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遥感常用大气窗口各自特点

发布时间:2019-09-22 00:35 来源:未知 编辑:admin

  大气窗口是指太阳辐射通过大气层未被反射、吸收和散射的那些透射率高的光辐射波段范围。太阳光在穿过大气层时,会受到大气层对太阳光的吸收和散射影响,因而使透过大气层的太阳光能量受到衰减。但是大气层对太阳光的吸收和散射影响随太阳光的波长而变化。通常把太阳光透过大气层时透过率较高的光谱段称为大气窗口。大气窗口的光谱段主要有:微波波段(300~1GHz),热红外波段(8~14um),中红外波段(3.5~4um),可见光和近红外波段(0.4~2.5um)。

  指天体辐射中能穿透大气的一些波段。由于地球大气中的各种粒子对辐射的吸收和反射,只有某些波段范围内的天体辐射才能到达地面。按所属范围不同分为光学窗口、红外窗口和射电窗口。

  ①光学窗口 可见光波长约3000~7000埃。波长短于3000埃的天体紫外辐射,在地面上几乎观测不到,因为2000~3000埃的紫外辐射被大气中的臭氧层吸收,只能穿透到约50公里高度处;1000~2000埃的远紫外辐射被氧分子吸收,只能到达约100公里的高度;而大气中的氧原子、氧分子、氮原子、氮分子则吸收了波长短于1000埃的辐射。3000~7000埃的辐射受到的选择吸收很小,主要因大气散射而减弱。

  ②红外窗口 水汽分子是红外辐射的主要吸收体。较强的水汽吸收带位于0.71~0.735μ(微米),0.81~0.84μ,0.89~0.99μ,1.07~1.20μ,1.3~1.5μ,1.7~2.0μ,2.4~3.3μ,4.8~8.0μ。在13.5~17μ处出现二氧化碳的吸收带。这些吸收带间的空隙形成一些红外窗口。其中最宽的红外窗口在8~13μ处(9.5μ附近有臭氧的吸收带)。17~22μ是半透明窗口。22μ以后直到1毫米波长处,由于水汽的严重吸收,对地面的观测者来说完全不透明。但在海拔高、空气干燥的地方,24.5~42μ的辐射透过率达30~60%。在海拔3.5公里高度处,能观测到330~380μ、420~490μ、580~670μ(透过率约30%)的辐射,也能观测到670~780μ(约70%)和800~910μ(约85%)的辐射。

  ③射电窗口 这个波段的上界变化于15~200米之间,视电离层的密度、观测点的地理位置和太阳活动的情况而定(见大气射电窗)。

  由于大气对电磁波散射和吸收等因素的影响,使一部分波段的太阳辐射在大气层中的透过率很小或根本无法通过。电磁波辐射在大气传输中透过率较高的波段称为大气窗口。为了利用地面目标反射或辐射的电磁波信息成像,遥感中对地物特性进行探测的电磁波“通道”应选择在大气窗口内。目前在遥感中使用的一些大气窗口为:

  1、0.3~1.155μm,包括部分紫外光、全部可见光和部分近红外,即紫外、可见光、近红外波段。这一波段是摄影成像的最佳波段,也是许多卫星遥感器扫描成像的常用波段。比如,Landsat卫星的TM的1~4波段;SPOT卫星的HRV波段等。其中:0.3~0.4μm,透过率约为70%;0.4~0.7μm,透过率大于95%;0.7~1.1μm,透过率约为80%。

  2、1.4~1.9μm,近红外窗口,透过率为60%~95%,其中1.55~1.75μm透过率较高。该波段在白天日照条件好的时候扫描成像常用这些波段。比如,TM的5、7b波段等用以探测植物含水量以及云、雪或用于地质制图等。

  4、3.5~5.0μm,中红外窗口,透过率为60%~70%。该波段物体的热辐射较强。这一区间除了地面物体反射太阳辐射外,地面物体自身也有长波辐射。比如,NOVV卫星的AVHRR遥感器用3.55~3.93μm探测海面温度,获得昼夜云图。

  5、8.0~14.0μm,热红外窗口,透过率约80%。主要来自物体热辐射的能量,适于夜间成像,测量探测目标的地物温度。

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