基本概念反照率
5-地物反射特性
图 气态H2O的3个基频振动模式
图 H2O的3个基频振动模式
图 液态H2O的3个基频振动模式
H2O
成因 υ υ υ
2 1 3
气态 2.74 2.66
3
液态 3.05 2.87 1.93
固态 3.17 2.96 2.02
+υ
1.875
υ 1+υ
3
1.94
2υ
3 3
1.38 1.14
1.45 1.21
图 光谱线型及位置的变化与水分子倍频2ν3和合频ν3十ν2有关。
2、研究地物波谱特性意义
(1) 遥感器的波段选择、定标、校验和评价
遥感器的最佳波段选择是地物波谱研究中的最基本的任务，是遥感器设计成功与否的关 键之一；详细的地物波谱信息及相关的地面周围环境实况资源可直接用作遥感器设计依据， 1 植被叶绿素吸收 250 0.620-0.670(红) 通过在规范化的地物波谱工作配合下的模拟试验及结果分析，就可以得到所要求的各种设 计参数；已研制成功的遥感器或其模拟样机的性能是否改变，应用效果如何的校验和评价 2 云和植被覆盖变换 250 0.841-0.876 也离不开准确详细的地物波谱数据。 (2) 建立地物波谱与遥感数据的关系 3 500 0.459-0.479（蓝） 土壤植被差异 对遥感数据和地物波谱数据定量化相关关系的研究，有助于建立遥感图像判读标志及波 谱数据和图像的色度学关系，并为计算机处理和分析提供方法和依据。 4 500 0.545-0.565（绿） 绿色植被 (3) 相关信息和波谱数据关系的研究，扩大应用范围 地物波谱数据和气象资料、生物学参量、岩石的矿物成分、土壤水分、人工目标等关系 5 500 1.230-0-1.250 叶面/树冠差异 的研究深入，探索地物波谱特性及遥感应用研究的新领域 (4) 建立地物波谱应用模式 6 500 1.628-1.652 雪/云差异 根据地物的波谱特性，研究分析地物的性质、状况和属性是遥感地物波谱研究的宗旨； 有效地分析和识别地物，区别目标和背景的特征，发展地物和波谱分析模型。 7 陆地和云的性质 500 2.105-2.155 （5）不同波谱段的地物波谱特性的综合研究 由地物波谱特性可知，不同的波段内，地物波谱将显示不同的特性。开展可见－近红 外－中红外－热红外波段以及微波区的综合研究，从而拓宽和加深不同平台遥感信息复合 的研究及应用。
遥感科学-复习思考题
“遥感科学”复习思考题
1.掌握遥感的概念及基本过程。
2.了解假彩色图像合成的原理。
3.了解遥感技术的发展特点和趋势。
4.掌握遥感应用的基本步骤。
5.掌握辐射出射度、辐射亮度的概念。
6.了解黑体的概念及黑体辐射的三大定律。
7.散射的概念及大气散射作用对遥感的影响。
8.反射率、反照率、朗伯体、、大气窗口、植被指数的概念。
9.理解遥感数据的空间、光谱、时间、辐射分辨率及其在遥感应用上的意义。
10.掌握植被、水体的反射波谱特征及其影响因素。
11.理解地物光谱特性的‘时间效应’与‘空间效应’及其对遥感应用的意义。
12.掌握遥感真实性检验的概念和意义。
13.了解地面、航空、航天遥感的作用。
14.比辐射率的概念及主要影响因素。
15.掌握雷达遥感主要特点（与光学遥感相比）。
16.掌握光学传感器定标的概念、意义。
17.理解定标的基本原理和基本方法。
18.掌握遥感图像大气纠正的概念、目的和意义。
19.了解大气校正的基本方法。
光学中的镜像与放大率公式整理
光学中的镜像与放大率公式整理在光学领域中，镜像和放大率公式是非常重要的概念。
镜像指的是光线经过反射或折射后，在物体的对称面上形成的像。
放大率则是描述物体像的大小与物体自身大小之间的关系。
本文将对光学中的镜像与放大率公式进行整理和阐述。
一、平面镜中的镜像与放大率公式平面镜是光学实验中常见的元件之一。
当光线正射入平面镜时，根据反射定律，光线将按照与镜面的入射角等大、入射角与反射角之间的关系，反射出去。
所形成的像与物体在镜面上的位置关系如下图所示：【插入图片】根据图中所示，我们可以得出以下结论：1. 物体与像的位置关系：平面镜是对称的，所以物体与像的位置关系是关于镜面对称的。
2. 物体与像的距离关系：物体与像的距离相等。
具体而言，物体的距离称为物距（o），像的距离称为像距（i）。
3. 物体与像的尺寸关系：物体与像的尺寸相等。
具体而言，物体的高度称为物高（h），像的高度称为像高（h'）。
根据以上结论，我们可以得出平面镜中的放大率公式为：放大率（M）= 像高（h'）/物高（h）= 像距（i）/物距（o）二、凸透镜中的镜像与放大率公式凸透镜是另一种广泛应用于光学领域的光学元件。
对于凸透镜来说，物体与像的位置关系与平面镜有所不同。
具体而言，我们可以得到以下结论：1. 物体与像的位置关系：在凸透镜上，物体与像的位置关系不再是对称的，而是根据物体与镜片的相对位置而定。
2. 物体与像的距离关系：物体与像的距离有可能相等，也有可能不等。
具体而言，物体的距离称为物距（o），像的距离称为像距（i）。
3. 物体与像的尺寸关系：物体与像的尺寸不一定相等，会发生放大或缩小的现象。
具体而言，物体的高度称为物高（h），像的高度称为像高（h'）。
根据以上结论，我们可以得出凸透镜中的放大率公式为：放大率（M）= 像高（h'）/物高（h）= 像距（i）/物距（o）除了平面镜和凸透镜，还有其他类型的镜头和透镜。
辐射定标
辐射定标（像元亮度值，辐射亮度/亮温）、表观反射率、地表反射率、反照率、比辐射率(转)(2012-11-28 13:58:29)转载▼分类：科研标签：杂谈(2012-01-26 01:18:44)标签：校园分类：工作篇定标系数为：增益53.473，单位：DN/（W⋅m-2⋅sr-1⋅μm-1）；截距26.965，单位：DN。
利用绝对定标系数将DN值图像转换为辐亮度图像的公式为L=（DN-b）/coe，式中coe为绝对定标系数的增益，b为截距，转换后辐亮度单位为W⋅m-2⋅sr-1⋅μm-1。
HJ1B红外相机中红外波段则条带较为严重，不利于定量化应用。
遥感数字图像遥感数字图像是以数字形式记录的二维遥感信息，即其内容是通过遥感手段获得的，通常是地物不同波段的电磁波谱信息。
其中的像素值称为亮度值（或称为灰度值、DN值）。
遥感概念DN值（Digital Number ）是遥感影像像元亮度值，记录的地物的灰度值。
无单位，是一个整数值，值大小与传感器的辐射分辨率、地物发射率、大气透过率和散射率等有关。
遥感图像量化image quantification。
释文：按一定的函数关系将图像所代表的物理量分割成有限的离散等级,以使观测数据可用一定字长的二进制码表示,因此又称为数据编码。
量化后的级别称为图像的像元值、灰度或亮度,记为DN(digital number)。
DN值没有单位，数量级与像素深度有关，如果是无符号整型的就是0-255，符点型，无符号16位均根据其类型确定。
在遥感领域，定标一般分为几何定标和辐射定标两种。
几何定标即指对遥感图像几何特性进行校正，以还原为真实情况。
辐射定标指对遥感图像的辐射度进行校准，以实现定量遥感。
辐射定标一般也可称为校准，其主要目的是保证传感器获取遥感数据的准确性。
通常，采用系统自身内部监视环路和外部标准目标方法对系统链路中的各个环节进行误差修正，来实现辐射定标过程。
一般在主动式遥感系统中，辐射定标可以作得很好，可以认为在一定误差范围内实现了定量遥感。
遥感图像处理考试重点整理
名词解释:1.图像：是对客观对象一种相似性的描述或写真，它包含了被描述物体或写真对象的信息，是人们最主要的信息源。
2.数字图像：指用计算机存储和处理的图像，是一种空间坐标和灰度均不连续、以离散数学原理表达的图像。
3.遥感系统：是一个从地面到空中乃至整个空间，从信息收集、存储、传输、处理到分析、判读、应用的技术体系，主要包括遥感试验、信息获取（传感器、遥感平台）、信息传输、信息处理、信息应用等5个部分。
4.传感器：又称为遥感器（remote sensor），是收集和记录电磁辐射能量信息的装置，是信息获取的核心部件，如航空摄影机、多光谱扫描仪、成像仪等。
传感器搭载在遥感平台上，通过传感器获取遥感数字图像数据。
5.元数据（meta data）:是关于图像数据特征的表达，是关于数据的数据。
6.直方图规范化：又称为直方图匹配，这种方法经常作为图像镶嵌或应用遥感图像进行动态变化研究的预处理工作。
通过直方图匹配可以部分消除由于太阳高度角或大气影像造成的相邻图像的色调差异，从而可以降低目视解译的错误。
7.辐射校正：消除图像数据中依附在辐亮度中的各种失真的过程成为辐射量校正（radiometric calibration），简称辐射校正。
8.辐射通亮：单位时间内通过某一表面的辐射能量称为辐射通量（radiant flux），单位为W。
9.辐照度：指单位时间内单位面积上接受的辐射通量，单位为W/m^2。
10.辐亮度：和辐射度两个概念的含义相同，指的是沿辐射方向、单位面积、单位立体角上的辐射通量，单位为W/（m2.sr）。
11.反射率：是反射能量与入射能量的比值。
12.吸收率：是吸收能量与入射能量的比值。
13.透射率：是透射能量与入射能量的比值。
在介质内部，反射率吸收率和透射率的和为1。
14.反照率：不同于反射率，指的是界面反射的辐照度与内部的反射的辐照度之和与入射的辐照度的比值。
15.几何精纠正：又称为几何配准（registration），是把不同传感器具有几何精度的图像、地图或数据集中的相同地物元素精确地彼此匹配、叠加在一起的过程。
地大武汉810测绘科学技术基础资料
中国地质大学研究生院硕士研究生入学考试《测绘科学技术基础》考试大纲一、考试性质测绘科学技术基础是我校测绘科学与技术专业学术型、资源与环境之测绘工程方向专业学位型硕士研究生入学考试的一门专业基础考试科目。
主要考核考生对测绘科学与技术学科（包括大地测量学与测量工程、摄影测量与遥感、地图制图学与地理信息工程三个方向）专业基础理论、技术方法及其应用的掌握情况。
二、试卷结构我校测绘科学技术基础考试科目试卷总分数为150分，包含专业必答题和专业选答题两部分。
专业必答题为50分，考察测绘科学技术基础的共性基础知识，所有报考考生都须答题；专业选答题为100分，考生只需且必须选答所报考的测绘科学与技术学科二级学科方向的试题。
测绘科学与技术的三个二级学科方向为：大地测量学与测量工程、摄影测量与遥感、地图制图学与地理信息工程，对应考察的内容分别为误差理论与测量平差基础、遥感原理与应用、地理信息系统原理与应用的基本概念、理论与方法及其典型应用。
考题题型及其比例:➢选择题、名词解释或判断题约30％➢简答或作图、证明题约30%➢综述分析题约40％考试方式：闭卷，笔试。
三、测绘学共性基础考核要点1、测绘学基础的基本概念、原理和方法考试内容：测量学基本概念；角度、距离、高差测量原理和方法；测绘新技术及学科发展。
测试考生对测量学的基本概念、原理与方法的掌握情况，对现代测绘进展的了解和测绘工程专业的总体认知。
考试要求：1)考生能够掌握测量学基础重要名词概念；2)掌握角度、距离、高差测量的基本原理与方法，并运用原理分析解决实际问题；3)对现代测绘的进展有了解、对测绘学科前沿发展有专业化认识。
2、地球测绘与制图的数学基础考试内容：地球椭球体、大地水准面、大地控制、地图投影的基本概念；地图投影的变形、地图投影的分类；地形图分幅编号、地图投影与制图的关系、地图投影的配置与设计；正轴等角圆锥投影、高斯-克吕格投影、地图投影的转换。
考试要求：1)了解地球椭球体基本特征，掌握大地水准面、地理坐标、大地坐标、高程系、大地控制网基本概念2)掌握地图投影的基本概念及地图投影主要变形3)掌握地图投影类别及正轴等角圆锥投影、高斯-克吕格等投影方法的主要特征4)掌握地图投影的转换方法，掌握不同坐标系间转换、不同比例尺地图间投影转换技术方法5)掌握我国测绘中地图投影的配置与设计原则。
理解反射率和折射率
06
CATALOGUE
总结与展望
本次课程重点内容回顾
• 反射率和折射率的定义及物理意义：反射率是反射光通量与入射光通量之比， 折射率是光在两种不同介质间传播时，入射角与折射角的正弦之比。
• 反射定律和折射定律的掌握：反射定律指出反射光线、入射光线和法线在同一 平面内，且反射角和入射角相等；折射定律则表明折射光线、入射光线和法线 在同一平面内，且折射角和入射角的正弦之比等于两种介质的折射率之比。
表面涂层技术中应用
增透膜
在光学元件表面涂覆一层透明介 质膜，利用薄膜干涉原理，减少 反射光，增加透射光，提高光学
系统的透过率。
反射膜
在特定基底上涂覆一层具有高反射 率的金属或介质膜，用于反射特定 波长的光线，广泛应用于照明、显 示等领域。
滤光片
通过在透明基底上涂覆多层不同折 射率的光学薄膜，实现特定波长光 线的选择性透过或反射，用于光谱 分析、彩色显示等。
光的传播路径
反射和折射会改变光的传播路径 。在光纤通信和激光技术中，利 用全反射原理可以实现光在光纤 中的长距离传输和激光束的聚焦
与准直。
04
CATALOGUE
测量反射率和折射率方法介绍
测量反射率方法
01
02
03
积分球法
使用积分球收集样品表面 反射的光线，通过光电探 测器测量反射光的强度， 从而计算反射率。
其他工业领域应用
1 2 3
太阳能利用
通过合理设计太阳能集热器的反射面和折射面， 提高太阳光的收集效率，增加太阳能的利用率。
激光技术
利用反射镜和透镜等光学元件，实现对激光光束 的精确控制，应用于激Байду номын сангаас切割、焊接、打标等领 域。
遥感反演课程第四节反照率
大气层顶 方向反射率
地表 白空反照率
地表 二向反射率
晴空的大气层顶反射率与地表反照率之间有确定的函数关 系，气溶胶和水汽是主要变化因子
有云的情况下，大气层顶反照率主要受云影响，数值通常
Fd()
反照率表
地表能量平衡方程：
R n R n s R n l ( 1 ) F d s F d lT 4
反照率
下行短波辐射 下行长波辐射
地表发射率
地表温度
5
1.1 什么是反照率？
不同学科中的反照率
天文学：行星反射率,它包括地面、云和各种大 气成分对太阳辐射的反射能力及其总和
24
2.3 地表的二向反射特性
窄波段地表反照率和二向反射的关系
二向反射分布函数
fr(i,i;r,r;)d dE Lri(( ii,, ii;; r r,, r r;; ))
方向-半球反射率（DHR）
D H R (i,i;2 ) d d r ( i( i,i, i;2 i)) 2 0 0 /2 fr (i,i;r ,r ) s i n r c o sr d r d r
漫射半球-半球反射率（BHR_diff）
B H R _ d i f f ( 2 ;2 ) d d r ( 2 i( 2 ;2 )) 2 0 0 / 2(i,i;2 ) s i n ic o sid id i
半球-半球反射率（BHR）
22
2.3 地表的二向反射特性
反映地表的二向反射的照片
Photograph by Don Deering
23
2.3 地表的二向反射特性
反映地表的二向反射的照片
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• 比尔定律
基本概念
• 反照率(albedo)
被物体表面反射的辐射通量与射向该面的辐射通量 之比。
• 为无量刚量，以百分数表示。地球表面的反照率是
指地球表面对太阳辐射的反射能力。
=> Greenhouse gases affect Infrared Radiation
年均地球系统能量平衡
(IPCC AR4)
云-地球各圈层相互作用的桥梁
冰雪圈
冰、雪水
云、水汽 降水
气圈
渗透
过滤
土壤水
地表径流
生物圈
水循环和能量循环
蒸散作用
蒸发
水床
岩石圈
淡水
地下水 岩床
海水
水圈
Projections of Climate Change
和难点。
内容提要
云的形成和分类 云对气候系统的调节作用 云对海气相互作用的影响 本讲总结
基本概念
• 辐射强度
点辐射源在单位时间内、沿给定方向单位立体角内 辐射出的能量。它是一个表示辐射源在一定方向范 围内发出的辐射强弱的物理量。
• 光学厚度（Optical thickness, optical depth）
卷云一般出现在比较干燥的天气条件下。
地形云的形成
Causes of Relief Cloud
Rising Air: Cloud and Rain Rising Air: Cloud and Rain
Cloud Shadow
暖锋面云系
雨层云
层云
卷云
冷锋面云系
积雨云
积状云和层状云量的日变化
积云
积云通常是由于地表或低层空气受热后 强烈快速的垂直上升造成的。
积雨云
云浓而厚，云体庞大如高耸的山岳，顶 部开始冻结，轮廓模糊，有纤维结构， 底部十分阴暗，常有雨幡及碎雨云。
深厚的湿空气 不稳定抬升
层云
云体均勾成层，呈灰色，似雾，但不与地接，常笼 罩山腰。 由层云分裂或浓雾抬升而形成的支离破碎 的层云小片 称为碎层云
根据云的辐射特性分类
云顶气压 <440hPa
云顶气压 680hPa440hPa
云顶气压 >680hPa
光学厚度 光学厚度 光学厚度 <3.6 3.6-23 >23 卷云 卷层云 深对流云
高积云 高层云 雨层云
积云 层积云 层云
总云量的气候分布
高 云 量
低 云 量
雨高层层云和云高+层雨云的层气候云分布
• 地气系统的反照率是地面、云和各种大气成分对太
阳辐射反射能力的综合。反照率是确定行星辐射收 支的重要参数。
云的基本形成过程
云就是水，小的液态水滴或冰粒
形成云的基本条件是空气(上升冷却) 得到饱和凝结。云滴继续上升碰并将增大 形成水滴。由于水滴太重无法漂浮在空气 中，将从空中降落形成雨或雪（取决于温 度）。
积雨云
层积云
—spring ----summer ----autumn —winter
除东北、西部外107个站点的平均
根据云的辐射特性分类
云的反照率 云顶温度
根据云对辐射的影响， 按云顶高度把云分为高、中、 低云，再按云对太阳辐射的 反照率对云分类。
The International Satellite Cloud Climatology Project (ISCCP) provides basic information on the cloud parameters to coordinate research on techniques for inferring the physical properties of clouds and cloud radiative interactions.
9oF 7oF 3oF
(IPIPCCCCAAR4R)4
海气耦合模式模拟的全球和中国区域平均温度的变化
全球
中国
Zhou and Yu (2006)
• 云辐射及其相关反馈过程不同，令
气候模式对温室气体强迫的敏感性 不同，导致模式间的差别。
• 云辐射过程是目前气候模式不确定
性最大的部分。
• 云辐射过程是目前的国际研究热点
(按形状和云高分类)
低 中 高
深厚
平坦连续
膨胀突起
Stratus 层云 Cumulus积云
Alto stratus高 Alto cumulus
Cirrostratus卷 Cirrocumulus cirrus
Nimbostratus 雨层云 Cumulonimbus 积雨云
积云
个体明显，底部较平，顶部凸起，云块之间多不相 连，云体受光部分洁白光亮，云底较暗。
层云形成于稳定层结的空气中，空 气中没有强烈的对流混合，云体与 其上下空气的质量交换很弱。
雨层云
云体均匀成层，布满全天，完全遮蔽日、 月，呈暗灰色，云底常伴有碎雨云，降连 续性雨雪。
雨层云形成于暖湿空气大范围 的缓慢抬升，比如锋面抬升和 大尺度的（辐合辐散）动力强 迫。
卷云
云体具有纤维状结构，常成白色，无暗影， 有毛丝般的光泽，多成丝条状、片状、羽毛 状、钩状、团状等。卷云由冰晶组成。
高原下游中层云的形成过程
Averaged Mid-Cloud Cover in Feb.
2月平均700hPa风场
2月平均沿30°N云的垂直分布
ISCCP 2月平均沿30°N云顶气压随经度的变
小结：云的分类
按云的形状和云高分类 平坦连续分布的云通常称为层云。云顶膨胀突起的
云通常称为积云。根据云的高度由低到高，层云又 分为层云、高层云和卷层云，积云又分为淡积云、 中积云和卷积云。深厚的层云和积云分别被称为雨 层云和积雨云，是常伴有降水的云。 根据云对辐射的影响 按云顶高度把云分为高、中、低云，再按云对太阳 辐射的反照率对云分类
GLOBAL WARMING BASICS: “Radiative Energy Balance” (= const. Temp.)
Incoming Sunlight = Emitted Infrared Radiation
Global average input = output = ≈235 Watts per square meter
大气中的水汽主宰 着世界的风云变换
天气变化的主角：雾、雪、云、雨 主导着地球水循环、能量循环、海陆气相互作用 重要的反馈过程 各种尺度复杂变化决定了其不易确定性
多彩自然的创造者 自然灾害的制造者
多姿多彩的云
云的分类
云的基本分类 根据云的辐射特性分类 长江流域的云形成过程
云的基本分类