《遥感物理》PPT课件

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1、第一章基本概念遥感物理第一节基本定义√§1.1.1表征电磁辐射的物理量§1.1.2物体表面的反射特性§1.1.3遥感数据定标辐射能量Q电磁辐射是具有能量的，它表现在：•使被辐照的物体温度升高•改变物体的内部状态•使带电物体受力而运动……辐射能量（Q）的单位是焦耳（J）1/13辐射通量(radiantflux)Φ在单位时间内通过的辐射能量称为辐射通量：Φ=Q/t辐射通量（Φ）的单位是瓦特=焦耳/秒（W=J/S）2/13辐射通量密度(irradiance)E、(radiantexitance)M单位面积上的辐射通量称为辐射通量密度：E辐照度=Φ/AM辐出度=Φ/A辐射通量密度的

2、单位是瓦/米²（W/m²）辐射源辐射照射度辐射出射度被辐照物辐射体法向3/13辐射强度(radiantintensity)I辐射强度是描述点辐射源的辐射特性的，指在某一方向上单位立体角内的辐射通量：I=Φ/Ω辐射强度（I）的单位是瓦/球面度（W/Sr）辐射强度点辐射源Ω=A/R²2π、4π各向同性源？4/13分谱辐射通量辐射通量是波长λ的函数，单位波长间隔内的辐射通量称为分谱辐射通量：Φ(λ)=Φ/λ分谱辐射通量的单位是瓦/微米（W/μm）λ1-λ2间隔内的Φ(λ1-λ2)?总辐射通量Φ？辐射通量波长5/13分谱？？？分谱辐射通量分谱辐照度、分谱辐出度分谱辐射强度“分谱”两字可

3、以忽略6/13辐射亮度(radiance)L单位面积、单位波长、单位立体角内的辐射通量称为辐射亮度：L(λ)=³Φ/AΩλ辐射亮度（L）的单位是瓦/米²•微米•球面度（W/m²•μm•Sr）图中入射辐射亮度是多少？7/13θ'θ小结辐射度量一览表辐射量符号定义单位辐射能量Q焦耳(J)辐射通量Φ(2)Q/t(λ)瓦(W)辐照度E(2)Φ/A(λ)瓦/米²(W/m²)辐出度M(2)Φ/A(λ)瓦/米²(W/m²)辐射强度I(2)Φ/Ω(λ)瓦/球面度(W/Sr)辐射亮度L2(3)Φ/AΩ(λ)瓦/米²•球面度(W/m²•Sr)8/13太阳常数在日地平

4、均距离处通过与太阳光束垂直的单位面积上的太阳辐射通量称为太阳常数。F0=1353(±21)W/m2(1976,NASA)太阳对地球的张角很小(<9)，因此太阳光可以认为是平行光束。太阳总辐射和表面辐出度分别是多少？θ0左图大气顶的通量密度为F=F0(dm/d)2cosθ00.9674<(dm/d)2<1.03449/13通量密度很多时候简称通量太阳光谱太阳常数随波长的分布称为太阳光谱，也即分谱太阳常数。极大值位于0.47μm，维恩位移定律λmaxT=2.897810-3mK，色温Tsun?10/13Wien’sdisplacementlaw夫琅和费(Fraunhofer)吸收线

5、不分谱的太阳常数是对太阳光谱的积分太阳常数与太阳辐射亮度L(λ)=³Φ/AλΩF(λ)=²Φ/Aλ11/13太阳光是平行光入射，即只在Ω0方向存在亮度，注意到公式：因此，太阳的辐射亮度与Ω0方向上的辐射通量（即太阳常数）之间的关系为：Ω0L0=δ(Ω,Ω0)F0等式两边单位一样吗？各向同性辐射时亮度与通量的关系12/13假设地表为各向同性辐射，即辐射亮度在各方向分布均一，则其垂直地表向上的辐射通量为：通量密度针对垂直穿过某个平面的量，为半球积分。由于dΩ=dσ/r2=sinθdθdφ因此：θ基本辐射量总结：表征辐射的物理量很多：能量、通量、密度、强度、亮度，以及谱（分谱）

6、……需要注意的是：文献中的称谓不尽相同，关键看单位最重要的是密度（通量）和亮度涉及面积的要注意是否使用法向面积，即cosθ13/13第一章基本概念遥感物理第一节基本定义§1.1.1表征电磁辐射的物理量√§1.1.2物体表面的反射特性§1.1.3遥感数据定标物体表面的反射辐射物体表面对电磁波的反射有三种形式：•镜面反射(mirrorreflection)反射能量集中在一个方向，反射角=入射角•漫反射(diffusereflection)整个表面都均匀地向各向反射入射光称为漫反射•方向反射(directionalreflection)介于漫反射和镜面反射之间，各向都有反射，但各向反射强度不

7、均一。1/16θiθr镜面反射漫反射方向反射L.Rayleigh提出表面为光滑或粗糙的标准为：当为光滑表面当为粗糙表面2/16镜面反射折射定律（斯涅耳Snell定律）表征了入射角与折射角的关系：n1sinθi=n2sinθt其中n为折射系数。如果界面相对入射波长λ而言非常光滑（λ>>界面粗糙度），则反射是镜面的。θiθrθtn1n23/16根据菲涅耳公式（此处省略），当θi+θt=π/2时，垂直极化波出现零反射点，即反射波中没有垂直极化的偏振波