遥感物理基础课件.ppt

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1、第二章遥感物理基础第二章遥感物理基础第一节电磁波与电磁波谱第二节太阳辐射与大气窗口第三节地物波谱特征第四节色度学地球上每一个物体都在不停地吸收、发射和反射信息和能量，其中有一种人类已经认识到的形式——电磁波。不同的物体具有不同的物质组成和结构；由此导致其电磁波谱特征（特征光谱）不同。遥感就是根据这个原理来探测地表物体对电磁波的反射和其发射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完成远距离识别物体。不同地物的光谱曲线不同。同一种物体在不同的情况下，在各波段的反射率也不同。第一节电磁波与电磁波谱不同类型的地物具有反射或辐射不同波长电磁波的特性，遥感技术是利用地物反射和辐射电磁微波的固有特性来探测地面目标

2、的。因此，关于电磁波辐射的基本原理就成为遥感技术的理论基础。本章仅从“遥感”的角度简述一些有关问题。一、电磁波电磁波是能量的一种动态形式。只有当它与物质相互作用时才表现出来。在自然界中，无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波，不过它们产生的方式不同，波长也不同。根据电磁场理论，变化的电场能够在它的周围激起磁场的变化，同样，变化的磁场也能够在它周围激起电场的变化，这种交变的电磁场在空间由近及远的传播过程称为电磁波。电磁波的电（E）、磁（H）向量电磁波示意图电磁波电磁能量有以下几个主要参数波长(Wavelength)：指波在一个振动周期内传播的距离。即沿波的传播方向，两个

3、相邻的同相位点(如波峰或波谷)间的距离。用表示，单位为厘米(cm)、毫米(mm)、微米(m)、纳米(nm)等周期：波前进一个波长那样距离所需的时间（T）频率(frequency)：指单位时间内，完成振动或振荡的次数或周期（T）.用V示。单位为赫兹(Hz)、千赫(KHz)、兆赫(MHz)、吉赫(GHz)等。波长与频率振幅(Amplitude)：表示电场振动的强度。它被定义为振动物理量偏离平衡位置的最大位移。即每个波峰的高度。单位为瓦特／米2·厘米电磁波的波长、频率、及速度间有如下关系：＝V电磁波在真空中以光速C＝2.998×108米／秒(m／s)传播，在大气中小于光速但接近于光速传播。一

4、般可用波长或频率来描述或定义电磁波谱的范围。在可见光一红外遥感中多用波长，如m、nm等：在微波遥感中多用频率，如MHz、GHz等。几个辐射度量概念辐射能W——电磁辐射所携带（或传递）的能量，它表示在给定的时间间隔内由辐射源辐射出的全部能量。辐射能的单位是焦尔（符号J）辐射通量——辐射能传递的时间速率，是单位时间内所传递的能量。常用单位是瓦（符号W）。大多数传感器响应的是辐射能传递的时间速率，而不是所传递的总能量辐射通量密度——单位面积所截获的辐射通量。辐照度——投射到表面上的辐射通量密度。用符号E表示（单位为W·m-2)出射率——从表面发出的辐射通量密度。用符号M表示（单位为W·m-2）辐

5、射强度I——辐射源每单位立体角所发出的辐射通量密度，单位为瓦·球面度-1（W·Sr-1)立体角是辐射通量定量测量的一个基本概念，采用类似弧度的度量方法。辐射率L——在扩展源的某一方向上的单位立体角内，由垂直于那个方向的平面上辐射源的投影单位面积所发射的辐射通量。1）不需要传播介质2）横波3）波动性4）粒子性5）叠加原理6）相干性和非相干性7）衍射和偏振（遥感器的几何图象分辨率，波长越长，偏振现象越显著，偏振摄影和雷达成像）8）多谱勒效应（合成孔径侧视雷达）电磁波的特点和遥感意义动量：P能量：Eh:普朗克常数，6.6260755×10－34Jsc:光速；v:频率能量和动量是粒子属性，频率和波长是

6、波动属性。可见光，红外线；微波和无线电波；紫外线和X射线Y射线。电磁波的粒子性电磁辐射传播的基本特性干涉衍射偏振干涉(interference)一列波在空间传播时，将引起空间各点的振动，两列(或多列)波在同一空间传播时，每列波对各点的振动都有贡献，因此空间各点的振动就是各列波单独在该点产生的振动的叠加合成（波的叠加原理）。这种波的叠加合成不是筒单的代数和，而是矢量和。同振幅、频率和初位相(具固定位相关系)的两列(或多列)波的叠加合成而引起振动强度重新分布的现象称为“干涉现象”干涉现象中，在波的交叠区有的地方振幅增加，有的地方振幅减小，振动强度在空间出现强弱相间的固定分布，形成干涉条纹。干涉现象

7、普通存在，它是波的一个重要特性，但只有相干波(具有固定位相关系的波束)才能产生干涉现象。光波的干涉图样是一系列明暗相间的条纹或曲线。在光学仪器中利用光的干涉原理制作干涉滤光片等；也可以利用电磁波的干涉制作定向的发射天线。杨氏干涉衍射(diffraction)波在传播过程中遇到障碍物时，在障碍物的边缘一些波偏离直线传播而进入障碍物后面的“阴影区”的现象称为“衍射现象”。它是由于障碍物引起波的振幅或相