第二章 电磁辐射及遥感物理基础ppt课件.ppt

《第二章 电磁辐射及遥感物理基础ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二章电磁辐射及遥感物理基础内容提纲2.1概述2.2物体的发射辐射2.3地物的反射辐射2.4地物波谱特性的测定2.1概述电磁波、机械波（声波）、重力场、地磁场等都可以用作遥感，但一般而言，RS指的是电磁波遥感。遥感之所以能够根据收集到的电磁波来判断地物目标和自然现象，是因为一切物体，由于其种类、特征和环境条件的不同，而具有完全不同的电磁波反射或发射辐射特征。2.1.1电磁波麦克斯韦电磁场理论电磁波是一种横波几个重要性质单色波可以用波函数来描述，是一个时空周期性函数，振幅、相位、波长一般成像：记录振幅全息成像：记录振幅和相

2、位干涉衍射偏振干涉凡是单色波都是相干波。微波遥感中的雷达也是应用了干涉原理成像的,其影像上会出现颗粒状或斑点状的特征，这是一般非相干的可见光影像所没有的，对微波遥感的判读意义重大。INSAR利用干涉原理成像。衍射光通过有限大小的障碍物时偏离直线路径的现象称为光的衍射。研究电磁波的衍射现象对设计遥感传感器和提高遥感图像的几何分辨率具有重要意义。偏振横波在垂直于波的传播方向上，其振动矢量偏于某些方向的现象。偏振在微波技术中称为“极化”，一般有四种极化方式。遥感技术中的偏振摄影和雷达成像就利用了电磁波的偏振这一特性。2.1.2

3、电磁波波谱遥感信息获取，一般指收集、探测、记录地物的电磁波特征，即地物的发射、辐射或反射电磁波特性。由于电磁波传播的是能量，实际上也是记录辐射能量的过程。电磁波具有不同的频率和波长，因而具有不同的特性。Gammaץ射线X射线紫外线可见光红外线微波无线波紫蓝绿黄红频率波长遥感应用的光谱范围名称波长范围紫外线0.001—0.4μm紫0.38—0.43μm可见光0.4—0.76μm蓝0.43—0.47μm红外线近红外0.77—3.0μm青0.47—0.50μm中红外3—6μm绿0.50—0.56μm远红外6—15μm黄0.56

4、—0.60μm超远红外15—1000μm橙0.60—0.63μm微波毫米波1—10mm红0.63—0.76μm厘米波1—10cm分米波10cm—1m遥感应用的光谱范围电磁波谱的范围非常宽，从波长最短的γ射线到最长的无线电波，波长之比高达10的22次方遥感采用的电磁波段可以从紫外线一直到微波波段遥感就是根据感兴趣的地物的波谱特性，选择相应的电磁波段，通过传感器探测不同的电磁波谱的发射或反射能量而成像的。2.2物体的发射辐射黑体辐射太阳辐射大气对辐射的影响一般物体的发射辐射2.2.1黑体辐射1860年基尔霍夫：好的吸收体也是

5、好的辐射体绝对黑体——任何波长的电磁辐射全部吸收一个不透明的物体，对入射到它上面的电磁波只有光谱吸收率α(λ,T)和光谱反射率ρ(λ,T)，二者之和恒等于1。绝对黑体：α(λ,T)=1，ρ(λ,T)=0绝对白体：α(λ,T)=0，ρ(λ,T)=1普朗克定律1900年普朗克用量子理论推导出普朗克定律黑体辐射通量密度与温度、波长的关系满足普朗克定律：W(λ)——光谱辐射通量密度，单位W／（cm2·μm）；λ——波长，单位是μm；h——普朗克常数(6.6256×10-34J·s)；c——光速(3×1010cm/s)；k——玻耳

6、兹曼常数(1.38×10-23J／K)；T——绝对温度，单位是K。黑体辐射特性（1）与曲线下的面积成正比的总辐射通量密度W是随温度T的增加而迅速增加。总辐射通量密度W可在从零到无穷大的波长范围内。对普朗克公式进行积分，可得到从1平方厘米面积的黑体辐射到半球空间里的总辐射通量密度的表达式为：σ为斯忒藩——玻耳兹曼常数，T为绝对黑体的绝对温度（K）。从上式可以看出：绝对黑体表面上，单位面积发出的总辐射能与绝对温度的四次方成正比，称为斯忒藩－玻耳兹曼公式。对于一般物体来讲，传感器检测到它的辐射能后就可以用此公式概略推算出物体的

7、总辐射能量或绝对温度（T）。热红外遥感就是利用这一原理探测和识别目标物的。黑体辐射特性（2）光谱辐射能量密度的峰值波长随温度的增加向短波方向移动。可微分普朗克公式，并求极值。称维恩位移定律。它表明：黑体的绝对温度增高时，它的最大辐射本领向短波方向位移。若知道了某物体温度，就可以推算出它所辐射的。在遥感技术上，常用这种方法选择遥感器和确定对目标物波段进行热红外遥感的最佳波段。黑体辐射特性（3）每根曲线彼此不相交，故温度T越高所有波长上的波谱辐射通量密度也越大。在波长大于1mm的微波波段，hv<

8、黑体的微波辐射亮度与温度的一次方成正比。钨丝2.2.2太阳辐射太阳是被动遥感最主要的辐射源，遥感传感器从空中或空间接收地物反射的电磁波。地球系统的能量绝大多数（>99％）来源于太阳太阳辐射:5%紫外线45%可见光50%红外线辐射源自然辐射源：太阳辐射：是可见光和近红外的主要辐射源；常用5900K的黑体辐射来模拟。大气