《遥感电磁辐射基础》PPT课件

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1、第二章遥感电磁辐射基础学习目标：理解电磁波与电磁波谱的概念了解黑体辐射的特性及其与真实物体的关系了解地球大气的基本情况，理解大气对遥感的影响了解地物的电磁波反射、发射、散射特性自学指导：遥感技术是建立在物体电磁波辐射理论基础上的。由于不同物体具有各自的电磁波反射或辐射特征，才可能应用遥感技术探测和研究远距离的物体。理解并掌握地物的电磁波发射、反射、散射特性，电磁波的传输特性，大气层对电磁波传播的影响是正确解释遥感数据的基础。本章重点和难点：重点是掌握可见光、近红外、热红外和微波遥感机理，以及地物波谱特征，

2、难点是大气辐射传输。☆波：振动的传播称为波。§2.1电磁波与电磁波谱☆电磁波（电磁辐射）：当电磁振荡进入空间，变化的磁场引起变化的电场，变化的电场又引起新的变化的磁场，这种变化的磁场和电场交替产生，以有限的速度由近及远在空间内传播的过程称为电磁波。电磁波是随着电磁振荡向各个不同方向传播的。一、电磁波的产生二、电磁波的性质：横波；在真空中以光速传播；波长与频率成反比，c=ƒλ，两者的乘积为光速；具有波粒二象性；不需要媒质也能传播，与物质发生作用时，如气体、固体、液体介质时，会发生反射、吸收、透射、折射等现象

3、。根据能量守恒定律，全部反射、吸收、透射、折射的能量之和应该与入射的总能量相等。按电磁波在真空中传播的波长或频率，递增或递减排列，则构成电磁波谱。以频率从高到低或波长从短到长排列可以划分为：γ射线—X射线—紫外线—可见光—红外线—微波—无线电波。三、电磁波谱电磁波谱紫外线：波长范围为0.005～0.38μm，太阳光谱中，只有0.3～0.38μm波长的光到达地面。水面飘浮的油膜比周围水面反射的紫外线要强烈，因此可用于油污染的监测。但是紫外波段从空中可探测的高度大致在2000m以下，对高空遥感不宜采用。可见光

4、：波长范围：0.38～0.76μm，人眼对可见光有敏锐的感觉，是遥感技术应用中的最常用波段。红外线：波长范围为0.76～1000μm，根据性质分为近红外、中红外、远红外和超远红外。可以探测热辐射。微波：波长范围为1mm～1m，能透过云雾而不受天气影响，也能透过植被、冰雪、土壤等表层覆盖物，在遥感技术中是很有发展潜力的波段。目前遥感技术中通常采用的电磁波位于可见光、红外和微波波谱区间。遥感应用的电磁波波谱段任何地物都有向周围空间辐射红外线和微波的能力。遥感探测实际上是对地物辐射能量的测定。与辐射有关的几个概

5、念：☆辐射源：任何物体都是辐射源。不仅能够吸收其他物体对它的辐射，也能够向外（发出）辐射。☆辐射能量（W）：电磁辐射的能量，单位：J（焦耳）。☆辐射通量（Φ）：单位时间内通过某一面积的辐射能量，Ф=dW/dt，单位:W（J/s）。☆辐照度（I）：被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量，I=dΦ/ds，单位：W/m2。☆辐射出射度（M）：辐射源物体表面单位面积上的辐射通量，M=dΦ/ds，单位：W/m2。§2.2辐射电磁辐射指能量以电磁波形式由辐射源发射到空间的现象。温度大于热力学温度0K（-273.15℃）

6、的任何物体都具有发射电磁波的能力。遥感需要研究的辐射类型：1、黑体辐射2、太阳辐射3、地球辐射4、大气辐射地物的电磁波发射能力主要与其温度有关。为了衡量电磁波发射能力的大小，常以黑体辐射作为度量的标准。1860年，基尔霍夫（Kirchhoff）得出了好的吸收体也是好的辐射体这一定律。它说明：凡是吸收热辐射能力强的物体，它们的热发射能力也强；凡是吸收热辐射能力弱的物体，它们的热发射能力也就弱。黑体也称绝对黑体，是指全部吸收外来电磁辐射而毫无反射和透射能力的理想物体。恒星和太阳的辐射接近黑体辐射。一、黑体辐射

7、黑体的特性：任何物体：α（λ，T）+ρ（λ，T）≡1绝对黑体：α（λ，T）≡1ρ（λ，T）≡0，其吸收率和反射率与物体的温度和波长无关注：α（λ，T）：光谱吸收系数（吸收率）ρ（λ，T）：光谱反射系数（反射率）（一）黑体辐射的概念和特性实验用黑体1、斯忒藩-玻尔兹曼定律（Stefan-Boltzman）某个温度时黑体的辐射（发射）能量——辐射出射度（M），随物体温度的升高以4次方的比例增大。M=ρT4ρ：斯忒藩-玻尔兹曼常数，ρ=5.67×10-8W/（m2·K4）（二）黑体辐射规律（P31，图2.5）应

8、用：对于一般物体来讲，传感器检测到它的辐射能后就可以用此公式概略推算出物体的总辐射能量或绝对温度。热红外遥感就是利用这一原理探测和识别目标物的。2、维恩位移定律（Wein）黑体辐射光谱中最强的辐射波长λmax与黑体绝对温度T成反比。λmax·T=bb为常数,b=2.898×10-3m·K表明：黑体的绝对温度增高时，它的辐射最大值向短波方向位移。若知道了某物体温度，就可以推算出它所辐射的波段。在遥感技术上，常用这种方法选择遥感器