫星技术、电子技术、光学技术、计算机技术、通讯技术以及地球科学等多种科学，利用航天、航空探测器对陆地、海洋、大气、环境等进行检测与测绘的综合性很强的新型探测技术。

大气对遥感卫星图像品质的影响分析随着技术的不断进步，遥感技术在很多领域都得到了广泛应用，如地质勘探、环境监测等。

然而，遥感卫星图像的品质却受到了大气的影响。

本文将对大气对遥感卫星图像品质的影响进行分析。

首先，大气对遥感卫星图像的可见光和红外波段的透过率会有所降低，导致图像的质量受到影响。

空气中的水汽、沙尘、气溶胶等物质会对遥感卫星图像的品质造成干扰，使得图像的细节和清晰度下降。

此外，大气辐射也会引入误差，影响到遥感卫星图像的精度和准确性。

其次，大气的天气状况也会直接影响到遥感卫星图像的品质。

在雾、雨、雪等恶劣天气中，光线的散射、反射和折射等现象会增加，使得遥感卫星图像呈现模糊不清、亮度低、对比度差等问题，严重影响了遥感卫星图像的观测效果。

接下来，暴雪、雷暴等极端天气也会使得卫星图像的观测和传输过程中断，甚至数据完全失效，这也是大气因素造成的遥感卫星图像品质不良的原因之一。

最后，大气的不稳定性也是大气对遥感卫星图像品质的影响因素之一。

例如，在日出和黄昏时期，光线的折射角会不断变化，导致遥感卫星图像呈现出较大的光斑、色差等问题，因此需要通过降低观测时间、增加观测精度等方式来缓解该问题。

总之，大气对遥感卫星图像品质的影响是不可避免的。

为了提高遥感卫星图像品质的准确性和精度，需要采用一系列方法和技术手段来降低大气因素的影响。

其中，使用多光谱遥感技术、精确控制遥感卫星的观测角度、调节图像亮度和对比度等方法都是目前常用的手段。

在今后的研究和发展中，需要继续探索更加高效、精准的遥感图像处理技术，以逐步实现遥感卫星图像的高质量观测。

为了降低大气对遥感卫星图像品质的影响，需要通过多方面的措施来加以解决。

首先，在遥感卫星发射之前，需要对其进行精确的轨道设计和气象预测，以便在观测时段选择适当的时间和地点。

同时，还需对卫星和传输系统进行精密的校准和定位，确保获得最佳的图像质量。

其次，在图像处理阶段，需要使用多光谱遥感技术和其他先进技术，对图像进行复杂的处理和加工，如背景去除、染色增强、几何形状重建等。

列举遥感中常用的大气窗口遥感是通过对地球表面的无线电波、红外线、可见光等电磁波进行探测和记录，进而获取地球表面信息的一种技术。

在遥感技术中，由于大气对电磁波的吸收和散射作用，会产生一定的干扰，降低遥感数据的质量。

为了减少大气干扰，遥感中常用的大气窗口成为了必不可少的工具。

以下将介绍几种常用的大气窗口。

1. 可见光窗口可见光窗口是指大气对可见光波段传输较好的区域。

在可见光波段，大气对光的吸收较小，因此可见光窗口成为遥感中常用的窗口之一。

可见光窗口通常包括蓝光窗口、绿光窗口和红光窗口。

蓝光窗口通常位于0.4-0.5微米波段，绿光窗口位于0.5-0.6微米波段，红光窗口位于0.6-0.7微米波段。

2. 近红外窗口近红外窗口是指大气对近红外波段传输较好的区域。

在近红外波段，大气对光的吸收较小，因此近红外窗口成为遥感中常用的窗口之一。

近红外窗口通常包括红外窗口1和红外窗口2。

红外窗口1通常位于0.7-1.3微米波段，红外窗口2位于1.3-3微米波段。

3. 远红外窗口远红外窗口是指大气对远红外波段传输较好的区域。

在远红外波段，大气对光的吸收较小，因此远红外窗口成为遥感中常用的窗口之一。

远红外窗口通常位于3-14微米波段，可以用于探测地表温度等信息。

4. 水汽窗口水汽窗口是指大气对水汽较小的区域。

在水汽窗口中，大气对电磁波的吸收较小，因此水汽窗口也成为遥感中常用的窗口之一。

水汽窗口通常位于3.5-5微米波段和6-7.5微米波段，可以用于探测大气中的水汽含量。

5. 二氧化碳窗口二氧化碳窗口是指大气对二氧化碳较小的区域。

在二氧化碳窗口中，大气对电磁波的吸收较小，因此二氧化碳窗口也成为遥感中常用的窗口之一。

二氧化碳窗口通常位于13-17微米波段，可以用于探测大气中的二氧化碳含量。

在遥感应用中，根据不同的研究目标和传感器特性，选择合适的大气窗口非常重要。

通过利用大气窗口，可以减少大气对遥感数据的影响，提高数据的质量和准确性。

大气和环境对遥感的影响遥感是利用在空间上获取的电磁辐射信息来研究地球表层特征及其变化的一种科学方法。

然而，大气和环境的影响对遥感数据的获取和解释都有着重要的影响。

首先，大气层对遥感数据的影响主要体现在遥感辐射的传输过程中。

大气层对不同波长的电磁辐射有着不同的吸收和散射特性。

例如，在可见光和近红外波段中，大气层主要受到散射的影响，造成图像模糊和降低空间分辨率。

而在短波红外和热红外波段中，大气层的吸收作用较大，使得光谱信息减少，从而影响了定量遥感分析的精度。

其次，大气和环境对遥感数据的获取条件也有一定的限制。

大气中的云层和大气悬浮物会阻碍遥感传感器对地表的观测。

云层会遮挡地表目标，使得遥感数据无法获取到真实的地表信息。

大气悬浮物如烟尘、大气颗粒物等，会散射和吸收电磁辐射，减弱地表辐射的能量，导致观测到的遥感图像亮度降低，影响数据的质量和解释。

此外，大气光学厚度和光学属性也是遥感数据解释的重要因素之一、大气透明度不同会导致地表反射和辐射的量不同，进而影响遥感数据的定量化解释和应用。

光学属性的影响包括大气散射角、大气成像模糊、大气辐射校正等。

这些因素需要通过大气校正和大气模型的建立来消除或减小其对遥感数据解释的影响。

环境因素也会对遥感数据的解释和应用产生重要影响。

地表覆盖类型、地表粗糙度、地表特征等都会对遥感数据的反射和辐射特性造成影响。

例如，在植被覆盖较多的地区，植被的光学特性和结构会对远红外和近红外波段的数据有着较大的影响。

研究也表明，地表的粗糙度会导致遥感数据在微观尺度上产生混合像元，影响定量遥感分析的结果。

总之，大气和环境因素对遥感数据的获取、传输和解释都有着重要的影响。

科研人员在进行遥感数据处理时，需要考虑和消除这些影响，以提高数据的可靠性和准确性，从而更好地应用遥感技术进行地表特征和环境变化的研究。

《大气对遥感的影响》参考译文假如地球表面没有大气，所有波段的电磁能就会与地表面相互作用，并传输关于该表面的实际信息。

尽管地球的大气是透明的，但适用于遥感的波段仅占电磁波谱中的一小部分。

衰减较少的光谱段称为大气窗口，即使是在大气窗口，大气的影响有也非常大。

气体、大的气溶胶引起大气的散射、吸收以及放射辐射能。

因此，大气不仅是一个衰减器，同时也是辐射能的来源。

所以，从地面传到高处遥感平台的信息会发生衰减和失真。

大气散射和漫射的辐射能给信号增加了背景噪音。

比如物体与其背景的表观对比度，或者物体的表面颜色会随着距离的变化而变化。

同理，在红外、微波范围测量，地球表面的表观温度随着高度而变化。

离开大气的漫辐射能同样也是地面光照度的来源之一。

在遥感发展的初期，由于对大气的影响几乎不了解，大气的这些复杂影响因子没有被完全考虑。

由此可以看出，大气是遥感中一个重要的、随处存在的棘手因子。

电磁波谱电磁波谱是连续不断的电磁辐射，它的范围从频率最高、波长最短的Γ射线延伸到频率最低、波长最长的无线电波以及可见光。

大致可将电磁波谱分为七个不同的区域：Γ射线、X 射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波。

遥感涉及到电磁波谱中许多部分的能量测量。

卫星传感器中主要利用的是可见光、反射或放射的红外线以及微波。

这些辐射的测量发生在所谓的光谱段。

光谱段定义为电磁波谱中相分离的间隔。

例如，从0.4微米到0.5微米范围即为一个波段。

波长最短部分包括X射线和眼睛所能感知的可见光波段，位于0.39到0.76微米之间。

在这波段内，波长和光的颜色有关：波长最短的是紫光，位于0.39.到0.455微米之间；波长最长的是红光，位于0.620到0.760微米之间。

利用可见波谱的这些终点可区分波长比紫光还短的紫外线以及比红光还长的红外线。

实际上，更长的波长不是红外线，而属于微波和无线电波（上百米）的范畴。

卫星传感器设计来测量特定波谱段的响应，以便能够区分主要的地面物体。

遥感图象大气校正处理综述摘要:大气对遥感图象的处理有很大的影响，大气校正就是指消除大气影响的校正过程。

本文介绍处理遥感图像的大气校正的概念及原理, 对目前常用的大气校正方法做简单概括介绍, 包括辐射传输模型法、黑暗像元法、不变目标法、直方图匹配法等, 分析了各种方法的优缺点, 以及它们各自的使用范围。

关键词: 大气校正遥感图象遥感影像模型1引言航空、航天遥感平台上的传感器接收到的地物信息,由于地球大气的存在而得到衰减,因此,遥感器接收到的地物信息不能真实地反映地表。

同时由于大气的吸收、散射等作用使得遥感器接收到的电磁信息复杂,因而遥感图像的大气辐射校正变得复杂。

随着定量遥感技术迅速发展,特别是利用多传感器、多时相遥感数据进行土地利用和土地覆盖变化监测、全球资源环境分析、气候变化监测等的需要,使得遥感图像大气校正方法的研究越来越受到重视。

[1]何海舰《基于辐射传输模型的遥感图像大气校正方法研究》由于遥感图像成像过程的复杂性，传感器接收到的电磁波能量与目标本身辐射的能量是不一致的。

传感器输出的能量还包含了由于太阳位置和角度条件、大气条件、地形影响和传感器本身的性能等所引起的各种失真，这些失真不是地面目标本身的辐射，因此对图像的使用和理解造成影响，必须加以校正或消除。

而大气校正就是针对大气的散射和吸收引起的辐射误差的一种校正。

大气对阳光和来自目标的辐射产生吸收和散射，消除大气的影响是非常重要的，在图像匹配和变化检测中消除大气影响尤为重要。

消除大气影响的校正过程称为大气校正。

[2]南京师范大学专题《遥感数字图象处理》/dky/nb/page/2000-8-8/2000882012459413.htm总的来说，遥感图像的大气校正方法很多。

如果按照校正后的结果，这些校正方法可以分为2种,绝对大气校正方法和相对大气校正方法。

绝对大气校正方法是将遥感图像的DN(digital number)值转换为地表反射率或地表反射辐亮度的方法。

《遥感原理》试题及答案要点(3-12)《遥感原理》试题三答案要点一、名词解释（20分）1、多波段遥感：探测波段在可见光与近红外波段范围内，再分为若干窄波段来探测目标。

2、维恩位移定律：黑体辐射光谱中最强辐射的波长与黑体的绝对温度成反比。

黑体的温度越高，其曲线的峰顶就越往左移，即往短波方向移动。

3、瑞利散射与米氏散射：前者是指当大气中的粒子直径比波长小得多的时候所发生的大气散射现象。

后者是指气中的粒子直径与波长相当时发生的散射现象。

4、大气窗口；太阳辐射通过大气时，要发生反射、散射、吸收，从而使辐射强度发生衰减。

对传感器而言，某些波段里大气的投射率高，成为遥感的重要探测波段，这些波段就是大气窗口。

5、多源信息复合：遥感信息图遥感信息，以及遥感信息与非遥感信息的复合。

6、空间分辨率与波谱分辨率：像元多代表的地面范围的大小。

后者是传感器在接收目标地物辐射的波谱时，能分辨的最小波长间隔。

7、辐射畸变与辐射校正：图像像元上的亮度直接反映了目标地物的光谱反射率的差异，但也受到其他严肃的影响而发生改变，这一改变的部分就是需要校正的部分，称为辐射畸变。

通过简便的方法，去掉程辐射，使图像的质量得到改善，称为辐射校正。

8、平滑与锐化；图像中某些亮度变化过大的区域，或出现不该有的亮点时，采取的一种减小变化，使亮度平缓或去掉不必要的“燥声”点，有均值平滑和中值滤波两种。

锐化是为了突出图像的边缘、线状目标或某些亮度变化大的部分。

9、多光谱变换；通过函数变换，达到保留主要信息，降低数据量；增强或提取有用信息的目的。

本质是对遥感图像实行线形变换，使多光谱空间的坐标系按照一定的规律进行旋转。

10、监督分类：包括利用训练样本建立判别函数的“学习”过程和把待分像元代入判别函数进行判别的过程。

二、填空题（10分）1、1999年，我国第一颗地球资源遥感卫星（中巴地球资源卫星）在太原卫星发射中心发射成功。

2、陆地卫星的轨道是太阳同步轨道-轨道，其图像覆盖范围约为185-185平方公里。

大气校正的文献综述1大气校正的原因卫星遥感在成像过程中，即太阳辐射到达地表在反射到传感器，由于大气中气体分子的吸收和散射影响，遥感器接收的信息包括地表信息与大气分子信息，使得遥感影像的测量值与实际地物光谱反射信息不同，同种地物由于在不同景影像上表现出不同的光谱信息，增加了遥感信息提取的难度，降低了地表参数定量反演的精度，从而对于实际遥感应用工作产生不可忽视的影响。

大气辐射校正实际上就是去掉大气干扰信息，获得地表真实光谱信息的过程。

2.大气校正的分类到目前为止，遥感图像的大气校正方法很多。

这些校正方法按照校正后的结果可以分为两种：（1）绝对大气校正：将传感器接收到的像元亮度值转换为地表真实反射率的过程（2）相对大气校正：将不同幅遥感影像上的所有像元辐射亮度值变换到同一种大气条件下，使得不同幅遥感影像数据具有可比性。

其结果不考虑地物的实际反射率。

按照校正的过程来分也可分为两种：（1）直接大气校正方法：是指根据大气状况对遥感图像测量值进行调整,以消除大气影响, 进行大气较正。

大气状况可以是标准的模式大气或地面实测资料,也可以是由图像本身进行反演的结果。

（2）间接大气校正方法：对一些遥感常用函数,如NDVI进行重新定义,形成新的函数形式,以减少对大气的依赖。

这种方法不必知道大气各种参数3.大气校正的方法绝对辐射校正模型：（1）6S大气辐射传输模型：是法国大气光学实验室和美国马里兰大学地理系用FORTRAN 语言在5S模型的基础上进行改进完善之后的模型。

该模型模拟了太阳到地表再到传感器整个大气辐射传输过程中的大气对辐射传播的影响，是目前发展比较完善的大气校正模型之一。

模型采用最新近似算法来计算出大气中水汽，臭氧，二氧化碳等气体分子的吸收效应和气溶胶的散射效应，利用逐次散射sos算法计算散射作用以提高精度，相对于5S模型而言，改进了模型的输入参数，与实际大气状况更为接近。

（2）最暗目标法：最暗目标发是在1988年由。

大气透明度的遥感监测与分析方法研究大气透明度是指大气对可见光的传播能力，它直接影响了地面观测的质量和精度。

在现代城市中，大气透明度的监测和分析对于环境保护和人们的健康至关重要。

为了提高大气透明度的监测效果，科学家们研究并应用了各种遥感技术，从而帮助我们更好地了解和改善大气环境。

一种常用的大气透明度遥感监测方法是利用遥感卫星的数据。

卫星携带的设备可以获取地球表面的图像，其中包含了大气透明度的信息。

通过对这些图像进行处理和分析，我们可以得到大气透明度的具体数值。

大气透明度的遥感监测可以使用多种数据来源，例如可见光数据、红外数据和雷达数据等。

其中，可见光数据是最常用的一种。

通过分析可见光数据中的光线衰减情况，我们可以得到大气透明度的情况。

另外，红外数据和雷达数据也可以提供大气透明度的相关信息。

这些数据可以帮助我们更加全面地了解大气透明度的分布特征。

在大气透明度的遥感监测中，数据处理和分析是非常重要的环节。

首先，我们需要对原始数据进行预处理，例如去噪、辐射校正等。

然后，可以根据不同的遥感方法，利用图像处理技术提取大气透明度的特征。

常用的方法包括阈值分割、灰度变换和滤波处理等。

除了遥感卫星数据，气象站点数据也是大气透明度监测的重要数据源。

气象站点通常记录了温度、湿度、风向和风速等气象要素。

这些数据可以用于计算大气透明度的一些影响因素，例如湿度和颗粒物浓度等。

通过对不同地点的气象站点数据进行分析，我们可以得到大气透明度的时空变化规律，为城市布局和污染治理提供科学依据。

在大气透明度的研究中，还有一些新的技术和方法正在被不断探索和应用。

例如，近年来发展起来的无人机遥感技术可以提供更高空间分辨率的大气透明度数据。

另外，人工智能和机器学习等方法也可以用于大气透明度数据的分析与预测。

这些新技术的应用将进一步提高大气透明度监测的精度和效果。

总之，大气透明度的遥感监测和分析方法的研究对于改善城市环境和保护人们的健康具有重要意义。

朱文泉遥感实验大气校正波段运算大气校正是遥感图像处理中必不可少的一环，尤其是对于大气影响较大的遥感数据，正确的大气校正能够提高遥感数据的质量和准确性，从而更好地为地理信息提供支持。

本文将针对大气校正中的波段运算方法进行探讨和分析。

一、大气校正概述大气校正是指通过对遥感图像进行数学处理，消除或减小大气对图像的影响，得到真实反射率的过程。

由于大气层的不均匀性以及大气气溶胶、水汽等分散物质的存在，使得遥感图像接收到地物反射的同时，也受到大气的影响，导致图像中存在大气散射和大气吸收的成分。

因此，必须对影响图像质量的大气成分进行适当的处理，以获得真实的反射率图像。

二、大气校正的方法大气校正的方法多种多样，通常包括大气校正标准方法、辐射传输模型、辐射度量模型、统计方法等。

而其中波段运算是大气校正的一种重要方法，主要通过对遥感图像中的像素值进行波段运算，得到真实反射率。

1.波段运算原理波段运算是指利用遥感图像数据中的不同波段之间的关系，进行数学运算，以减小或消除波段之间的差异，从而得到更准确的反射率。

常见的波段运算方法包括比值法、归一化差异植被指数（NDVI）等。

其基本原理是通过波段之间的比值或差异，减小或消除大气成分对图像的影响，以获得更真实的地物信息。

2.波段运算步骤波段运算通常包括以下几个步骤：首先，需要选择适当的波段组合，通常包括可见光、近红外和短波红外波段；然后，对选定的波段进行数学运算，如比值、归一化等；最后，根据波段运算的结果，进行相关的校正计算，以获得真实的反射率图像。

三、大气校正波段运算实验为了验证波段运算在大气校正中的有效性，我们进行了一组实验。

首先，我们选取了一组包括可见光（VIS）、近红外（NIR）和短波红外（SWIR）波段的遥感图像数据，然后对这些数据进行波段运算，计算得到各个波段之间的比值、归一化差异植被指数等指标。

接着，我们对这些指标进行分析和比较，以验证波段运算在大气校正中的有效性。