[工学]遥感技术与应用-2-遥感物理基础

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1、一、电磁波（ElectromagneticWave）交变的电场和交变的磁场交替激发，相互套环向远方传播的运动形式，就称为电磁波描述参数：A—振幅（Amplitude,reflectingtheenergyofthiswave）—角频率（Frequency,correspondingtoperiodicity,itsreciprocal）—初相位（initialPhase)V—速度（Velocity)第二章遥感物理基础二、电磁波谱（ElectromagneticSpectrum）按照波长的长短顺序将各种电磁波依次排列而制成的一张图表从左到右按波长增

2、加排列为：宇宙射线—r射线—X射线—紫外线—可见光—红外—微波—无线电波和工业用波不同性质的电磁波波长不同的原因在于：波源性质不同遥感中常用的是：紫外线（Ultraviolet）0.02um—0.38um不常用—原因衰减厉害；大多数地物反映差异不明显；成本高（特殊镜头）特殊应用—监测石油污染（面积、厚度）可见光（Visible）0.38um—0.76um人眼可以检测到的电磁波，视野需要拓展3红外（Infrared）0.76um—100um第二章遥感物理基础二、电磁波谱（ElectromagneticSpectrum）（1）近红外（NIR）其中0.

3、76—1.4um为摄影红外（2）中红外（MIR）（3）远红外（FIR）（4）超远红外（UFIR）后3者合称为“热红外”，对地表热量（温度）差异敏感，红外夜视仪原理城市热岛效应监测等但它在云、雾、雨中传播时衰减严重，因而不是全天候遥感4微波（Microwave）主动遥感，全天候。1mm—1m第二章遥感物理基础三、大气窗口（AtmosphericWindow）是指在大气中传播受到衰减作用较轻因而透射率较高的电磁波段遥感中常用的大气窗口如下：第二章遥感物理基础Transmissivity第二章遥感物理基础四、大气对太阳辐射的效应1太阳辐射是地球上能量的

4、主要来源约5.1×1024J是遥感的主要辐射源光源和热源。太阳辐射主要集中在0.3—3um.2大气组成大气对电磁波传输过程的影响包括5个方面：散射（Scattering）、吸收（Absorption）、扰动（Turbulence）、折射（Refraction）和偏振（Polarizaion），而对于遥感数据而言，最主要的因素是散射和吸收。由于大气分子和气溶胶粒子的影响，太阳辐射的电磁波在大气层传输时一部分被吸收，一部分被散射，剩下的部分穿过大气层到达地面；地物反射或本身辐射的电磁波部分被吸收，部分被散射，部分到达传感器的接收系统；大气本身的反射或

5、辐射同时也进入传感器。所以，传感器接收的电磁波辐射既有地物的辐射又有大气的辐射——“综合辐射”，其中地物辐射是所需要的“信号-Signal”，大气辐射是遥感过程应当尽量减弱其效应的“噪声-Noise”，由于综合辐射，就会降低遥感图像的“信噪比”（SignaltoNoiseRatio，S/N比），表现为图像模糊。气态成分：N2、O2、H2O、CO、CO2、CH4、O3等固态成分：尘埃、冰晶、盐晶、气溶胶等3大气厚度对太阳辐射的影响4大气对太阳辐射的吸收作用（选择性吸收，SelectiveAbsorption）SelectiveAbsorption-

6、选择性吸收氧（O2）吸收带：主要吸收波长小于0.2um的太阳辐射，其中0.155um吸收最强，0.6um和0.76um附近有一窄吸收带，吸收能力较弱。臭氧（O3）吸收带：一个是波长0.2—0.36um的强吸收带，另一个是0.6um处对太阳的最强吸收。臭氧主要分布在30km高度附近，因此对高度小于10km的航空遥感影响较小，主要对航天遥感有影响。水汽（H2O)吸收带：主要吸收处于红外和可见光中的红光波段，其中红外部分是强烈吸收，所以大气中水汽对红外遥感影响最大。二氧化碳（CO2）吸收带：吸收作用主要在红外区。如1.35-2.85um有3个宽弱吸收带

7、，另外在2.7、4.3和14.5um为强吸收带。“监测城市大气中二氧化碳的分布与浓度”非常有效。尘埃它对太阳辐射有一定的吸收作用，但吸收量很少，当有沙暴、烟雾和火山爆发时，大气中尘挨急剧增加，这时其吸收作用才比较明显。第二章遥感物理基础四、大气对太阳辐射的效应5大气散射（Scattering）前面的吸收作用是将电磁波能量转换为分子热运动的热能，而散射只是改变电磁波的传播方向，并没有能量转换。（1）瑞利（Rayleigh）散射——分子散射发生条件：当微粒直径D<<电磁波波长λ散射效应（规律）：散射系数γ∝（1/λ4）短波强于长波应用：解释为何晴朗的

8、天空呈蓝色？日出或日落时天空呈现红色？（2）米氏（Mie）散射主要大气中固态微粒引起发生条件：当微粒直径D≈电磁波波长λ散射效应（规律）