电磁辐射与地物光谱

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1、遥感教研室主讲人：孟治国遥感技术基础12345第二章遥感物理基础本章，我们主要解决两个问题：1.什么是电磁波？2.在遥感技术中，如何利用电磁波来提取地物信息？6§2.1电磁波与电磁波谱§2.2大气与电磁辐射的相互作用及大气窗口§2.3典型地物波谱特性§2.4彩色合成原理学习内容7要求掌握电磁波的基本特征、电磁波谱、电磁辐射源、大气窗口、地物波谱特性及其影响因素、彩色合成原理等内容。通过本章的学习，掌握遥感的物理基础知识，为掌握遥感影像特征、进行遥感影像解译打下牢固的基础。学习目的和要求8△电磁波谱△大气对电

2、磁波传播的影响△常用的大气窗口及其特点△典型地物的波谱特性△地物波谱的时间效应、空间效应△彩色合成原理学习重点与难点9§2.1电磁波与电磁波谱(1)电磁波与电磁波谱(2)电磁辐射的度量(3)电磁辐射源(4)太阳辐射和地气辐射系统电磁波是遥感信息的载体；电磁波理论是遥感的物理理论基础。10§2.1.1电磁波与电磁波谱电磁波交互变化的电磁场在空间的传播。描述电磁波特性的指标波长、频率、振幅、位相等。电磁波的特性电磁波是横波，传播速度为3×108m/s，不需要媒质也能传播，与物质发生作用时会有反射、吸收、透射、散

3、射等，并遵循同一规律。11电磁波谱按电磁波波长的长短，依次排列制成的图表叫电磁波谱。依次为：γ射线—X射线—紫外线—可见光—红外线—微波—无线电波。（1）电磁波与电磁波谱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。由于它们的波长或频率不同，不同电磁波又表现出各自的特性和特点。可见光、红外和微波遥感，就是利用不同电磁波的特性。电磁波与地物相互作用特点与过程，是遥感成像机理探讨的主要内容。12遥感是利用传感器主动或被动地接受地面目标反射或发射的电磁波，通过电磁波所传递的信息来识别目标，从而达到

4、探测目标物的目的。应掌握有关电磁波的知识132.1.1电磁波谱1）电磁波是电磁振动的传播。当电磁振荡进入空间时，变化的磁场激发了变化的电场，使电磁振荡在空间传播，形成电磁波，也称电磁辐射。2）电磁波是横波，质点的震动方向与波的传播方向垂直。在传播过程中，遵循波的反射、折射、衍射、散射、干涉、吸收等传播规律。E电场，M磁场，C传播方向143）电磁波在真空中以光速传播。4）满足方程：f.λ=c(波动性)E=h.f（粒子性）具有波粒二象性2.1.1电磁波谱15麦克斯韦（1831-1879）普朗克（1858-194

5、7）爱因斯坦（1879-1955）波动性粒子性2.1.1电磁波谱（补充）16电磁波的波动性Amplitude(A)Wavelength(lambda,l)Period(T)Frequency(f=1/T),单位：赫兹(HZ),表示1秒内波传播的次数Velocity(v)2.1.1电磁波谱（补充）17真空中，c=2.998*108m/sec传播其中：w=2p/Tk=2p/lf为相位电场强度Maxwell'swavetheoryc=lfMaxwell'sEquations2.1.1电磁波谱（补充）18粒子性把电

6、磁波作为粒子对待时，能量:E=hfh,Plank'sconstant(6.626*10-34J•s)能量越大，波长越短，粒子性越强，直线性越强。2.1.1电磁波谱（补充）19遇到介质（气体、液体、固体），发生一系列现象：反射：镜面反射：入射角等于反射角漫反射：反射向四面八方折射：射入介质，折射角一般不等于入射角吸收：部分被介质吸收透射：从入射延伸方向射出介质发射：自身向外辐射能量2.1.1电磁波谱（补充）20电磁波与物体间的相互作用图2.1.1电磁波谱（补充）21反射、吸收和透射的能量和等于入射的总能量反射

7、率=（反射能量/入射总能量）*100%吸收率=（吸收能量/入射总能量）*100%透射率=（透射反射能量/入射总能量）*100%散射：辐射传播中，若遇到小粒子，会向四面八方散去，电磁波强度和方向发生各种变化，即散射。强度随波长改变。2.1.1电磁波谱（补充）222.1.1电磁波谱（补充）232.1.1电磁波谱电磁波谱定义：按照电磁波在真空中传播的波长或频率，递增或递减排列，形成的一个连续谱带。242.1.1电磁波谱252.1.1电磁波谱26可见光：2.1.1电磁波谱—遥感常用波段紫色光（0.38～0.43μm

8、）蓝色光（0.43～0.47μm）青色光（0.47～0.50μm）绿色光（0.50～0.56μm）黄色光（0.56～0.59μm）橙色光（0.59～0.62μm）红色光（0.62～0.76μm）27红外(Infrared,IR)反射红外（reflectiveIR）：0.7-3.0m热红外(ThermalIR)：3.0-100m以往用法：近红外：0.7-1.1m中红外：1.1-3.0m远红外：8.0-100