02_遥感技术导论_第二章 电磁辐射及物体的波谱特性

《02_遥感技术导论_第二章 电磁辐射及物体的波谱特性》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第二章遥感的理论基础—电磁辐射与物体波谱特性第一节电磁辐射与物体波谱特性RS的理论基础主要是物理学，也涉及天文、大气、地理、地质、数学和计算机等学科。迄今为止，在各部门中应用的遥感技术大多是电磁波RS。因此可以说，RS的理论基础是物理学，其核心是电磁波理论。1.电磁波与电磁辐射（1）波：振动在空间的传播。如声波、水波、地震波等都是振源发出的振动在弹性媒介中的传播，称为机械波。（2）电磁波：由振源发出的电磁振动在空间的传播。振动的是空间电场矢量E和磁场矢量B。电磁波是通过电场和磁场间的相互联系和转化传播的。变化

2、的电场能够在它周围空间产生磁场。交变电场周围会产生交变磁场。交变磁场周围会产生交变电场，它们互相套环，沿直线迅速向远方传播。即：交变电场和交变磁场迅速向远方传播的过程叫做电磁波。第二章遥感的理论基础—电磁辐射与地物光谱特性图2-1电磁震荡的传播图3-2电磁波电磁振源电场磁场电磁波性质：电场矢量E和磁场矢量B互相垂直，且都垂直于电磁波传播方向V，因此，电磁波是横波。（声波是典型的纵波）在真空中以光速传播电磁波的几个主要参量：周期（T），频率（f），波长（），C=f=/T其中，C为真空中的光速，C=3

3、×1010cm/s电磁波具有波粒二象性第二章遥感的理论基础—电磁辐射与地物光谱特性（3）波段：两个波长之间的全体波长的集合。（4）辐射：电磁波在空间中的传播叫做电磁辐射，简称辐射。分为入射、发射、反射、透射、散射、吸收。（5）辐射源：任何物体都是辐射源，不仅能够吸收其它物体对它的辐射，也能够向外辐射。（6）辐射通量（）：单位时间内通过某一面积的辐射能量，=dW/dt，单位为W（瓦）。（7）辐射通量密度（E）：单位时间内通过单位面积的辐射能量，E=d/Ds，单位为W/m2。（8）辐照度（I）：被辐射的物

4、体表面单位面积上的辐射通量，I=d/Ds（9）辐射出射度（M）：辐射源物体表面单位面积上的辐射通量，M=d/Ds。辐照度与辐射出射度都是辐射通量密度的概念，但I为物体接收的辐射，M是物体发出的辐射，都与波长有关。第二章遥感的理论基础—电磁辐射与地物光谱特性（10）黑体：绝对黑体，指能够将外来辐射能量全部吸收的物体。（11）发射率：地物单位面积上发射（辐射）能量M与同一温度下同面积黑体发射能量M黑之比值。即：ε=M/M黑（12）反射率：地物的反射能量与入射总能量之比，其数值用百分数表示。（13）透射率：地物

5、的透射度与其表面的辐照度之比。（14）吸收率：地物的吸收度与其表面的辐照度之比。第二章遥感的理论基础—电磁辐射与地物光谱特性2.电磁波谱（1）定义：按照波长的长短顺序将各种电磁波排列制成的一张图表叫做电磁波谱。在电磁波谱中，从左到右，波长逐渐增大。从左到右依次是宇宙射线、射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、以及其它无线电波等。图2-3电磁波谱第二章遥感的理论基础—电磁辐射与地物光谱特性（2）遥感中常用的电磁波段：可见光、红外线、微波是RS中常用的三大波段。紫外线（UV）：波长范围是0.01m～0

6、.38m（1m=10-6m），其中波长<0.3m的能量被大气层吸收，只有0.3～0.38m。由于紫外线在大气中传输时受到很大衰减，在RS中很少被应用。一般只用来探测海面石油污染的范围和油膜厚度，以及测定碳酸盐岩分布。紫外线从空中可探测的高度<2000m，对高空遥感不适用。可见光（VI）：波长范围是0.38m～0.76m，由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫色光组成，是摄影方式常用的遥感波段。可以粗分为蓝、绿、红三色：蓝：0.38m～0.50m；绿：0.50m～0.60m；红：0.60m～0.

7、76m。可见光是RS中最早和最常使用的波段。第二章遥感的理论基础—电磁辐射与地物光谱特性红外线（IR）：波长是0.76m～1000m，可分为4个光谱段：近红外（NIR）：0.76m～3m，在性质上与可见光相似，在RS技术中采用摄影和扫描方式，可接收和记录光红外反射。中红外（MIR）：3m～6m，远红外（FIR）：6m～15m，热红外（产生热感的原因）超远红外（MIR）：15m～1000m，红外线也是RS中常用的波段之一，使用率仅次于可见光。红外RS采用热感应方式探测地物本身的热

8、辐射。红外线在云、雾、雨中传播时，受到严重的衰减，因此红外RS不是全天候RS，不能在云、雾、雨中进行，但不受日照条件的限制。微波：1mm～1m的无线电波。微波和红外两者的特征相似，都属于热辐射性质。微波能穿透云雾、小雨，是全天候遥感，昼夜均可进行。微波对植被、冰雪、干沙、干土均有较强的穿透力，常被用来探测被冰雪、植被、沙土所遮掩的地物。第二章遥感的理论基础—电磁辐射与地物光谱特性RS技术使用电磁波