遥感地质基础综述课件.ppt
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- 遥感 地质 基础 综述 课件
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1、1遥感地质学资源学院数地所 张洁2参考资料参考资料3主要内容主要内容一一 遥感图像处理二二地质解译标志与遥感图像地学分析方法三三遥感图像地貌解译及其应用四四遥感岩性解译与编图五五遥感构造解译与编图4 1 1 遥感图像处理遥感图像处理o 遥感地质学研究方法遥感地质学研究方法o 遥感物理基础遥感物理基础o 遥感图像类型与特性遥感图像类型与特性o 遥感图像处理方法遥感图像处理方法5 1.1 1.1 研究方法研究方法o 遥感地质学使用的方法,涉及地物波谱测试方遥感地质学使用的方法,涉及地物波谱测试方法、数理统计、模拟试验、模式识别、数字图法、数理统计、模拟试验、模式识别、数字图像处理、像处理、GIS、
2、GPS及地学(包括地质、地理、及地学(包括地质、地理、地貌,地图学等)的有关研究分析方法等。地貌,地图学等)的有关研究分析方法等。图图 1.1 遥感地质工作流程图遥感地质工作流程图7 1.2 1.2 遥感物理基础遥感物理基础o 电磁波谱与电磁辐射电磁波谱与电磁辐射o 太阳辐射及大气对辐射的影响太阳辐射及大气对辐射的影响o 地球的辐射与地物波谱地球的辐射与地物波谱8一一 电磁波谱与电磁辐射电磁波谱与电磁辐射1 1 电磁波电磁波n 电磁波是指在真空或物质中通过传播电磁场的振动电磁波是指在真空或物质中通过传播电磁场的振动而传输电磁能量的波。而传输电磁能量的波。当电磁振荡进入空间时,变化的磁场激发了涡
3、当电磁振荡进入空间时,变化的磁场激发了涡旋电场,变化的电场激发了涡旋磁场,使电磁振荡旋电场,变化的电场激发了涡旋磁场,使电磁振荡在空间传播,形成电磁波,也称电磁辐射在空间传播,形成电磁波,也称电磁辐射.n 在真空以光速传播在真空以光速传播n 电磁辐射具有波粒二象性电磁辐射具有波粒二象性 9一一 电磁波谱与电磁辐射电磁波谱与电磁辐射2 电磁波谱电磁波谱 按照电磁波在真空中传播的波长或频率递增或递按照电磁波在真空中传播的波长或频率递增或递减排列形成的一个连续谱带(图减排列形成的一个连续谱带(图1.2)1.2)。电磁波的波段从波长短的一侧开始,电磁波的波段从波长短的一侧开始,依次为:依次为:射线射线
4、X X射线射线紫外线紫外线可见光可见光红外线红外线无线电波无线电波。图图 1.2 1.2 电磁波谱电磁波谱112.2.电磁波谱电磁波谱 目前,遥感所使用的电磁波的波段有:目前,遥感所使用的电磁波的波段有:v紫外线:紫外线:波长范围为波长范围为0.010.010.38m0.38m,太阳光谱中,只,太阳光谱中,只有有0.30.30.38m0.38m波长的光到达地面,对油污染敏感,波长的光到达地面,对油污染敏感,但探测高度在但探测高度在2000 m2000 m以下。以下。v可见光:可见光:波长范围为波长范围为0.380.380.76m0.76m,人眼对可见光有,人眼对可见光有敏锐的感觉,是遥感技术应
5、用中的重要波段。敏锐的感觉,是遥感技术应用中的重要波段。v红外线:红外线:波长范围为波长范围为0.760.761000m1000m,根据性质分为近,根据性质分为近红外、中红外、远红外和超远红外。红外、中红外、远红外和超远红外。v微波:微波:波长范围为波长范围为1 mm1 mm1 m1 m,穿透性好,不受云雾的,穿透性好,不受云雾的影响。影响。一一 电磁波谱与电磁辐射电磁波谱与电磁辐射12一一 电磁波谱与电磁辐射电磁波谱与电磁辐射3 电磁辐射的度量电磁辐射的度量辐射能量辐射能量(W W):电磁辐射的能量,单位:):电磁辐射的能量,单位:J J辐射通量辐射通量():单位时间内通过某一面积的辐射):
6、单位时间内通过某一面积的辐射能量,能量,=dw/dt=dw/dt,单位是,单位是w w辐射通量密度辐射通量密度(E E):单位时间通过单位面积上的辐):单位时间通过单位面积上的辐射能量,射能量,E=d/dsE=d/ds,单位:,单位:w/m2w/m2,S S为面积为面积辐照度辐照度(I I):被辐射物体表面单位面积上的辐射通):被辐射物体表面单位面积上的辐射通量,量,I=E=d/dsI=E=d/ds,单位:,单位:w/m2w/m2,S S为面积为面积辐射出射度辐射出射度(M M):辐射源物体表面单位面积上的):辐射源物体表面单位面积上的辐射通量,辐射通量,M=E=d/dsM=E=d/ds,单位
7、:,单位:w/m2w/m2,S S为面积为面积辐射亮度辐射亮度(L L):):辐射源在某一方向,辐射源在某一方向,单位投影表面,单位投影表面,单位立体角内的辐射通量。单位立体角内的辐射通量。13一一 电磁波谱与电磁辐射电磁波谱与电磁辐射4 绝对黑体及辐射规律绝对黑体及辐射规律对任何波长的电磁辐射全部吸收的物体。对任何波长的电磁辐射全部吸收的物体。黑体吸收系数黑体吸收系数(,T T)=100%=100%黑体反射系数黑体反射系数(,T T)=0%=0%普朗克公式普朗克公式斯忒藩斯忒藩-玻尔兹曼定律玻尔兹曼定律维恩位移定律维恩位移定律自然界中黑体辐射是不存在,一般地物辐射能量总要自然界中黑体辐射是不
8、存在,一般地物辐射能量总要比黑体辐射能量小。如果利用黑体辐射有关公式,则比黑体辐射能量小。如果利用黑体辐射有关公式,则需要增加一个因子,那就是发射率(比辐射率)。需要增加一个因子,那就是发射率(比辐射率)。依据发射率与波长的关系,将地物分为三种类型:黑依据发射率与波长的关系,将地物分为三种类型:黑体、灰体、选择性发射体。体、灰体、选择性发射体。14二二 太阳辐射及大气对辐射的影响太阳辐射及大气对辐射的影响太阳是被动遥感主要的辐射源,又叫太阳光。太阳是被动遥感主要的辐射源,又叫太阳光。o 1 1 太阳辐射太阳辐射 太阳的光谱通常指光球产生的光谱,光球发射太阳的光谱通常指光球产生的光谱,光球发射的
9、能量集中在可见光波段(图的能量集中在可见光波段(图1.3)1.3)。图图1.3 1.3 太阳辐照太阳辐照度分布曲线度分布曲线15二二 太阳辐射及大气对辐射的影响太阳辐射及大气对辐射的影响大气吸收减弱大气吸收减弱大气散射减弱大气散射减弱云层反射减弱云层反射减弱大气折射变向大气折射变向地物吸收减弱地物吸收减弱传感器传感器太阳辐射太阳辐射地物地物地物漫反射减弱地物漫反射减弱地物镜面反射减弱地物镜面反射减弱2 2 大气对辐射的影响大气对辐射的影响16二二 太阳辐射及大气对辐射的影响太阳辐射及大气对辐射的影响3 大气窗口大气窗口o 电磁波通过大气层时较少被反射,吸收和散射的,透射率较电磁波通过大气层时较
10、少被反射,吸收和散射的,透射率较高的波段称为高的波段称为大气窗口大气窗口。大气窗口大气窗口波段波段透射率透射率/%/%应用举例应用举例紫外可见光紫外可见光近红外近红外0.30.31.3 m1.3 m9090TM1-4TM1-4、SPOTSPOT的的HRVHRV近红外近红外1.51.51.8 m1.8 m8080TM5TM5近近-中红外中红外2.02.03.5 m3.5 m8080TM7TM7中红外中红外3.53.55.5 m5.5 m3.4-4.2m3.4-4.2m为为90%90%4.6-4.9m4.6-4.9m为为 50-60%50-60%NOAANOAA的的AVHRRAVHRR远红外远红外
11、8 814 m14 m60607070TM6TM6微波微波0.80.82.5cm2.5cm100100RadarsatRadarsat17三 地球的辐射与地物波谱地球的辐射与地物波谱图图1.5 太阳与地表辐射的电磁波谱太阳与地表辐射的电磁波谱18三 地球的辐射与地物波谱地球的辐射与地物波谱1 1 地球的辐射源地球的辐射源 在在0.30.32.5m2.5m波段(主要在可见光和近红外波段),地波段(主要在可见光和近红外波段),地表以反射太阳辐射为主,表以反射太阳辐射为主,地球自身的辐射可以忽略。即地球自身的辐射可以忽略。即在该波段范围内,对地观测遥感主要以太阳的短波辐射在该波段范围内,对地观测遥感
12、主要以太阳的短波辐射对地表进行探测和成像。对地表进行探测和成像。在在2.52.56.0m6.0m波段(主要在中红外波段),地表反射太波段(主要在中红外波段),地表反射太阳辐射和地球自身的热辐射均为被动遥感的辐射源。阳辐射和地球自身的热辐射均为被动遥感的辐射源。在在6.0m6.0m以上的热红外波段,以地球自身的热辐射为主以上的热红外波段,以地球自身的热辐射为主,地表反射太阳辐射可以忽略。地表反射太阳辐射可以忽略。19三 地球的辐射与地物波谱地球的辐射与地物波谱o 2 地物波谱 地物波谱:地物波谱:地物的电磁波响应特性随电磁波长改变地物的电磁波响应特性随电磁波长改变而变化的规律,称为地表物体波谱,
13、简称地物波谱。而变化的规律,称为地表物体波谱,简称地物波谱。地物波谱特性地物波谱特性是电磁辐射与地物相互作用的一种表是电磁辐射与地物相互作用的一种表现。现。地物波谱的作用:地物波谱的作用:不同类型的地物,其电磁波响应不同类型的地物,其电磁波响应的特性不同,因此地物波谱特征是遥感识别地物的的特性不同,因此地物波谱特征是遥感识别地物的基础。基础。不同电磁波段中地物波谱特性不同电磁波段中地物波谱特性 地物反射波谱:地物反射波谱:是研究可见光至近红外波段上地物是研究可见光至近红外波段上地物反射率随波长的变化规律。反射率随波长的变化规律。可见光和近红外波段:可见光和近红外波段:主要表现地物主要表现地物反
14、射作用和地物的吸收作用。反射作用和地物的吸收作用。热红外波段:热红外波段:主要表现地物热辐射作主要表现地物热辐射作用。用。微波波段:微波波段:主动遥感利用地物后向散主动遥感利用地物后向散射;被动遥感利用地物微波辐射。射;被动遥感利用地物微波辐射。地物反射波谱曲线除随不同地物地物反射波谱曲线除随不同地物(反反射率射率)不同外,同种地物在不同内部不同外,同种地物在不同内部结构和外部条件下形态表现结构和外部条件下形态表现(反射率反射率)也不同。一般来说,地物反射率随也不同。一般来说,地物反射率随波长变化有规律可循,从而为遥感波长变化有规律可循,从而为遥感影像的判读提供依据。影像的判读提供依据。20植
15、物的光谱曲线叶绿素吸收叶绿素吸收水分吸收水分吸收叶片色素叶片色素细胞结构细胞结构含水量含水量控制叶片控制叶片反射率的反射率的主要因素主要因素主要吸收主要吸收带带21不同植被类型的光谱曲线比较识别植被的识别植被的理想波段理想波段22三种不同类型土壤在干燥环境下的光谱曲线23叶绿素含量不同时水体的光谱曲线24岩石的光谱曲线25 1.3 1.3 遥感图像类型与特性遥感图像类型与特性o 遥感平台遥感平台o 摄影成像摄影成像o 扫描成像扫描成像o 微波遥感与成像微波遥感与成像o 遥感图像的特征遥感图像的特征26一一 遥感平台遥感平台o 遥感平台(遥感平台(platformplatform)是搭载传感器的
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