遥感应用原理与技术讲稿2遥感原理ppt课件.ppt

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1、第二章遥感原理遥感的理论基础就是物体的电磁辐射，电磁辐射是能量传播的一种形式。被动遥感系统中的主要辐射源是太阳，太阳辐射出的电磁波能量穿过大气层达到地表，被地物吸收、透射，一部分被反射后又经大气吸收、散射到达传感器，被记录成遥感资料和图象。此外，所有温度高于绝对零度的物体也都向外发射电磁辐射。所以电磁辐射是传感器与远距离物体之间联系的环节。遥感技术得以实现的基础就是不同地物具有不同的吸收、反射和发射电磁辐射能力。本章提要1、电磁波与电磁波谱2、地物的光谱特性3、地球大气及其传输特性4、典型地物的光谱曲线2.1电磁波原

2、理2.1.1电磁波的性质：交互变化的电磁场在空间的传播。2.1电磁波与电磁波谱2.1.1电磁波的性质电磁波（electromagneticwave)：在真空或物质中通过电磁场的振动而传输电磁能量的波。光波、热辐射、微波、无线电波等都是由振源发出的电磁振荡在空间的传播。电磁波是通过电场和磁场之间相互联系传播的。根据麦克斯韦电磁场理论，空间任何一处只要存在着场，也就存在着能量，变化着的电场能够在它的周围激起磁场，而变化的磁场又会在它的周围感应出变化的电场。这样，交变的电场和磁场是相互激发并向外传播，闭合的电力线和磁力线就

3、象链条一样，一个接一个地套连着，在空间传播开来，形成了电磁波。2.1电磁波与电磁波谱2.1.1电磁波的性质电磁波的传输可以从麦克斯韦方程式中推导出。1864年，J.C.Maxwell提出电磁场的基础方程：rotE=-B/trotH=-D/t+IdivD=divB=0E—电场，H—磁场，D—电通密度，B—磁通密度，—电荷密度，i—电流密度，t—时间。2.1电磁波与电磁波谱2.1.1电磁波的性质电磁波具有波动性和粒子性两种性质。（1）波动性电磁波是一种伴随电场和磁场的横波，电场和磁场的振动方向是相互垂直的，且

4、垂直于波的传播方向。电磁波的波长（wavelength)和频率（frequency)及速度v有如下关系：＝v／电磁波在真空中以光速c(=2.998×108m／sec）传播，在大气中以接近于真空中光速的速度传播。频率是一秒钟内传播的波的次数，用赫兹（Hz）作单位。2.1电磁波与电磁波谱2.1.1电磁波的性质光的波动性形成了光的干涉、衍射、偏振等现象。A干涉：干涉现象的基本原理是波的叠加原理。一列波在空间传播时，在空间的每一点都引起振动，当两列波在同一空间传播时，空间各点的振动就是各列波单独在该点产生振动的叠加

5、合成。2.1电磁波与电磁波谱2.1.1电磁波的性质B衍射：光线偏离直线路径的现象称为光的衍射。夫朗和费衍射装置的单缝衍射实验，可以观察到衍射现象。在入射光垂直于单缝平面时的单缝衍射图样中，可以看到中央有特别明亮的亮纹，两侧对称地排列着一些强度较小的亮纹。2.1电磁波与电磁波谱2.1.1电磁波的性质C偏振：电磁波是横波，由两个相互垂直的振动矢量即电场强度E和磁场强度H来表征。而E和H都与电磁波的传播方向相垂直，光是电磁波的特例。在光波中，产生感光作用和生理作用的是电场强度E，因此，将E称为光矢量，E的振动称为光振动。如

6、果光矢量E在一个固定平面内只沿一个固定方向作振动，则这种光称为偏振光，和振动方向相垂直且包含传播方向的面称偏振面。偏振在微波技术中被称为“极化”2.1电磁波与电磁波谱2.1.1电磁波的性质（2）粒子性粒子性是指电磁波是由密集的光子微粒组成的，电磁辐射实际上是光子微粒流的有规则运动，波是光子微粒流的宏观统计平均状态，而粒子是波的微观量子化。电磁辐射在传播过程中，主要表现为波动性；当电磁辐射与物质相互作用时，主要表现为粒子性，这就是波粒二象性。当把电磁波作为粒子对待时，又叫光子（photo)或光量子，其能量E由下式给出：

7、E=h式中h为普朗克常量，为振动次数（＝频率）2.1电磁波与电磁波谱2.1.1电磁波的性质电磁波的四要素，即频率（或波长）、传播方向（transmissiondirection)、振幅（amplitude)及偏振面(planeofpolarization）。振幅表示电场振动的强度，振幅的平方与电磁波具有的能量大小成正比。从目标物体中辐射的电磁波的能量叫辐射能。包含电场方向的平面叫偏振面，偏振面的方向一定的情况叫直线偏振。2.1电磁波与电磁波谱2.1电磁波与电磁波谱2.1.2电磁波的产生一切物质都会发射、吸收、透射

8、和辐射电磁波，不同性质、结构的物质会产生不同波长的电磁波。电磁波波长尤其与物质的原子能级、分子能级和固体能带直接有关。1、原子光谱原子中核外电子的排布遵循最低能量原理，一般电子处于最低能级，称为基态，当外界供应能量，使电子跃迁到高能级位置，即处于激发态，但激发态极不稳定，大约只有10-8秒就要跳回基态，从激发态跃迁至基态就会发出光子而发光。2.