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1、第二章遥感电磁辐射基础§2.1电磁波谱与黑体辐射电磁波区域的划分方法如下:无线电波＞lm长波3000m以上屮波和短波1O〜3000m超短波l~10m微波1mm〜Im按波长减小排列，微波又可依次分为P，L,S,C,X,Ku,K,Ka等波段。红外波段0.76〜1000um超远红外波段15〜1000um远红外6〜15um中红外3〜6um近红外O.76~3um可见光0.38〜0.76um红0.62〜0.76um橙0.59〜0.62Pm黄0.56〜0.59Um绿0.50〜0.56um青0.47〜0.50um蓝0.43〜0
2、.47um紫0.38〜0.43Um紫外波段10-3-3.8*10-1umx射线10・6〜10・3umY射线v10-611m二）黑体辐射规律1.斯忒藩一玻尔兹曼定律：绝对黑体的总辐射出射度与黑体温度的四次方成正比，M=oT4。为斯忒藩——玻尔兹曼常数o=5.67*10£W/m2・K42.维恩位移定律：黑体辐射光谱屮最强辐射的波长Xmax与黑体绝对温度T成反比，Xmax-T=b,b为常数（b=2.898X10-3m-K）o图表把太阳、地球和其他恒星都可以近似看作球形的绝对黑体，则与这些星球的辐射出射度对应的黑体温度
3、可作为星球的有效温度。太阳的Xmax是0.47um,用公式可算出有效温度T是6150K,0o47um正是在可见光波段，所以太阳光是可见的。而地球在温暖季节的白天久入max约为9.66um,可以算出温度T为300K,9.66um是在红外波段，所以地球丄要发射不可见的热辐射。（三）实际物体的辐射Ml/ci1=M2/a2=M0=I（基尔霍夫定律）基尔霍夫定律表现了实际物体的辐射出射度Mi与同一温度和同一波长区间的绝对黑体辐射出射度的关系，ai是此条件下的吸收系数（OvaW1）。有时也称为比辐射率或发射率,记作£，用来
4、表示实际物体辐射与黑体辐射Z比。这样基尔霍夫定律可以写为M=e-MO（2.8）§2.2太阳辐射和地球辐射一、太阳的辐射（二）太阳光谱图2.8描绘了黑体在6000K时的辐射
5、11
6、线，在大气层外接收到的太阳辐照度1111线，以及太阳辐射穿过大气层后在海平面处接收到的太阳辐照度Illi线。从大气层外太阳辐照度曲线可以看出，太阳辐射的光谱是连续光谱，且辐射特性与绝对黑体辐射特性近似。太阳辐射能量各个波段所占比例不同，近紫外、可见光、近红外和屮红外部分大约占太阳总辐射的84.62%,所以我们对太阳的认识就是从光和热开始
7、的。太阳辐射从近紫外到屮红外这一波段区间能量最集屮，而且相对来说最稳定，太阳强度变化最小。在英他波段，如，X射线、v射线、远紫外及微波波段，它们的能量加起来还不到1%,尽管比例很小，可是变化却很大，我们都知道太阳活动有11年的周期，当太阳活动剧烈时，黑子和耀斑爆发,这些小比例波段的辐射强度会有剧烈增长，最大时能量可增长上千倍共至还多。遥感探测时，主要利用可见光、红外等稳定辐射；利用微波时多采用主动微波遥感。图2.8屮标示的地表接受的太阳辐射，也就是海平面处的太阳辐照度曲线与大气层外的曲线有很大不同，其差异主要是
8、地球大气引起。由于大气屮的水、氧、臭氧、二氧化碳等分子对太阳辐射的吸收作用，加之大气的散射使太阳辐射产生很大衰减，图屮那些衰减最大的区间便是大气分了吸收的最强的区间。图2・8屮所示的辐照度是太阳垂胃投射到被测平面上的测量值。通常太阳是倾斜入射的，则辐照度的大小一定与太阳入射光线与地平面夹角，即太阳高度角有关。00.40.81.21.62.02.42.83.2波长/gm图2.8太阳辐照度分布曲线（王水生等3987）注：lcal•cm•min=697.8W•m:2.太阳常数：在距离太阳一个夭文单位的区域内，垂頁于太
9、阳辐射方向上单位面积和单位时间黑体所接收到的太阳辐射能量。通常表示为IO=1.95cal/cm2min=1.36OX103W/m2太阳常数是在地球大气顶端接受的太阳能量，所以没有大气的影响。二、地球的辐射除了太阳以外，遥感探测屮被动遥感的辐射源还来H地球，这里将讨论地球作为辐射源的辐射特性。（一）太阳辐射和地球辐射的分段特性太阳辐射接近于温度为6000K的黑体辐射，报大辐射的对应波长为0.47umo地球辐射接近于温度为300K的黑体辐射，最大辐射的对应波长为9.66um,两者相差较远。一般來说，太阳的电磁辐射主
10、要集屮在波长较短的部分，从紫外、可见光到近红外区段。即0.3〜2.5um,在这一波段地球的辐射主要是反射太阳的辐射。地球H身发出的辐射主要集屮在波长较长的部分即6nm以上的热红外区段。在2.5»m至6卩m这一中红外波段，地球对太阳辐照的反射和地表物体1=1身的热辐射均不能忽略，这就是地球辐射的分段特性。（二）地表自身热辐射图2.10对比了从卫星上测出的地球辐射与相应黑体辐射之间的关系。
