电磁辐射与地物光谱特性

《电磁辐射与地物光谱特性》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电磁辐射与地物光谱特性（33页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

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。电磁波电磁波 交互变化的电磁场在空间的传播。交互变化的电磁场在空间的传播。描述电磁波特性的指标描述电磁波特性的指标 波长、频率、振幅等。波长、频率、振幅等。电磁波的特性电磁波的特性 电磁波是横波，传播速度为电磁波是横波，传播速度为3 310108 8 m/

2、s m/s，不需要，不需要媒质也能传播，与物质发生作用时会有反射、折射、媒质也能传播，与物质发生作用时会有反射、折射、吸收、透射、散射等，并遵循同一规律吸收、透射、散射等，并遵循同一规律。 1 遥感的电磁波原理电磁波传播示意图 电磁波谱 按电磁波波长的长短，依次排列制成的图表按电磁波波长的长短，依次排列制成的图表叫电磁波谱。叫电磁波谱。 依次为： 射线射线X X射线射线紫外线紫外线可见光可见光红外红外线线微波微波无线电波。无线电波。 电磁波谱示图电磁波谱示图 1 遥感的电磁波原理电磁波谱v紫外线：紫外线：波长范围为波长范围为0.010.010.38m0.38m，太阳光谱中，只，太阳光谱中，只有

3、有0.30.30.38m0.38m波长的光到达地面，对油污染敏感，但波长的光到达地面，对油污染敏感，但探测高度在探测高度在2000 m2000 m以下。以下。v可见光：可见光：波长范围为波长范围为0.380.380.76m0.76m，人眼对可见光有，人眼对可见光有敏锐的感觉，是遥感技术应用中的重要波段。敏锐的感觉，是遥感技术应用中的重要波段。v红外线红外线：波长范围为波长范围为0.760.761000m1000m，根据性质分为近，根据性质分为近红外、中红外、远红外和超远红外。红外、中红外、远红外和超远红外。v微波微波：波长范围为波长范围为1 mm1 mm1 m1 m，穿透性好，不受云雾的，穿透

4、性好，不受云雾的影响影响。v无线电波：无线电波：波长范围波长范围1010-3-3m m 10105 5m m之间，主要用于广播、之间，主要用于广播、通信等方面。通信等方面。遥感应用的电磁波波谱段太阳辐射：太阳辐射：太阳是遥感主要的辐射源，又叫太阳光，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在大气上界和海平面测得的太阳辐射曲线如图所示如图所示。 2 太阳辐射太阳常数：太阳常数：不受大气影响，在距离太阳一个天文单不受大气影响，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。间内黑

5、体接受的太阳辐射能量。太阳光谱：太阳光谱：太阳光球产生的光谱。太阳光球产生的光谱。2 太阳辐射从太阳光谱曲线可以看出从太阳光谱曲线可以看出( () )： 3 太阳辐射与大气的作用 一、大气结构一、大气结构 二、大气成分二、大气成分 三、大气吸收作用三、大气吸收作用 四、大气散射作用四、大气散射作用 五、大气窗口五、大气窗口太阳辐射与地表的相互作用太阳辐射与地表的相互作用()地物的反射率地物的反射率()漫反射漫反射()镜面反射镜面反射() 4 太阳辐射与地物的作用n太阳辐射到达地表后，一部分反射，一部分吸收，一部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，即分散射，一部分

6、透射，即：太阳辐射能量反射能量吸收能量散射能量太阳辐射能量反射能量吸收能量散射能量+透射能透射能量量n地表反射的太阳辐射成为遥感记录的主要辐射能量。地表反射的太阳辐射成为遥感记录的主要辐射能量。n一般而言，绝大多数物体对可见光都不具备透射能力，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，而有些物体如水，对一定波长的电磁波则透射能力较强，特别是特别是0. 450. 56m的蓝绿光波段。一般水体的透射深度的蓝绿光波段。一般水体的透射深度可达可达1020 m，清澈水体可达，清澈水体可达100 m的深度。的深度。n地表吸收太阳辐射后具有约地表吸收太

7、阳辐射后具有约300 K的温度，从而形成自身的温度，从而形成自身的热辐射，其峰值波长为的热辐射，其峰值波长为9.66 m，主要集中在长波，主要集中在长波，即即6m6m以上的热红外区段。以上的热红外区段。地物在不同波段的反射率是不同的。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。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。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

8、射近似漫反射，但各个方向反射的一致的。一般地物的反射近似漫反射，但各个方向反射的能量大小不同。能量大小不同。 5 地物的热辐射v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，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：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到达

9、地面的太阳辐射能量反射能量吸收能量透射能量v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透射能力较强，特别是对体如水，对一定波长的电磁波透射能力较强，特别是对0. 45 0. 56m的蓝绿光波段，一般水体的透射深度可达的蓝绿光波段，一般水体的透射深度可达1020 m，清澈，清澈水体可达水体可达100 m的深度。的深度。v对于一般不能透过可见光的地面物体，波长对于一般不能透过可见光的地面物体，波长5 cm的电磁波却有的电磁波却有透射能力，如超长波的透射能力就很强，可以透过地面岩石和土透射能力，如超长波的