大气对遥感卫星图像品质的影响分析
大气和环境对遥感的影响
结论
1. 太阳辐射衰减的原因是什么？ 2. 在可见光和近红外波段，大气最主要的散
射作用是什么？
3. 无云的晴天，天空为什么呈现蓝色？
4. 朝霞和夕阳为什么都偏橘红色？
5. 微波为什么具有极强的穿透云层的作用？ 6. 为什么在选择遥感工作波段时，要考虑大
气层的散射和吸收作用？
五、环境对地物光谱特性的影响
1. 地物的物理性状 2. 光源的辐射强度：纬度与海拔高度 3. 季节：太阳高度不同 4. 探测时间：时间不同，反射率不同。
5. 气象条件
▪ Rayleigh scatter is one of the principal causes of haze in imagery. Visually haze diminishes the crispness or contrast of an image.
Relationship between path length of EM radiation and the level of atmospheric scatter
▪ This normally involves absorption of energy at a given wavelength.
▪ The most efficient absorbers of solar radiation in this regard are:
– Water Vapour – Carbon Dioxide – Ozone
大气和环境对遥感的影响
• 大气的成分和结构 • 大气对太阳辐射的影响 • 大气窗口 • 环境对地物光谱特性的影响
一、大气的成分
• 大气的传输特性：大气对电磁波的吸收、散射 和透射的特性。这种特性与波长和大气的成分 有关。
大气和环境对遥感的影响
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。
大气和环境对遥感的影响
1.
2. 3. 4. 5.
遥感原理
三、大气对太阳辐射的影响
• 太阳辐射的衰减过程：30%被云层反射回；17%被
大气吸收；22%被大气散射；31%到达地面。（图2-3）
• 大气的透射率公式：透射率与路程、大气的吸收、
散射有关。
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遥感原理
二、大气的结构
•
大气的垂直分层：对流层、 平流层、中气层、热层和 大气外层。 对流层 ：航空遥感活动 区。遥感侧重研究电磁波 在该层内的传输特性。 平流层：较为微弱。 中气层：温度随高度增加 而递减。 热层：增温层。电离层。 卫星的运行空间。 大气外层：1000公里以外 的星际空间。
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Scattering
Atmospheric scattering is the unpredictable diffusion of radiation by particles in the atmosphere. Three types of scattering can be distinguished, depending on the relationship between the diameter of the scattering particle (a) and the wavelength (a of the radiation (λ). (λ
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遥感原理
四、大气窗口
1、大气窗口：通过大气而较少被反射、吸收或 散射的投射率较高的电磁辐射波段。 • 大气窗口是选择遥感工作波段的重要依据。 • 常见的大气窗口：
大气气溶胶光学厚度对天基光学遥感系统成像品质的影响
大气气溶胶特性对光学遥感系统成像质量 的影响 ， 可 以 用大气光学传递 函数进行研究 ，以分析 大气 气溶胶光学 特性 与大气气溶胶传递 函数 的关 系。本 工作拟 采用 ＭＩ Ｅ散射理 论， 分析大气气溶胶光学厚度影 响下 的大气 消光作 用 ， 建立 大气气溶 胶点 扩散 函数 （ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｓ ｐ ｒ ｅ ａ ｄ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ，Ｐ Ｓ Ｆ ） 。评价 其对遥感 器成像过程的大气模糊 效应 ， 进而分 析大气气溶胶
道却少之又少 。
随着 国家对 空 间数 据 的强烈 需求及 航 天技 术 的飞速 发 展， 遥感数 据的应用领域不断拓宽 ，光学遥 感卫 星受到 了前 所未有 的发展机遇 。随之而来 ， 对 光学遥感 卫星 数据 的质量 也提 出了更高 的要 求 。过 去 以定性 为 主 的遥感 数 据应 用方
致 图像质量降低主要原因之一是气溶胶混浊介质 引起 的前 向光 散射 。 根据气 溶胶辐射 特性 ， 利用混 浊介质 辐射传 输方程 ， 推导 了包含气溶胶光学特性 的大气 点扩散函数模 型 。 根据此模型 ，定量 化分 析与评价其对光
学 遥感 器成像的大气模糊效应 。 研究发 现气 溶胶 介质除了对遥感器成像 过程 中大气透过率能量衰减影 响外 ， 更 重要 的是 由于散射对成像质量产生退 化作用 ， 大气 气溶胶 光学 厚度 的增加使 得气溶 胶散 射强度 的增 强 ，
收稿 日期 ：２ ０ １ ３ — ０ ５ — ２ ９ 。修订 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ７ — ２ ８
感 系统成像 时 ， 大气对遥感器成像图像的模糊效果 强烈依赖
基金项 目： 国家 自 然科 学基金项 目（ ４ １ １ ０ ５ ０ １ ７ ） 资助
大气对可见光波段遥感图像影响因素的分析
与太 阳天顶角 ０ 有关． 在忽略大气损失 的情况下 ， 可近似认为
地 面辐 照 度 Ｅ与ｃｓ 正 比 ． ｏ０成
Ｅ ｅｓ０Ｅ Ｉ ＝ ｏｓ ・ｏ Ｄ （） １
是太阳常数 ， 一个 描述太 阳辐射能流的物理量．是太 阳光 ０ 线入射方 向与天顶方向的夹角． Ｄ是以 日地平均距 离为单位
一
其探测 波段在 ｌ ｍ～ ｍ之间 ； ｍ ｌ 多光谱 遥感 ， 其探测波段在可 见光与红外波段范围之内． 其中， 可见光段是传统航空摄影侦 察和航空摄影测绘 中最常用的工作波段 ． 因感光胶片 的感色 范 围正好在这个波长范围 ， 故可得到具有很 高地 面分辨率 和 判读与地图制图性能的黑 白全色或彩色影像． 因受太 阳光 但 照条件的极大限制 ，加 之红 外摄影和多波段遥 感的相继 出
气 是遥 感 中一 个 重要 的 、 随处 存 在 的 棘 手 因子 ． 太 阳辐 射 透 过 地 球 的大 气 “ 衣 ” 达地 表 ， 到 达 地 表 外 到 在 的 过 程 中部 分波 段 能 量 不 易 通 过 ，而 有 些 波 段 能 量 容 易 通
１ ． ２大气 的主 要成 分
（ ） 洁 大 气 最 主 要 的 成 分 是 为 氮 、 、 约 占 大 气 的 １干 氧 氩
９ ．％， ９ ９ 其他气体 ， 如二氧化碳等总量约 占 ０ ５ ． ％ ０
在 ０３ ０３ ｕ 之 间 ； 见光 遥 感 ， 探 测 波段 在 ０３ ～ ． ｕ ． ． ｍ ～ ８ 可 其 ．８ ０ ６ ｍ ７ 之 间 ； 外 遥 感 ， 探 测 波 段 在 ０７ ～ ４ ｍ 之 间 ； 波 遥 感 ， 红 其 ． １ｕ ６ 微
的太 阳辐射与地表 相互作用或吸收 、 散射和 反射 ， 中地 表 其 反射 能携带地表信息经过大气传播被遥感器接收成像 ， 但此
遥感卫星影像数据在什么情况下需要做大气校正？
北京揽宇方圆信息技术有限公司遥感卫星影像数据在什么情况下需要做大气校正？经常会遇到这样的问题：什么情况需要做大气校正产生？这个问题取决于传感器和应用目标，总的来说，如果要做光谱分析，那么大气校正是必须要做的。
本文对于在什么情况下选择什么样的大气校正方法，给出了一些依据。
大气校正是指传感器最终测得的地面目标的总辐射亮度并不是地表真实反射率的反映，其中包含了由大气吸收，尤其是散射作用造成的辐射量误差。
大气校正就是消除这些由大气影响所造成的辐射误差，反演地物真实的表面反射率的过程。
大气校正处理是去除云和气溶胶等对数据的影响，得到地表真实的反射率的过程，其结果就是地表反射率，可用于光谱特征分析。
与地表反射率这个概念相对应的，还有一个表观反射率。
表观反射率是指大气层顶的反射率，这是辐射定标的结果之一，它是由地表反射率和大气反射率组成的，表观反射率数据经过大气校正后得到地表反射率。
下图是wv3数据，都是0-1区间的反射率，1%线性拉伸显示，左图是表观反射率，右图是地表反射率。
在RGB真彩色合成的显示下，两个图看起来非常相似，但是查看同一个像元在表观反射率图像和地表反射率图像的光谱曲线，发现差异非常明显，地表反射率的植被像元光谱曲线在红边波段（700nm附近）有跟高的反射率，斜率更大，更能反应出健康植被的特点。
这说明做大气校正是非常重要的。
地物分类和变化监测一般来说，做非监督分类或者是变化监测，大气校正不是必须要做的，Chinsu et al.(2015)的研究表明大气校正不会提高土地利用分类的精度。
Song et al.(2011)做了更详细的阐述，如果要做非监督分类或土地利用变化监测，不用做大气校正。
对于使用训练样本的监督分类，当一个时相或区域的训练样本要用于另一个时相或区域时，这种情况下，需要做大气校正，不过用暗像元法就足够了。
如果要用标准光谱库文件作为端元或训练样本，进行光谱分析制图或监督分类，一般是需要做大气校正的，因为光谱库的数据都是地表反射率。
遥感大气效应及其纠正
4 0 0 P(cos)sindd 1
得到瑞利散射的相函数为：
P(cos) 3 (1 cos2 ) 4
上式仅与入射方向与出射方向夹角的余弦有关。
旋转对称，前后对称
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气溶胶消光
气溶胶尺度通常大于光学遥感中入射辐射的波 长或与其相同，此时散射作用只能用米氏(Mie) 散射理论表达。米氏散射同样针对均匀各向同 性的球粒子，且满足远场理论。
实际应用中，任何类型气溶胶都是多种类型粒 子的组合。与光学厚度一样，气溶胶散射相函 数与气溶胶类型密切相关，粒子尺度谱、折射 率等都会对其产生影响，得不到明确的表达式。 因此经常采用半经验公式。
同一种气溶胶类型具有大致一致的光学参数
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一个常用的气溶胶散射相函数公式为HenyeyGreenstein模型。
零次散射近似的成立与否取决于大气状况、波长、天顶角
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在公式
(s,
v,
s
v)
Tg(s,
v)r
a
T(s
)T(v)
1
s Ss
中，特殊气体吸收所构成的透射率Tg(θs,θv)与散 射无关，可以简单表示为与分子吸收光学厚度有
关的比尔定律（只考虑臭氧和水汽）：
大气辐射传输方程大气辐射传输方程77精选ppt课件第一节第一节大气光学特征大气光学特征第二节第二节遥感数据中的大气影响遥感数据中的大气影响第三节第三节遥感大气纠正遥感大气纠正国科大暑期课201320137绪论绪论精选ppt课件10大气效应及其纠正的主要工作大气效应及其纠正的主要工作在地表遥感中大气影响是噪声在地表遥感中大气影响是噪声消除消除大气对遥感影像电磁波特征的影响恢复其大气对遥感影像电磁波特征的影响恢复其在地球表层的本来面目在地球表层的本来面目就成为定量遥就成为定量遥感不可回避的问题感不可回避的问题另一方面由于传感器接收的信号中带有大另一方面由于传感器接收的信号中带有大气的特征信息因此可从中反演我们特殊关气的特征信息因此可从中反演我们特殊关注的一些大气特征参数注的一些大气特征参数依据遥感图像直接或间接获得的大气参数依据遥感图像直接或间接获得的大气参数向上向下的大气遥感向上向下的大气遥感115精选ppt课件11大气成分大气成分compositioncomposition大气中包括大气中包括3类物质
遥感原理大气吸收的应用
遥感原理大气吸收的应用概述在遥感技术中，大气吸收是一个重要的考虑因素。
大气吸收可以影响到遥感图像的质量和解释。
本文将讨论遥感原理中大气吸收的应用。
大气吸收对遥感图像的影响大气中的分子和气体对可见光、红外线以及其他电磁波段具有吸收作用。
这些吸收现象会导致遥感图像中的信息丢失或失真。
因此，为了正确解释和分析遥感图像，必须考虑大气吸收的影响。
以下是大气吸收对不同电磁波段的影响： - 可见光波段：大气吸收对可见光影响较小，因此可见光图像的质量相对较高。
- 红外线波段：在红外线波段，大气吸收较大，因此红外图像中某些细节可能会丢失。
不同红外波段的大气吸收情况不同，需要根据具体情况进行分析。
- 微波波段：大气对微波的吸收较小，微波图像通常相对清晰。
大气吸收的应用虽然大气吸收对遥感图像有负面影响，但在一些应用中，却可以利用大气吸收来获得特定的信息。
以下是大气吸收在遥感中的应用： 1. 大气校正：大气校正是将遥感图像中的大气吸收效应去除，从而恢复原始地物信息的过程。
通过分析大气吸收的特性，可以根据不同波段的反射率差异进行大气校正，得到准确的地物反射率。
2. 大气遥感：大气本身也可以成为遥感的研究对象。
通过分析大气吸收的谱线，可以获取大气中的各种气体浓度信息，从而研究大气成分、气候变化等。
3. 大气纠正：在遥感图像中，大气吸收也会引起云层遮挡和地物边界不清晰等问题。
通过对大气吸收进行估计和纠正，可以提高图像的质量和解释性。
大气吸收的研究方法为了准确分析和应用大气吸收，研究人员采用了多种方法来模拟和测量大气的吸收效应。
以下是一些常见的大气吸收研究方法： - 模型模拟：研究人员通过建立大气吸收模型来模拟不同波段的大气吸收情况。
这些模型通常基于大气成分和光学性质的物理模型。
- 地面观测：地面观测是一种直接测量大气吸收效应的方法。
研究人员通过使用光谱仪等设备在地面上测量大气的光学性质，从而推断出大气吸收的情况。
- 卫星观测：卫星遥感技术可以提供全球范围的大气吸收信息。
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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。
这些处理方法能够从多个角度来考虑大气因素的影响，同时确保图像质量的准确性和可视化效果。
另外，精确定位观测角度与大气的沟通是提高遥感卫星图像品质的一种方法。
通过监控大气的物理和化学特性，可以更好地了解并控制遥感卫星图像的成像参数和参数设置。
此外，还需要定期对遥感卫星进行校准和修改成像参数，以确保图像质量的稳定性和可靠性。
最后，在遥感卫星图像的应用中，还应结合其他技术手段和领域的专业知识，从多个角度对图像进行分析和解释。
例如，可以使用计算机视觉和计算机图形学技术对图像进行分析、分类和识别，还可以使用统计分析、机器学习等方法进行图像处理和解释。
总之，大气是遥感卫星图像品质的一个重要因素。
尽管大气因素会对遥感卫星图像的质量产生影响，但通过使用先进的技术和方法，可以降低其影响。
未来，应继续探索和发展创新和适用的技术和方法，以提高遥感卫星图像品质的可靠性和准确性，并促进遥感技术在各领域的广泛应用。
除了前面介绍的技术手段，还有一些其他措施可以帮助降低大气对遥感卫星图像品质的影响。
其中，大气校正技术是一种重要的方法，它可以消除大气对图像的干扰，使得图像更加真实和可靠。
一般而言，大气校正技术依赖于气象和空气光学模型，通过计算大气造成的光学扰动并对图像进行纠正，从而得到准确的遥感数据。
常见的大气校正方法包括标志地反演、辐射转移模型等。
此外，为了提高遥感卫星图像品质的稳定性和可靠性，还需要加强数据质量控制和数据存档管理。
在数据获取和处理过程中，需要使用标准化的方法和流程，确保数据质量的一致性和可维护性。
同时，还需要建立完备的数据存档和管理系统，保证数据能够长期保存、查询和使用。
这不仅有利于后续研究和应用，还能够对未来的环境监测、资源调查、灾害预警等方面提供有力支持。
除此之外，需要明确的是，大气对遥感卫星图像品质影响的具体情况取决于多种因素，如大气成分、大气气压、云量、季节和地理位置等。
在使用遥感卫星图像进行分析和应用时，必须考虑这些因素的影响，并在数据处理和分析中加以充分考虑和纠正。
这也是提高遥感卫星图像品质的重要方法。
综上所述，大气因素对遥感卫星图像品质的影响是一个复杂而
多样化的问题。
为了有效地降低其影响，需要运用多种技术和方法，并加强数据质量控制和管理。
随着遥感技术不断发展和完善，相信将会有更多的创新措施和解决方案出现，为遥感应用和地球科学研究带来新的突破和提升。
遥感卫星图像品质受到大气因素的影响。
大气成分、大气气压、云量、季节和地理位置等都会影响遥感卫星图像品质，导致图像噪声、失真及信息不完整。
为了降低大气因素对遥感卫星图像品质的影响，需要采取多种技术手段来处理，比如去除云层、噪声滤波以及大气校正等，以及加强数据质量控制和数据存档管理。
在使用遥感卫星图像进行分析和应用时，必须考虑多种因素的影响，并加以纠正。
随着遥感技术不断发展和完善，相信将会有更多的创新措施和解决方案出现，为遥感应用和地球科学研究带来新的突破和提升。
提高遥感卫星图像品质可以为环境监测、资源调查、灾害预警等方面提供更准确的数据，对未来的科学研究和社会发展也有着重要的意义。