第二章电磁辐射和地物光谱特征ppt课件.ppt

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1、第二章遥感物理基础本章提要(…)§2.1电磁波及电磁波谱§2.2物体的发射辐射§2.3地物的反射光谱特性§2.4太阳辐射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。§2.1电磁波及电磁波谱1、波的概念：波是振动在空间的传播。2、电磁波（ElectroMagneticSpectrum)通过电场和磁场之间相互联系传播的过程3、电磁辐射:这种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。电磁波传播示意图4.电磁波性质：电磁波是横波，传播速度为3×108m/s,不需要媒质

2、也能传播，与物质发生作用时会有反射、吸收、透射、散射等，并遵循同一规律。满足：c=v*λ(c为光速)E=h*v(h为普朗克常数)描述电磁波特性的指标波长、频率、振幅、位相等5.电磁波谱：将各种电磁波在真空中的波长（或频率）按其长短，依次排列制成的表叫做电磁波谱。电磁波的波段从波长短的一侧开始，依次叫做线、线、紫外（UV）、可见光（visiblelight）、红外（infrared=IR）、微波。依次为：γ射线—X射线—紫外线—可见光—红外线—微波—无线电波。电磁波谱示图遥感所使用的电磁波的波长是：紫外线(UV)：0.01-0.4μm，碳酸盐岩分布、水面

3、油污染。可见光：0.4-0.76μm，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。微波：1mm-1m。全天候遥感；有主动与被动之分；具有穿透能力；发展潜力大。可见光是人眼可以看见的电磁波，它可以细分为7色—紫、蓝、青、绿、黄、橙、红，也可以粗分为蓝、绿、红3色，即3个光谱段：蓝为0.38μm～0.50μm，绿为0.50μm～0.60μm，红为0.60μm～0.76μm。可见光是遥感中最早和最常使用的波段。§2.2物体的发射辐射1.黑体辐射2.普朗克辐射(Planck)定律3.玻耳兹曼(Stefan-Boltzmann

4、)定律4.基尔霍夫（Kirchhoυυ)辐射定律5.维恩(Wien)位移定律黑体是一个理想的辐射体，是衡量地物发射电磁波能力大小的一个标准黑体模型定义：如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收，则这个物体是黑体。黑色的烟煤是最接近绝对黑体的自然物质。1.黑体2.普朗克辐射(Planck)定律普朗克给出了黑体辐射的能量（E）与频率（v）之间的关系：E=h*vH为普朗克常量，v为频率v*λ=c(c为光速)说明：辐射能量与它的波长成反比，即辐射的波长越短，频率越高，其辐射能量越高，因此遥感探测系统对能量高的信号容易感应。3.波尔滋曼定律绝对黑体的总辐射出射度

5、与温度的四次方成正比M=σT4，σ是波尔滋曼常数说明：随着温度的增加，辐射能的增加更加迅速4.基尔霍夫定律给定温度下，任何地物的辐射通量密度W与吸收率M0之比是常数，即等于同温度下黑体的辐射通量密度。M/M0=ε=α（M为任何地物辐射能量，M0为黑体辐射能量，ε为吸收系数,α为发射系数）说明：地物的吸收率越大，发射率也会越大，发射率等于吸收率。好的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。说明：黑体温度越高，其曲线的峰顶越往波长短的方向移动。在实际生活中，火焰的燃烧就是随着温度的升高变化，波长逐渐变短，颜色由红外到红色再逐渐

6、变蓝紫5.维恩位移定律：波普辐射能量密度的峰值波长λMAX随温度的增加向短波方向移动。即黑体辐射光谱中最强辐射的波长λMAX与绝对温度T成反比：λMAX*T=b，b为常数分光谱辐射通量密度wλ（瓦/厘米2●微米）00.20.40.60.824681012900k800k700k600k500k波长（μm）在遥感技术中，若知道了某物体的温度，就可以推算出它的辐射的峰值波段，常用这种方法选择传感器和确定对目标物进行热红外遥感的最佳波段。任何地物都有自身的电磁辐射规律，如反射、发射、吸收电磁波的特性。这种特性称为地物的光谱特性。在可见光和近红外波段（0.3－2.

7、5um）.地表发出的波谱主要以反射太阳辐射为主，自身发射辐射几乎为零。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。§2.3地物的反射光谱特性地物的反射率随入射波长变化的规律，叫地物反射光谱。按地物反射率与波长之间关系绘成的曲线（横坐标为波长值，纵坐标为反射率）称为地物反射光谱曲线。地物反射光谱曲线不同地物有不同的光谱反射率,同一地物在不同波段有不同的光谱反射率,因此在同一幅影像上不同的

8、地物会有不同的色彩,同一地物在不同的波段的影像也会有不同的色彩.植