第二章遥感电磁辐射基础ppt课件.ppt

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1、遥感电磁辐射基础2中国农业大学信息与电气工程学院张超地理信息工程系28七月20212电磁波辐射源2.1黑体辐射2.2黑体辐射定律2.3一般辐射体和发射率2.4基尔霍夫定律黑体：对任何波长的辐射，反射率和透射率都等于0。黑体是一种理想的吸收体，自然界没有真正的黑体。人工制造的接近黑体的吸收体2.1黑体辐射2.2黑体辐射的定律2.2.1普朗克公式2.2.2斯蒂芬－玻尔兹曼定律2.2.3维恩位移定律描述黑体辐射通量密度与温度、波长分布的关系。2.2.1普朗克公式h:普朗克常数6.6260755*10-34W·s2k:玻尔兹曼常数，k=1.380658*10-23W·s·K

2、-1c:光速;λ:波长（μm）;T:绝对温度（K）变化特点：(1)辐射通量密度随波长连续变化，只有一个最大值；(2)温度越高，辐射通量密度越大，不同温度的曲线不相交；(3)随温度升高，辐射最大值向短波方向移动。普朗克公式图示：2.2.2斯蒂芬－玻尔兹曼定律对普朗克定律在全波段内积分，得到斯蒂芬－玻尔兹曼定律。辐射通量密度随温度增加而迅速增加，与温度的4次方成正比。含义？σ:斯蒂芬－玻尔兹曼常数，5.6697＋－0.00297）×10－12Wcm-2K-4红外装置测试温度的理论根据。2.2.3维恩位移定律b:常数，2897.8±0.4μm·K高温物体发射较短的电磁波，

3、低温物体发射较长的电磁波。常温（如地表300K左右，发射电磁波的峰值波长9.66μm）针对要探测的目标，选择最佳的遥感波段和传感器。2.3一般辐射体和发射率对于一般物体而言，需要引入发射率（热辐射率、比辐射率），表明物体的发射本领。非黑体的辐射通量密度与同一温度下黑体辐射通量密度的比值。发射率与物质种类、表面状态、温度等有关，还与波长有关。按照发射率与波长的关系，辐射源可以分为：1）黑体2）灰体3）选择性辐射体2.3一般辐射体和发射率2.4基尔霍夫定律在给定温度下，任何地物的辐射通量密度W与吸收率α之比是常数，即等于同温度下黑体的辐射通量密度。发射率等于吸收率。好的

4、吸收体也是好的发射体，如果不吸收某些波长的电磁波，也不发射该波长的电磁波。热红外遥感主要内容热红外遥感概况地表物质的热学性质地表温度的反演热红外遥感图像的特点白天热效应热红外遥感应用热红外遥感就是利用星载或机载的传感器收集、记录地物的热红外信息，并利用这种信息来识别地物和反演地表参数（温度、湿度、热惯量）的技术系统热红外遥感波段范围其中（3-5微米）热辐射和太阳辐射的反射部分同时考虑；（7-18微米）辐射热红外有人把“热红外”叫做“远红外”热红外遥感概况热作用与温度温度是物质分子热运动平均动能的度量，描述了物质内部分子热运动的剧烈程度。分子运动温度为热力学温度，又称

5、为物体的真实温度。辐射温度：对于黑体，物体的辐射温度等于它的动力学温度，但是真实物体：热遥感器所记录的辐射温度小于它的真实温度，因为发射率小于1亮度温度当一个物体的辐射亮度与某一黑体的辐射亮度相等时，该黑体的物理温度就被称之为该物体的亮度温度（亮温）。亮度温度具有温度的亮纲，但不具有温度的物理含义。为什么要测量地表温度？地表温度是地-气系统研究能量平衡的一个关键因子。除了太阳辐照度之外，地-气界面所有的通量都可参数化为温度的一个函数是全球的水循环，地表、大气能量循环的重要因素作为GCM模型（全球环流模型）的初始化数据。可直接验证GCM输出的地表温度是植物生长的重要因

6、素如何获得地表温度？利用温度计或其它点接触探测头测定受时间和空间的限制，没有足够的空间覆盖数据受其它外界环境的影响很难获得精确的表面温度利用热红外辐射仪来测定在局部尺度上：地面测量在大、中尺度上：卫星（遥感反演）空间测量测量的量是波谱辐射能Ts，e,大气和周围环境比辐射率描述非黑体热辐射能力与热辐射方向性的重要参数比辐射率是物理的固有的物理属性，不仅仅依赖于地物的组成成分，与物体的表面状态（表面粗糙度）及物理性质（介电常数、含水量、温度等）有关，是波长和观测角度的函数如何获得表面比辐射率？根据室内、外测量波谱辐射仪辐射仪结合CO2激光仪（主动与被动结合）黑箱子需

7、要假定表面温度和比辐射率在测量过程中不变从卫星上测定根据可见光和近红外光谱信息的统计关系根据热红外光谱仪里最小e和在最大相对比辐射率之差（MMD）的统计关系利用多时相数据假定：eday=enight或eday1=eday2地球表面的热辐射地球地表温度大约300K，地表的热红外辐射能量由地表比辐射率和地表温度两个因素决定地表温度是地球、太阳、大气相互作用的结果水的循环地表热学性质热容HeatCapacity(C):温度每升高1度，对应热能(Q)增加量的度量。表示了一种材料存储热的能力,单位为cal℃-1。(与物体大小有关)比热specificheat(c):一定条