第二章 电磁辐射与地物光谱特性ppt课件.ppt

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1、第二章遥感原理本章提要(…)§1遥感的电磁波原理§2太阳辐射§3太阳辐射与大气的作用§4太阳辐射与地物的作用§5地物的热辐射§6微波与地物的作用§7各典型地物的光谱曲线本章主要介绍遥感的物理基础，包括地物的电磁波特性、太阳辐射、大气对太阳辐射的影响、大气窗口的概念、地物反射太阳光谱的特性、地物的热辐射、地物与微波的作用机理。电磁波交互变化的电磁场在空间的传播。描述电磁波特性的指标波长、频率、振幅等。电磁波的特性电磁波是横波，传播速度为3×108m/s，不需要媒质也能传播，与物质发生作用时会有反射、吸

2、收、透射、散射等，并遵循同一规律。§1遥感的电磁波原理Tobecontinued…电磁波传播示意图电磁波谱按电磁波波长的长短，依次排列制成的图表叫电磁波谱。依次为：γ射线—X射线—紫外线—可见光—红外线—微波—无线电波。电磁波谱示图Tobecontinued…§1遥感的电磁波原理电磁波谱BACK紫外线：波长范围为0.01～0.38μm，太阳光谱中，只有0.3～0.38μm波长的光到达地面，对油污染敏感，但探测高度在2000m以下。可见光：波长范围为0.38～0.76μm，人眼对可见光有敏锐的感觉，是

3、遥感技术应用中的重要波段。红外线：波长范围为0.76～1000μm，根据性质分为近红外、中红外、远红外和超远红外。微波：波长范围为1mm～1m，穿透性好，不受云雾的影响。无线电波：波长范围10-3m～105m之间，主要用于广播、通信等方面。遥感应用的电磁波波谱段本节结束返回下一节太阳辐射：太阳是遥感主要的辐射源，又叫太阳光，在大气上界和海平面测得的太阳辐射曲线如图所示。§2太阳辐射太阳常数：不受大气影响，在距离太阳一个天文单位内，垂直于太阳光辐射方向上，单位面积单位时间内黑体接受的太阳辐射能量。太阳

4、光谱：太阳光球产生的光谱。§2太阳辐射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基本一致。太阳光谱相当于6000K的黑体辐射；太阳辐射的能量主要集中在可见光，其中0.38～0.76µm的可见光能量占太阳辐射总能量的43.5%，最大辐射强度位于波长0.47µm左右；到达地面的太阳辐射主要集中在0.3～3.0µm波段，包括近紫外、可见光、近红外和中红外；经过大气层的太阳辐射有很大的衰减；各波段的衰减是不均衡的，衰减最大的区间是大气分子吸收的最强波段。从太阳光谱曲线可以看出(…)：§3太阳辐射

5、与大气的作用一、大气结构二、大气成分三、大气吸收作用四、大气散射作用五、大气窗口返回下一节太阳辐射与地表的相互作用(…)地物的反射率(…)漫反射(…)镜面反射(…)§4太阳辐射与地物的作用太阳辐射到达地表后，一部分反射，一部分吸收，一部分散射，一部分透射，即：太阳辐射能量＝反射能量＋吸收能量＋散射能量+透射能量地表反射的太阳辐射成为遥感记录的主要辐射能量。一般而言，绝大多数物体对可见光都不具备透射能力，而有些物体如水，对一定波长的电磁波则透射能力较强，特别是0.45~0.56μm的蓝绿光波段。一般水

6、体的透射深度可达10～20m，清澈水体可达100m的深度。地表吸收太阳辐射后具有约300K的温度，从而形成自身的热辐射，其峰值波长为9.66μm，主要集中在长波，即6μm以上的热红外区段。反射率（ρ）：地物的反射能量与入射总能量的比，即ρ=(Pρ/P0)×100%。地物在不同波段的反射率是不同的。反射率是可以测定的。反射率也与地物的表面颜色、粗糙度和湿度等有关。地物的反射光谱曲线：反射率随波长变化的曲线。不论入射方向如何，其反射出来的能量在各个方向是一致的。一般地物的反射近似漫反射，但各个方向反射的

7、能量大小不同。物体的反射满足反射定律，入射角等于反射角。只有在反射波射出的方向才能探测到电磁波，水面是近似的镜面反射，在遥感图像上水面有时很亮，有时很暗，就是这个原因造成的。返回下一节温度一定时，物体的热辐射遵循基尔霍夫定律。地物的反射率随波长变化的曲线叫反射光谱曲线。地物的反射率与地表的粗糙度、颜色和温度有关。表面粗糙、颜色暗，反射率高，反之反射率低。地物的辐射能量与温度的四次方成正比，比热、热惯性大的地物，反射率大。如水体夜晚反射率大，白天就小。探测地物的热辐射特性的热红外遥感在夜间和白天进行的

8、结果是不同的。热红外遥感探测的地物热辐射量用亮度温度表示，它不同于地面温度，是接收的热辐射能量的转换值，图像上表示为亮度。§5地物的热辐射本节结束返回下一节在可见光与近红外波段，地表物体自身的辐射几乎等于零。地物发出的波谱主要以反射太阳辐射为主。太阳辐射到达地面之后，物体除了反射作用外，还有对电磁辐射的吸收作用。电磁辐射未被吸收和反射的其余部分则是透过的部分，即：到达地面的太阳辐射能量＝反射能量＋吸收能量＋透射能量一般而言，绝大多数物体对可见光都不具备透射能力，而有些