遥感原理和应用 第一章电磁波及遥感物理基础

《遥感原理和应用 第一章电磁波及遥感物理基础》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、遥感原理和应用刘丹丹第一章电磁波及遥感物理基础1遥感的概念2电磁波和电磁波谱3物体的发射辐射1)黑体辐射2)太阳辐射3)大气对辐射的影响4)一般物体的发射辐射5)地球发射4地物的反射辐射1)地物的反射类别2)光谱反射率以及地物的反射光谱特性3)影响地物光谱反射率变化的因素5地物波谱特性的测定1)地物波谱特性的概念2)地物波谱特性的测定原理3)地物波谱特性的测定步骤遥感概念的理解遥感:遥远的感知,是在不直接接触的情况下,对目标或自然现象远距离探测和感知的一种技术.一般指的是电磁波遥感.全球昼夜温差9

2、8年长江洪水的遥感监测（雷达与TM影象的复合）北京地区4米遥感影图（美国SPACEIMAGE公司的IKONOS卫星）北京地区1米遥感影象图（同时也发布了北朝鲜导弹基地的1米影象图）陈述彭先生指出，没有遥感，就提不出全球变化这样的科学问题。所以遥感对地学本身有巨大的推动作用，就象望远镜对天文学和物理学的推动作用一样。电磁波:根据麦克斯韦电磁场理论,变化的电场能够在它的周围引起变化的磁场,这个变化的磁场又在较远的区域内引起新的变化电场,并在更远的区域内引起新的变化磁场.这种变化的电场和磁场交替产生

3、,以有限的速度由近及远在空间内传播的过程称为电磁波.电磁波的特点：波粒二象性，波动性和粒子性波动性形成了光的干涉，衍射，偏振现象电磁波谱不同的电磁波由不同的波源产生．如果按照电磁波在真空中传播的波长递增（或频率递减）的顺序排列，就能得到电磁波谱图．对于任何温度，任何波长吸收比始终等于一的物体BTal(,)=1显然，绝对黑体的单色吸收比等于一，即：绝对黑体绝对黑体模型模型绝对黑体绝对黑体1.2物体的发射辐射理解基尔霍夫定律的假想实验理解基尔霍夫定律的假想实验黑体真空容器内处于热平衡状态温度为T因为温

4、度不变，所以每个物体吸收辐射能应等于它发射的辐射能。吸收本领大的物体也是辐射本领大的物体所以各物体辐出度和吸收比之比为一常量。B2A1A3A基尔霍夫定律基尔霍夫定律：任何物体的单色辐出度和单色吸收比之比，等于同一温度绝对黑体的单色辐出度。绝对黑体的辐射定律T绝对黑体实验装置1、绝对黑体单色辐出度按波长分布实验en=h-=3466310hJs..式中h称为普朗克常数振子在辐射或吸收能量时，从一个状态跃迁到另一个状态。在能量子假说基础上，普朗克得到了黑体辐射公式：对于频率为ν的谐振子最小能量为Bhc

5、kTMhcetlllpl(,)=--25121这一公式称为普朗克公式,它和实验符合得很好。c——光速k——玻尔兹曼恒量e——自然对数的底λλB曲线下的面积等于绝对黑体在一定温度下的辐射出射度即：BBMMTTd()()=ll由实验及理论都可以得到BMTT()=s4斯忒藩—玻尔兹曼定律()TM~B()TMs=5.67108+w.mK2.4推导1斯忒藩（Stefan)——玻尔兹曼定律0MBλ（T）最大值所对应的波长为λm维恩位移定律:维恩位移定律指出，当绝对黑体的温度升高时，单色辐出度最大值向短波方

6、向移动。例子：低温火炉辐射能集中在红光。高温物体辐射能集中在蓝、绿色。mbK=-310.2.897Tλmb=λmMBλ（T）λ推导2维恩（Wien)位移定律推导3温度越高,所有波长上的波谱辐射通量越大下图为绝对黑体的单色辐出度按波长分布曲线MBλ（T）0123456λ(μm)1700K1500K1300K1100K1.2.2太阳辐射太阳常数:就是指在日地平均距离处垂直于太阳光线的平面上，在单位时间内单位面积上所接收到的太阳辐射能。1.36×1000瓦每平方米．太阳光谱辐照度指投射到单位面积上的太阳

7、辐射通量密度，该值随波长不同而异。太阳表面发出的连续光谱，近似于5800。K的黑体辐射。而且由于太阳大气的吸收，光谱辐照度按波长的分布具有不连续性，这种太阳光谱中的吸收线称为“夫琅和费谱线”。这些吸收谱线与太阳大气中的化学成份一一对应。如在波长为5892A处的吸收线对应于钠原子的吸收。图2.7显示了太阳辐射能量的分布情况，比较大气上界和海平面上的太阳辐照度，可见由于地球大气的吸收，在红外波段形成若干个吸收带。太阳辐照度分布曲线1.2.3大气对辐射的影响１地球大气组成：不变成分　（氮．氧．氩．二氧化

8、　　　碳．氦．）可变成分　（甲烷．氢．水蒸汽．液态和固态水．盐粒．尘烟）垂直分布：大气层中的温度分布和铅直分层大气层中的温度分布和铅直分层1.对流层(troposphere)厚度：0—12km（低纬17—18km，高纬8—9km；夏季高于冬季）对流层的主要特点：集中了80%以上的大气质量和几乎全部的水汽温度随高度的升高而降低，平均每100m降低0.65℃具有强烈的对流(convection)与乱流(turbulence)运动气象要素(meteorologicalelement)的水