电磁辐射与地物的光谱特征课件.ppt

《电磁辐射与地物的光谱特征课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、面向二十一世纪课程教材遥感导论电子教案制作人：贾维花第2章电磁辐射与地物的光谱特征2.1电磁波谱与电磁辐射2.2太阳辐射及大气对辐射的影响2.3地球的辐射与地物波谱本章学习要求本章学习要求理解并掌握：1.电磁波谱；2.电磁辐射的定理（黑体辐射定理与实际物体辐射定理）；3.大气对太阳辐射的影响及大气窗口；4.地物自身热辐射与反射波谱特征。返回2.1电磁波谱与电磁辐射1.电磁波与电磁波谱2.电磁辐射的度量3.黑体辐射返回2.1.1电磁波与电磁波谱波：振动的传播称为波。电磁振动的传播称为电磁波。波可分为横波和纵波。电磁波：当电磁场进入

2、空间，变化的磁场激发涡旋电场，变化的电场又激发了涡旋磁场，使电磁振荡在空间传播。这叫电磁波。电磁波是典型的横波，具有线偏振现象。返回电磁波谱：γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线和无线电波（微波、短波、中波和超长波等）在真空中按照波长或频率递增或递减排列，则构成了电磁波谱。目前，遥感技术中通常采用的电磁波位于可见光、红外和微波波谱区间。电磁波性质：1.是横波，真空中以光速传播;2.满足：ｆ·λ=ｃE=ｈ·ｆ式中，E为能量。单位：J；ｆ为频率；ｈ为普朗克常数，ｈ＝6.626×10-34J/sλ为波长；ｃ为光速，ｃ＝3×108m/

3、s3.电磁辐射在传播过程中具有波粒二象性。2.1.3电磁辐射的度量遥感信息是从遥感器定量记录的地表物体电磁辐射数据中提取的。遥感探测实际上就是辐射能量。辐射源：任何物体都是辐射源。不仅能够吸收其他物体对它的辐射，也能够向外辐射。电磁波的传播实际上就是电磁能量的传递。辐射测量的度量单位见下表：物理量定义描述度量单位计算公式备注辐射能量W电磁辐射的能量焦耳（J）辐射通量Φ单位时间内通过某一面积的辐射能量瓦特W（J/s）Φ＝dw/dt辐射通量是波长的函数，总通量应该是各谱段辐射通量之和或辐射通量的积分值辐射通量密度E单位时间内通过单位

4、面积的辐射能量W/m2E=dΦ/dSS为面积辐射通量密度又分别用辐照度和辐射出射度来表示辐照度I被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量W/m2I=dΦ/dSS为面积物体接收的辐射辐射出射度M辐射源物体表面单位面积上的辐射通量W/m2M=dΦ/dsS为面积物体发出的辐射辐射亮度L假定有一辐射源呈面状，向外辐射的强度随辐射方向而不同，则L定义为辐射源在某一方向单位投影表面单位立体角内的辐射通量。W/(sr·m2)L=dΦ∕(dωdS)S为面积返回辐射亮度朗伯源：辐射亮度与观测角θ无关的辐射源。电磁波谱返回2.1.4黑体辐射绝对黑体对于

5、任何波长的电磁辐射都全部吸收。也是完全辐射体，是朗伯源，理想的辐射体。恒星和太阳辐射是接近黑体辐射的辐射源。黑体辐射规律普朗克公式斯忒藩-玻尔兹曼定律维恩位移定律c：真空中的光速k：玻尔兹曼常数，K=1.38×10-23J/Kh:普朗克常数,h=6.63×10-34JsMλ(λ,T):辐射出射度普朗克公式斯忒藩–玻耳兹曼ρ：斯忒藩-玻尔兹曼常数，ρ=5.67×10-8W·m-2·K-4维恩位移定律T/K3005001000200030004000500060007000λmax(um)9.665.802.901.450.970.

6、720.580.480.41λmax·T=bb为常数，b＝2.898×10－3m·K实际物体的辐射－基尔霍夫定律(Kirchhoff’sLaw)把实际物体看作是辐射源，研究其辐射特性，将其与绝对黑体进行比较。表示实际物体辐射与黑体辐射之比:M=εM0该定律揭示了物体的光谱辐射出射度Mi与同一温度、同一波长绝对黑体辐射出射度的关系，ai为此条件下的吸收系数（率），有时也称为比辐射率或发射率记作ε。P22表2.3为常温下，λ为8－14um自然物体的的比辐射率（或发射率）。返回发射率ε（比辐射率）的概念：物体（地物）的辐射出射度与同温

7、度下黑体的辐射出射度之比。物体的发射率等于该物体的吸收率：αλ=ελ一般情况下,物体的发射率:0＜ελ＜1物体的发射率是温度和波长的函数。物体的发射率与自身的性质、物理状况（如粗糙度、颜色等）有关；物体的表面温度受自身的比热、热惯量、热导率、热扩散率等影响较大。黑体的ελ=ε=1；灰体的ελ=ε=常数<1;选择性辐射体的ελ<1,且随波长而变。2.2太阳辐射及大气对辐射的影响1太阳辐射2大气的吸收与散射3大气折射、反射和透射4大气窗口返回2.2.1太阳辐射太阳辐射：指太阳发出的电磁波辐射，习惯上称为太阳光。太阳是被动遥感的主要辐

8、射源。在大气上界和海平面测得的太阳辐射曲线如图所示从太阳光谱曲线可以看出(…)：太阳光谱相当于5800K的黑体辐射，太阳辐射的光谱是连续的光谱；太阳辐射的能量主要集中在可见光，其中0.38～0.76µm的可见光能量占太阳辐射总能量的43.5％，最大辐射强度位于波