遥感物理基础ppt课件.ppt

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1、第二章遥感物理基础2.1电磁波与电磁波谱2.2地物的光谱特性2.3大气和环境对遥感的影响2.1电磁波与电磁波谱电磁波及其特性电磁波谱电磁辐射源一、电磁波及其特性波的概念：波是振动在空间的传播。机械波：声波、水波和地震波电磁波（ElectroMagneticSpectrum)由振源发出的电磁振荡在空气中传播。演示电磁波是通过电场和磁场之间相互联系传播的：原理电磁辐射:电磁能量的传递过程（包括辐射、吸收、反射和透射）称为电磁辐射。电磁波的特性电磁波是横波在真空中以光速传播电磁波具有波粒二象性：在传播过程中，主要表现为波动性；在与物质相互作用时，主要表

2、现为粒子性。波动性：电磁波是以波动的形式在空间传播的粒子性：使电磁辐射的能量具有统计性波粒二象性的程度与电磁波的波长有关：波长愈短，辐射的粒子性愈明显；波长愈长，辐射的波动特性愈明显。二、电磁波谱电磁波谱：将各种电磁波在真空中的波长(或频率)按其长短，依次排列制成的图表。电磁波谱示图紫外线：0.01-0.38μm，碳酸盐岩分布、水面油污染。可见光：0.38-0.76μm，鉴别物质特征的主要波段；是遥感最常用的波段。红外线(IR)：0.76-1000μm。近红外0.76-3.0μm;中红外3.0-6.0μm；远红外6.0-15.0μm；超远红外15-

3、1000μm。（近红外又称光红外或反射红外；中红外和远红外又称热红外。）微波：1mm-1m。全天时、全天候遥感；有主动与被动之分；具有穿透能力；发展潜力大。2、遥感常用的电磁波波段的特性三、电磁辐射源自然辐射源太阳辐射：太阳是被动遥感主要的辐射源，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。太阳辐射的能量主要集中在可见光和近红外，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，经过大气层的太阳辐射有很大的衰减；各波段的衰减是不

4、均衡的。三、电磁辐射源自然辐射源地球的电磁辐射：小于2.5μm的波长主要是太阳辐射的能量；大于6μm的波长，主要是地物本身的热辐射；2.5-6μm之间，太阳和地球的热辐射都要考虑。人工辐射源主动式遥感的辐射源,被称为雷达探测;分为微波雷达和激光雷达。微波辐射源：0.8-30cm、优点激光辐射源：激光雷达—测定卫星的位置、高度、速度、测量地形等。2.2地物的光谱特性地物的反射光谱特性地物的发射光谱特性地物的透射光谱特性地物的反射率（反射系数或亮度系数）：地物对某一波段的反射能量与入射能量之比。反射率随入射波长而变化。影响地物反射率大小的因素：入射电磁

5、波的波长入射角的大小地表颜色与粗糙度地物的反射率总是小于等于1一、地物的反射光谱特性地物的反射光谱：地物的反射率随入射波长变化的规律。地物反射光谱曲线：根据地物反射率与波长之间的关系而绘成的曲线。地物电磁波光谱特征的差异是遥感识别地物性质的基本原理。不同地物在不同波段反射率存在差异：植被、土壤、水体、岩石的光谱曲线同类地物的反射光谱具有相似性，但也有差异性。不同植物；植物病虫害地物的光谱特性具有时间特性和空间特性。时间特性空间特性同物异谱，异物同谱课下阅读课本41页2.3.4地物波谱特性的测量地物发射电磁波的能力以发射率作为衡量标准；地物的发射率是

6、以黑体辐射作为参照标准。黑体：在任何温度下，对各种波长的电磁辐射的吸收系数等于1（100%）的物体。黑体辐射(BlackBodyRadiation)：黑体的热辐射称为黑体辐射。二、地物的发射光谱特性3、黑体辐射定律(1)普朗克热辐射定律表示出了黑体辐射出射度与温度的关系以及按波长分布的规律。辐射出射度：辐射源物体表面在单位时间内，从单位面积上辐射出的辐射能量P19黑体辐射的三个特性辐射出射度随波长连续变化，每条曲线只有一个最大值。温度越高，辐射出射度越大，不同温度的曲线是不相交的。随着温度的升高，辐射最大值所对应的波长向短波方向移动。辐射出射度(2

7、)斯忒藩-玻耳兹曼定律黑体总辐射通量随温度的增加而迅速增加，它与温度的四次方成正比。因此，温度的微小变化，就会引起辐射通量密度很大的变化。是红外装置测定温度的理论基础。辐射通量：单位时间内通过某一面积的辐射能量总辐射通量：各波段辐射通量之和或辐射通量的积分值温度3005001000200030004000500060007000波长9.665.802.901.450.970.720.580.480.41(3)维恩位移定律随着温度的升高，辐射最大值对应的峰值波长向短波方向移动。b=2897±0.4m·k4、实际物体的辐射地物发射率：地物的辐射出射度

8、（单位面积上发出的辐射总通量）W与同温下的黑体辐射出射度W黑的比值。它也是遥感探测的基础和出发点。影响地物发射率的因素：地