《基本概念》PPT课件.ppt

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1、第二章基本概念遥感物理第一节基本定义√§2.1.1表征电磁辐射的物理量§2.1.2电磁波与介质的相互作用§2.1.3物体表面的反射特性§2.1.4遥感数据定标1辐射能量Q电磁辐射是具有能量的，它表现在：•使被辐照的物体温度升高•改变物体的内部状态•使带电物体受力而运动……辐射能量（Q）的单位是焦耳（J）2辐射通量(radiantflux)Φ在单位时间内通过的辐射能量称为辐射通量：Φ=Q/t辐射通量（Φ）的单位是瓦特=焦耳/秒（W=J/S）3辐射通量密度(irradiance)E、(radiantexitance)M单位面积上的辐射通量称

2、为辐射通量密度：E辐照度=Φ/AM辐射出射度=Φ/A辐射通量密度的单位是瓦/米²（W/m²）辐射源辐照度辐射出射度被辐照物辐射体法向4辐射强度(radiantintensity)I辐射强度是描述点辐射源的辐射特性的，指在某一方向上单位立体角内的辐射通量：I=Φ/Ω辐射强度（I）的单位是瓦/球面度（W/Sr）辐射强度点辐射源Ω=A/R²2π、4π各向同性源？5分谱辐射通量辐射通量是波长λ的函数，单位波长间隔内的辐射通量称为分谱辐射通量：Φλ=Φ/λ分谱辐射通量的单位是瓦/微米（W/μm）辐射通量波长6分谱？？？分谱辐射通量分谱

3、辐照度、分谱辐射出射度分谱辐射强度“分谱”两字可以忽略7辐射亮度(radiance)L单位面积、单位波长、单位立体角内的辐射通量称为辐射亮度：L=³Φ/AλΩ辐射亮度（L）的单位是瓦/米²•微米•球面度（W/m²•μm•Sr）亮度L面辐射源θ立体角ΩA图中出射辐射亮度是多少？8小结辐射度量一览表辐射量符号定义单位辐射能量Q焦耳(J)辐射通量Φ(2)Q/t(λ)瓦(W)辐照度E(2)Φ/A(λ)瓦/米²(W/m²)辐射出射度M(2)Φ/A(λ)瓦/米²(W/m²)辐射强度I(2)Φ/Ω(λ)瓦/球面度(W/Sr

4、)辐射亮度L2(3)Φ/AΩ(λ)瓦/米²•球面度(W/m²•Sr)9太阳辐射太阳发射的电磁辐射（辐照度）在地球大气顶层随波长的分布称为太阳光谱。极大值位于0.47μm，维恩位移定律λmaxT=2.897810-3mK，色温Tsun?Wien’sdisplacementlaw夫琅和费(Fraunhofer)吸收线10太阳常数在日地平均距离处通过与太阳光束垂直的单位面积上的太阳辐射通量称为太阳常数。F0=1353(±21)W/m2(1976,NASA)太阳常数是对太阳光谱的积分。太阳总辐射和表面辐出度分别是多少？太阳对地球的张角很

5、小(<9)，因此太阳光可以认为是平行光束。θ0左图大气顶的通量密度为F=F0(dm/d)2cosθ00.9674<(dm/d)2<1.034411太阳常数与太阳辐射亮度立体角定义：Ω=σ/r2，半球？(极坐标中)微分立体角元：dΩ=dσ/r2=sinθdθdφ太阳在光学波段可以看作各向同性，因此太阳常数与太阳辐射亮度的关系为：F0=πL0辐射亮度的法向分量对半个球面立体角积分：对于各向同性辐射，辐照度：Fλ=πLλLλ=³Φ/AλΩFλ=²Φ/Aλ比较公式：12微分立体角dΩ展开沿纬线边长：rdθ；沿经线边长：rsinθd

6、φdσ(球体表面微分面积元)rθdφ因此：dσ=r2sinθdθdφdΩ=dσ/r2=sinθdθdφ13基本辐射量总结：表征辐射的物理量很多：能量、通量、密度、强度、亮度，以及谱（分谱）……需要注意的是：文献中的称谓不尽相同，关键看单位最重要的是密度（辐照度）和亮度凡是涉及面积的都要注意使用法向面积，即cosθ14第二章基本概念遥感物理第一节基本定义§2.1.1表征电磁辐射的物理量√§2.1.2电磁波与介质的相互作用§2.1.3物体表面的反射特性§2.1.4遥感数据定标15电磁波的散射和吸收当电磁波在介质中传播时，会发生散射(scatte

7、ring)和吸收(absorption)，其中散射又分为反射(reflection)和透射(transmission)。透射反射入射吸收使电磁波强度减弱在热红外和微波区域，还存在介质自身发射的电磁波，增强电磁波强度。反射与透射区别在于电磁波出射的方向：2π？16反射率ρ以比例形式表征的反射辐射强度，反射率为反射辐射（亮度）与入射辐射（亮度）之比：ρ=Lr/Li透射率τ？吸收率α？反射率、透射率、吸收率之间的关系：ρ+τ+α=？（介质有无发射是不同的）17光谱反射率ρλ由于物体自身成分和结构特点，对于不同波长的电磁波有选择性的反射。例如绿色

8、植物的叶子由上表皮、叶绿素颗粒组成的栅栏组织和多孔薄壁细胞组织构成。入射的太阳辐射透过上表皮，蓝、红辐射能被叶绿素吸收进行光合作用；绿光也吸收了一大部分，但仍能反射一部分，所以叶