多光譜遙感系統的組成部分和特征
發布時間:2023-05-31
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多光譜遙感是相對于高光譜和超光譜而言,同樣地,也具有非常廣泛的應用。很多人對這個系統比較好奇。本文簡單介紹了多光譜遙感系統的組成部分和特征。
多光譜遙感是相對于高光譜和超光譜而言,同樣地,也具有非常廣泛的應用。很多人對這個系統比較好奇。本文簡單介紹了多光譜遙感系統的組成部分和特征。
多光譜遙感系統的組成部分
一個完整的多光譜遙感應用系統包括以下幾個部分:
1. 目標光譜特性研究。它是多光譜遙感應用的基礎性工作,包括研究目標輻射和反射電磁波的特性、電磁波在大氣中的傳播以及和物體相遇時會發生的現象等。通過實驗,測量收集和分析大量目標物體的特定光譜特征,如色彩、強弱等,找出不同物體之間光譜信息的細微差異,為目標的識別提供科學依據。
2. 信息獲取設備。它用來接收目標和背景輻射和反射的電磁波,并將其轉換為電信號和圖像形式,是光電遙感技術最重要的部分,主要包括各種相機、掃描儀、成像光譜儀及各種信息記錄設備等。此外,還包括把這些設備運送到適合進行探測的高度和位置的運載平臺。
3. 圖像的處理和判讀。對已獲得的信息進行各種校正,去除某些失真、偏差、虛假的信號,還原成一個比較接近真實景象的信號,然后人工辨別或借助光學設備、計算機進行光譜特征分析比較,找出感興趣的目標。
多光譜遙感系統的光譜特性
任何有溫度(大于OK)的物體,內部都具有熱能。物體溫度升高,熱能增加,內部的某種運動狀態上升到高能級的激發態;溫度下降,運動狀態從激發態回到低能級,并產生輻射,這就是自然界普遍存在的熱輻射。熱輻射遵循普朗克輻射定理。物體的輻射本領和它的表面狀態、幾何結構有關。
電磁波可以采用波長、相位、能量、極化(偏振)等物理參數來描述。電磁波在傳播中遵循波的反射、折射、衍射、干涉、吸收、散射等規律。電磁輻射通過不同的介質時,其強度、波長、相位、傳播方向和偏振面等將發生變化,這些變化可能是單一的,也可能是復合的。
電磁波按波長可分為無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、Y射線等。如果用專門的傳感器或探測設備,可探測到幾乎所有波長的電磁波。多光譜成像技術中通常采用的波段為紅外線、可見光、紫外線等。
當外來電磁波入射到一個物體表面時,會引起電磁波和物體間的相互作用,通常會產生三種現象。第一種是反射和散射,第二種是電磁波進入到物體內部而被吸收,第三種是電磁波穿透物體再次進入空間。根據能量守恒定律,上述三部分比例之和應該為1,即
其中,三個字母所代表的含義依次是:反射率、吸收率、透射率。
不同物體,組成它們的分子、原子、電子的數量、排列方式、能級間距等各不相同。它們的物理特性如大小、形狀、密度、介電常數、表面粗糙度、光學性質、溫度等也各不相同。因此,隨物體性質的不同,它們對電磁波能量的反射、吸收、透射隨波長的不同而不同。正是這些差別,構成了每一種物體特有的電磁波頻譜特性,又稱光譜特性。物體的光譜特性攜帶了該物體的特征信息,是用電磁波特征表征的物體的“指紋”。如果事先掌握了各種物體的光譜特性,只要將儀器探測到的光譜信息與之比較,即可區分出物體的種類,這就是通過光譜特性識別物質的原理。
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