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多光谱遥感系统的组成部分和特征

发布时间:2023-05-31
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多光谱遥感是相对于高光谱和超光谱而言,同样地,也具有非常广泛的应用。很多人对这个系统比较好奇。本文简单介绍了多光谱遥感系统的组成部分和特征。

多光谱遥感是相对于高光谱和超光谱而言,同样地,也具有非常广泛的应用。很多人对这个系统比较好奇。本文简单介绍了多光谱遥感系统的组成部分和特征。


多光谱遥感系统


多光谱遥感系统的组成部分

一个完整的多光谱遥感应用系统包括以下几个部分:

1. 目标光谱特性研究。它是多光谱遥感应用的基础性工作,包括研究目标辐射和反射电磁波的特性、电磁波在大气中的传播以及和物体相遇时会发生的现象等。通过实验,测量收集和分析大量目标物体的特定光谱特征,如色彩、强弱等,找出不同物体之间光谱信息的细微差异,为目标的识别提供科学依据。

2. 信息获取设备。它用来接收目标和背景辐射和反射的电磁波,并将其转换为电信号和图像形式,是光电遥感技术最重要的部分,主要包括各种相机、扫描仪、成像光谱仪及各种信息记录设备等。此外,还包括把这些设备运送到适合进行探测的高度和位置的运载平台。

3. 图像的处理和判读。对已获得的信息进行各种校正,去除某些失真、偏差、虚假的信号,还原成一个比较接近真实景象的信号,然后人工辨别或借助光学设备、计算机进行光谱特征分析比较,找出感兴趣的目标。


多光谱遥感系统的光谱特性

任何有温度(大于OK)的物体,内部都具有热能。物体温度升高,热能增加,内部的某种运动状态上升到高能级的激发态;温度下降,运动状态从激发态回到低能级,并产生辐射,这就是自然界普遍存在的热辐射。热辐射遵循普朗克辐射定理。物体的辐射本领和它的表面状态、几何结构有关。
电磁波可以采用波长、相位、能量、极化(偏振)等物理参数来描述。电磁波在传播中遵循波的反射、折射、衍射、干涉、吸收、散射等规律。电磁辐射通过不同的介质时,其强度、波长、相位、传播方向和偏振面等将发生变化,这些变化可能是单一的,也可能是复合的。
电磁波按波长可分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、Y射线等。如果用专门的传感器或探测设备,可探测到几乎所有波长的电磁波。多光谱成像技术中通常采用的波段为红外线、可见光、紫外线等。
当外来电磁波入射到一个物体表面时,会引起电磁波和物体间的相互作用,通常会产生三种现象。第一种是反射和散射,第二种是电磁波进入到物体内部而被吸收,第三种是电磁波穿透物体再次进入空间。根据能量守恒定律,上述三部分比例之和应该为1,即

公式

其中,三个字母所代表的含义依次是:反射率、吸收率、透射率。
不同物体,组成它们的分子、原子、电子的数量、排列方式、能级间距等各不相同。它们的物理特性如大小、形状、密度、介电常数、表面粗糙度、光学性质、温度等也各不相同。因此,随物体性质的不同,它们对电磁波能量的反射、吸收、透射随波长的不同而不同。正是这些差别,构成了每一种物体特有的电磁波频谱特性,又称光谱特性。物体的光谱特性携带了该物体的特征信息,是用电磁波特征表征的物体的“指纹”。如果事先掌握了各种物体的光谱特性,只要将仪器探测到的光谱信息与之比较,即可区分出物体的种类,这就是通过光谱特性识别物质的原理。

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