遥感常用大气窗口各自特点

遥感常用大气窗口各自特点

大气窗口是指太阳辐射通过大气层未被反射、吸收和散射的那些透射率高的光辐射波段范围。太阳光在穿过大气层时，会受到大气层对太阳光的吸收和散射影响，因而使透过大气层的太阳光能量受到衰减。但是大气层对太阳光的吸收和散射影响随太阳光的波长而变化。通常把太阳光透过大气层时透过率较高的光谱段称为大气窗口。大气窗口的光谱段主要有:微波波段（300~1GHz），热红外波段（8~14um），中红外波段（3.5~4um），可见光和近红外波段（0.4~2.5um）。

大气窗口atmospheric window）
指天体辐射中能穿透大气的一些波段。由于地球大气中的各种粒子对辐射的吸收和反射，只有某些波段范围内的天体辐射才能到达地面。按所属范围不同分为光学窗口、红外窗口和射电窗口。
①光学窗口 可见光波长约3000～7000埃。波长短于3000埃的天体紫外辐射，在地面上几乎观测不到，因为2000～3000埃的紫外辐射被大气中的臭氧层吸收，只能穿透到约50公里高度处；1000～2000埃的远紫外辐射被氧分子吸收，只能到达约100公里的高度；而大气中的氧原子、氧分子、氮原子、氮分子则吸收了波长短于1000埃的辐射。3000～7000埃的辐射受到的选择吸收很小，主要因大气散射而减弱。
②红外窗口 水汽分子是红外辐射的主要吸收体。较强的水汽吸收带位于0.71～0.735μ（微米），0.81～0.84μ，0.89～0.99μ，1.07～1.20μ，1.3～1.5μ，1.7～2.0μ，2.4～3.3μ，4.8～8.0μ。在13.5～17μ处出现二氧化碳的吸收带。这些吸收带间的空隙形成一些红外窗口。其中最宽的红外窗口在8～13μ处（9.5μ附近有臭氧的吸收带）。17～22μ是半透明窗口。22μ以后直到1毫米波长处，由于水汽的严重吸收，对地面的观测者来说完全不透明。但在海拔高、空气干燥的地方，24.5～42μ的辐射透过率达30～60%。在海拔3.5公里高度处，能观测到330～380μ、420～490μ、580～670μ（透过率约30%）的辐射，也能观测到670～780μ（约70%）和800～910μ（约85%）的辐射。
③射电窗口 这个波段的上界变化于15～200米之间，视电离层的密度、观测点的地理位置和太阳活动的情况而定（见大气射电窗）。

常用大气窗口
由于大气对电磁波散射和吸收等因素的影响，使一部分波段的太阳辐射在大气层中的透过率很小或根本无法通过。电磁波辐射在大气传输中透过率较高的波段称为大气窗口。为了利用地面目标反射或辐射的电磁波信息成像，遥感中对地物特性进行探测的电磁波“通道”应选择在大气窗口内。目前在遥感中使用的一些大气窗口为：
1、0.3～1.155μm，包括部分紫外光、全部可见光和部分近红外，即紫外、可见光、近红外波段。这一波段是摄影成像的最佳波段，也是许多卫星遥感器扫描成像的常用波段。比如，Landsat卫星的TM的1～4波段；SPOT卫星的HRV波段等。其中：0.3～0.4μm，透过率约为70%；0.4~0.7μm，透过率大于95%；0.7~1.1μm，透过率约为80%。
2、1.4~1.9μm，近红外窗口，透过率为60%~95%，其中1.55~1.75μm透过率较高。该波段在白天日照条件好的时候扫描成像常用这些波段。比如，TM的5、7b波段等用以探测植物含水量以及云、雪或用于地质制图等。
3、2.0~2.5μm，近红外窗口，透过率约80%。
4、3.5~5.0μm，中红外窗口，透过率为60%~70%。该波段物体的热辐射较强。这一区间除了地面物体反射太阳辐射外，地面物体自身也有长波辐射。比如，NOVV卫星的AVHRR遥感器用3.55~3.93μm探测海面温度，获得昼夜云图。
5、8.0~14.0μm，热红外窗口，透过率约80%。主要来自物体热辐射的能量，适于夜间成像，测量探测目标的地物温度。
6、1.0~1.8mm，微波窗口，透过率约35%~40%。
7、2.0~5.0mm，微波窗口，透过率约50%~70%。
8、8.0~1000.0mm，微波窗口，透过率约100%。由于微波具有穿云透雾的特性，因此具有全天候、全天时的工作特点。而且由前面的被动遥感波段过渡到微波的主动遥感波段。

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