對流層：高度在7~12km，並隨緯度降低而增加，溫度隨高度而降低。對流層空氣作垂直運動而形成對流，熱量傳遞產生天氣現象，天氣變化頻繁。
平流層：高度在12~80km，底部為同溫層（航空遙感活動層），同溫層以上，溫度由於臭氧層對紫外線的強吸收而逐漸公升高。
電離層：高度在80~1000km，大氣中的o2、n2受紫外線照射而電離，對遙感波段是透明的，是陸地衛星活動空間。
大氣外層：1000~35000km，空氣極稀薄，對衛星基本沒有影響。
地球被大氣圈所包圍，大氣圈上界無明顯界限，離地面越高大氣越稀薄，逐步過渡到太陽系空間。
主要由氣體分子、懸浮微粒、水蒸氣、水滴組成。
氣體：n2和o2（約佔99%）、h2o、co2、co、ch4、o3
懸浮微粒：煙、塵埃、霧霾、小水滴、氣溶膠（一種固體液體懸浮物，有固體核心，核心外有液體包圍，直徑約0.01~30um，多分布在高度5km以下）
大氣中的各種成分對太陽輻射有選擇性吸收，形成太陽輻射的大氣吸收帶：
o2吸收帶
<0.2μm，
0.155 μm
最強 o3吸收帶
0.2～
0.36 μm
，0.6 μm
h2o吸收帶
0.5～
0.9 μm
, 0.95
～2.85 μm
，6.25 μm
co2吸收帶
1.35
～2.85 μm
, 2.7 μ
m,4.3 μ
m,14.5 μm
塵埃吸收量小
大氣吸收譜：
太陽輻照度分布曲線：
輻射在傳播過程中遇到小微粒而使傳播方向改變，並向各個方向三散開。
色散特徵：
不同於吸收作用，只改變傳播方向，不轉化為內能
大氣的散射是太陽輻射衰減的主要原因
散射主要發生在可見光區
對遙感影象來說降低了感測器接收資料的質量，造成影象模糊不清（太陽輻射在照射到地面又反射回感測器的過程中二次通過大氣。在照射地面時，由於散射增加了漫入射的成分，使反射的入射成分有變；在返回感測器時，除反射光外還增加了散射光進入感測器。通過二次影響，增加了訊號中的雜訊成分，造成遙感影像質量下降。）
大氣發生散射主要有三種：
瑞利散射：d<
公尺氏散射：d≈λ
非選擇性散射：d>>λ
由於大氣層的反射、散射和吸收作用輻射的各個波段受到衰減的作用輕重不同，因而各波段的射透率也不同。我們把受到大氣衰減作用最輕、透射率較高的波段叫大氣視窗。
要獲得地面的資訊，必須在大氣視窗中選擇遙感波段，即只有位於大氣視窗的波才能用於生成遙感影象
太陽輻射到達地表後，一部分反射，一部分吸收，一部分透射，
即：到達地面的太陽輻射能量=反射能量+吸收能量+透射能量
地表反射的太陽輻射是遙感記錄的主要輻射能量。
一般而言，絕大多數物體對可見光都不具備穿透能力，而有些物體如水，對一定波長的電磁波投射能力較強，特別是0.45~0.56um的藍綠光波段。一般水體的透射深度可達10~20m，清澈水體可達100m深度。
地表吸收太陽輻射後具有約300k的溫度，從而形成自身的熱輻射，其峰值波長為9.66um，主要集中在長波，即6um以上的熱紅外區段。
反射作用：
在可見光與近紅外波段（0.3~2.5um），地表物體自身的熱輻射幾乎等於0，地物發出的波譜主要以反射太陽輻射為主。
透射作用：
太陽輻射到達地面時，能透過地面一定深度，這種現象叫透射。
自然界絕大多數地物對可見光沒有透射能力；
紅外線只對半導體特性的地物，有一定的透射能力；
微波對地物具有明顯的透射能力，透射深度由微波的波長決定；
水體對可見光波段的電磁波透射能力較強。
地表自身熱輻射據黑體輻射規律及基爾霍夫定律
因式中變數都與地表溫度t和波長λ有關，上式可寫成
t：地表溫度
t一定時，比輻射率隨波長而變，地物的發射率（比輻射率）隨波長變化的規律稱為發射波譜曲線。
比輻射率波譜特性曲線的形態特性可以反映地面物體本身的特性，包括物體本身的組成、溫度、表面粗糙程度等物理特性。在夜間，太陽輻射消失後，地面發出的能量以發射光譜為主，探測其紅外輻射及微波輻射並與同樣溫度下的比輻射率曲線比較，是識別地物的重要方法之一。
影響地物發射率的因素：
地表的顏色、粗糙度、溫度等
由於地物的輻射能量與溫度的4次方成正比，所以，比熱大，熱慣性大，有保溫作用的地物，發熱率大
測量條件不同，測定樣品上的手指印、灰塵、油汙、傷痕均會影響。
地球的輻射
波段名稱
可見光與近紅外
中紅外遠紅外
波長0.3~2.5um
2.5~6um
>6um
輻射特性
地表反射太陽輻射為主
地表反射太陽輻射和自身的熱輻射
地表物體自身熱輻射為主
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