北京大学09级遥感物理复习考试资料剖析

方向半球反射率：半球方向反射率：

一般，方向半球反射率不等于半球方向反射率。

第二章 植被遥感应用模型（重点）

1. 植被冠层的分类：

离散型：以个体随机集合为特征，以森林为典型代表。 1）植被冠层与大气的交界面是参差不齐的； 2）树冠的个体特性明显，阴影显著。

对于这种离散型植被，人们发展了几何光学模型。 薄层型：有均匀散射层所构成，以农田为典型代表。

1）植被冠层从整体上看与大气有一个与地面平行的交界面； 2）个体特征不明显。

与对这种均匀散射型植被，发展了辐射传输模型。

复杂性：如处于反青期的冬小麦，既不能模拟为连续植被层，因为他的叶面积指数还很小，又不能像森林那样个体特征显著。对于这种复杂型，植被与光辐射相互作用可以用“三维真实模拟”或蒙特卡洛模拟。 2. 红边：

单片叶子的波谱从以0.68μm为中心的反射率极小值过渡到从0.8μm开始的反射峰，其间必存在一个拐点，也就是反射率对波长的二阶微商等于零的点，我们称拐点所对应的波长为“红边”。

3. P38，由于BRDF=BRF/π？？？？？为什么

4. 画图题，P39页，如何画，并分析热点效应与碗边效应，重点！！！

5. 热点效应

热点效应，即光视线与射线相一致时，BRDF取极大值，这显然是由于传感器视场内已见不到任何阴影部分所致。 6. 碗边效应（非朗伯体特性）

课本38页。反射率因子的极大值一般在主平面内前向散射方向，方位角约在150?180之间，入射光天顶角越大，这种非伯朗体特性越显著。极小值在天底角附近，一般讲随视角天顶角的增加，其双向反射率因子随之增加，增加的速率随入射光天顶角的增加而增加，我们称这为碗边效应。 对碗边效应的解释：

随着层数m的增长，透射率Tm随之减小，而反射率Rm随之增加。当光线斜射页面，或传感器斜视页面时，相当于光程增加，亦即m增加，这就很好的解释了碗边效应的出现。 7. 光学厚度

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°°薄层的光学厚度为k*l，其中k为吸收系数，l为薄层厚度。（反应了薄层对光辐射的吸收能力）

8. 单片叶子的非朗伯体性质的解释（pp.43）

(a) 随着层数m的增长，Tm随之减小而Rm随之增加，当光线斜射叶面，或传感器斜视

叶面，这相当于光程的增加，即m的增加，这就很好地解释了碗边效应的出现

(b) K为吸收系数，L为薄层厚度，则kL代表该薄层的光学厚度。当kL=0，相当于近红外波段，叶子对光子吸收很少

(c) 当kL=0.1，相当于红色波段的强吸收，由Rm的曲线显示，大约百分之86的Rm来自于初始五层。换言之，反射能量来自表层，必然其偏振特性显著。

总之，内部的散射过程将导致总体反射率的增加，这是一个普遍适用的规律。

9. 几何光学模型（基本表达式、四分量各代表什么、如何计算、模型的几项基本假设、

评价）

四分量：

Lg为背景光照面所产生的亮度；

Lc为树冠光照面所产生的亮度；

Lt与Lz分别是树冠阴影面和背景阴影面所产生的亮度。

其中的系数表示四分量在可视条件下的面积比 模型的假设：

? 四分量有伯朗体性质； ? 天空晴朗，天空散射光照的比例很小或可以忽略，在平行入射光照射下产生四分

量；

? 忽略各组分之间的多次散射； ? 树冠有一定的几何形状，在象元内取某种概率分布，叶子在树冠内均匀分布并取

一定的叶倾角分布。

主要研究问题与评价：

几何光学模型以离散植被为主要对象： 1> 求取离散植被BRDF的三维特征；

2> 求取四个系数与树冠形状、树冠在单位面积中的分布密度、入射方向及视线方向之

间的关系；

3> 最初几何光学把树冠简化为不透光的刚体，随后引入孔隙概率模型，对刚体假设作

了修正。（几何光学模型实质上是单次散射模型，引入孔隙率模型后把多次散射引入了几何光学模型）； 4> 把四分量视为实测值是十分不方便的，故设法把它们与单片叶子的反射率?v及土

壤表面反射率?s等联系起来，称为参数化

10. 垂直视，稀疏（无阴影重叠）条件下圆锥体的几何光学模型 P45中圆锥顶的表面积怎么算？？？ P46中的Ag'从何而来？

11. Boolean原理、亮度、绿度

Boolean原理：假设在区域A内随机投掷N个炸弹，每个炸弹的平均破坏面积为a，则没有遭到炸弹破坏的面积Ag?Ae?Na/A

亮度与绿度：以TM传感器为例，在可见光到近红外波段TM一共有六个宽波段信息，经特殊的主成份分析，六个具有一定相关性的TM信息可被压缩成几个彼此正交的主成份，

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若取其第一个与第二个主成份，分别成为亮度和绿度。

亮度：所有通道值均对B值提供正贡献，所以它反映了像元总体亮度值，主要反映混合像元中土壤背景信息，称之为亮度。

绿度：G值主要由TM3和TM4的差值决定，从植被-土壤的波谱曲线可知，这个差值主要决定于像元中植被的覆盖度，因此可以认为它代表了像元中的植被信息，故得名为绿度。 四分量与G，B的关系：P48 为什么X必定在CT线上滑动

12. 孔隙率

概率孔隙率：当光线穿越树冠距离为s，而不被拦截的概率

几何孔隙率：设树冠的投影面积为A，而其中光斑的总面积S’，则S’/A被称为几何孔隙率

物理孔隙率：设在树冠的阴影面内有一点（x,y），其辐照度为E（x,y），如果投射到树冠上的辐照度为E，则E（x,y）/E，便称之为物理孔隙率

13. 辐射传输模型（表达式、含义） P72，自己看。

辐射传输理论：辐射传输理论最初是从研究光辐射在大气（包括行星大气）中传输的规律和粒子（包括电子，质子，中子等基本粒子）在介质中的输运规律时总结出来的规律性知识

光子经历dl距离之后 ，削弱量可以表达为：

?为介质的质量密度，I?为投影到介质上的光强度，Ka?为质量吸收削弱系数，Ks?为质量散射削弱系数。把多次散射的增强作用用一个源函数j?来表达，则：

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K??Ka?

?Ks?为削弱系数，令J??j?/k?，则：

（这就是与坐标选取无关的最一般的辐射传输方程的表达式） 其中，

??ks?为单次散射反照率

ks??ka?P(?'??)为相函数，它描述了入射光由?'方向射入，散射光在?方向上射出时的

相对强度，它决定于介质的散射特性。

散射相函数：为描述电磁波被介质散射后在各个方向上的强度分布比例，定义散射相函

数P(?'??)为?'方向的电磁波被散射到?方向的比例，而且是归一化的

14. 单次散射反照率、叶面积体密度分布函数、群体几何特征尺度、叶面积指数

ks?单次散射反照率：散射削弱在散射削弱和吸收削弱中的比例??

ks??ka?叶面积体密度分布函数ul(z)：某高度z处单位体积内，叶子单面面积之总和。

群体几何特征尺度：

叶子的特征尺度：lL?cllw，l，w分别代表叶的长和宽，cl代表形状因子。 群体几何特征尺度：lL*?lL/h，h为冠层高度，该尺度在连续植被的热点模型中扮演着重要角色。是叶片的特征尺度与高度的比值，P75。

叶面积指数LAI：地表单位面积柱体内所有叶子单面面积之总和，也可表达为叶面积之总和与所占地表面积之比，只能描述连续连续植被冠层总体叶面积密度状况，不能表述叶面积密度随高度的分布状况

相互关系：设V(z)为z高度处的体积元，在该体积元中叶面积之总和为Sl，则

zSl，LAI(z)??ul(z)dz

0V(z)15. gl和G函数分别描述什么物理量、碰撞概率

ul(z)?空间取向分布函数gl：表述了叶子空间取向的概率分布；

叶子上表面的法线方向为该片叶子的空间取向，用?1(?1,?1)表示，

在高度z处，单位体积元内落在以?1为中心的单位立体角内的叶面积为

gl(z,?1)??1，则：

P77，不同的叶倾角，比如统一型，球面型，平面型，都是怎么推出来的？？？？ 碰撞概率vl(z,?P)：表示光子从?P方向射向植被，它在z高度处与植被（叶子）发生碰撞的概率。它与该高度处叶面积体密度值ul(z)有关，也与叶子向?P的垂直面的投影面

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