第二章_电磁辐射与地物光谱特征教材ppt课件.ppt

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1、第二章电磁辐射与地物光谱特征2.1电磁波与电磁波谱2.2大气层对电磁辐射的影响2.3地物光谱特征2.1电磁波谱与电磁辐射一、电磁波二、电磁波谱三、遥感应用电磁波段一、电磁波1概念：电磁波是交变电场和磁场在空中的转化和传播2特点：电磁波是横波，传播速度为光速有反射、吸收、透射、散射等。二、电磁波谱按电磁波波长的长短（或频率的大小），依次排列制成的图表称电磁波谱。三、遥感应用电磁波段紫外线、可见光、红外线、微波遥感应用各电磁波波长紫外线波长范围为0.01-0.4μm。太阳辐射含有紫外线，通过大气层时，波长短于0.3μm的能量几乎都被吸收，只

2、有0.3-0.4μm波长到达地面。主要用于测定碳酸盐岩分布，碳酸盐岩对紫外线的反射比其它类型的岩石要强。另外，紫外线对水面飘浮的油膜比周围的水面反射强烈，因此可以用于油污染的监测。可见光波长范围从0.38-0.76μm。它由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫色光组成。人眼对可见光有敏锐的感觉，不仅对可见光的全色光，而且对不同波段的单色光，也都具有敏锐的分辨能力，所以可见光是作为鉴别物质特征的主要波段。在遥感技术中是以光学摄影方式和扫描方式接收和记录地物对可见光的反射特征。红外线波长范围为0.76—1000μm。分为：近红外（0.76-3.0μm）、

3、中红外（3.0-6.0μm）、远红外（6.0-15.0μm）和超远红外（15-1000μm）。近红外在性质上与可见光相似，所以又称为光红外。在遥感技术中采用摄影方式和扫描方式，接收和记录地物对太阳辐射的光红外反射。中红外、远红外和超远红外是产生热感的原因，所以又称为热红外。微波微波的波长范围1mm-lm。微波遥感是借助微波散射现象来探测地物的性质。它的优点主要有：（1）微波易于聚成较窄的发射波束（2）微波近似直线传播，不受电离层影响。（3）地面目标对微波散射性能好。（4）受自然界中的电磁波干扰小。（5）具有一定的穿透性。2.2大气层对电磁辐

4、射的影响一、太阳辐射二、大气层对电磁辐射的影响三、大气窗口一、太阳辐射太阳辐射是地球及大气电磁辐射的能源，也是被动式遥感系统中主要的辐射源。太阳表面温度约有6000K。与5800K的理想黑体所产生的光谱曲线很相似。太阳辐射能主要集中在0.3--3.0μm。最大辐射强度位于波长0.47μm左右。太阳辐射总能量的46％集中在0.4一0.76μm间的可见光波段。二、大气层对电磁辐射的影响1大气层结构在垂直方向上分：对流层平流层电离层大气外层对流层为大气的底层，顶部平均位于12km。高度每增加1km，温度下降6.5K，气象变化强，是现代航空遥感主要

5、活动的区域。在对流层内，由于大气层的吸收作用，使电磁波传播受到衰减。平流层平流层顶部平均高度80km，层内气流比较稳定，没有垂直对流。在25km以下气温一般保持恒温约为-55ºC。在25-315km以上气温随高度递增（臭氧吸收了太阳紫外光），在该层内电磁波的传播特性与对流层内的传播特性相似。电离层顶部高度1000km，大气十分稀薄，处于电离状态。氧原子和氨原子在分解和游离时吸收了多余的能量，使气温升高，300km的高度气温可达600-800ºC。对可见光、红外直至微波的影响较小，基本上是透明的。它是人造地球卫星绕地球运行的主要空间层。大气外

6、层该位于离地面1000km高度以上直至几万公里，该层空气极为稀薄。并不断向星际空间散逸。该层对卫星运行基本上没有影响。2大气成分由气体、水蒸气和悬浮的微粒混合组成。气体：N2、O2、H2O、CO、CO2、N2O、CH4、O3。悬浮微粒：尘埃、冰晶、盐晶、水滴等，统称为气溶胶，形成霾、雾和云。在80km以下的大气中，除H2、O2、O3等少数可变气体外，各种气体均匀混合，所占比例几乎不变，又为均匀层。在该层中大气物质与太阳辐射相互作用，是使太阳辐射能衰减的主要原因。3大气层对太阳辐射的影响太阳辐射在通过大气层时，约有30％被云层和其它大气成分反

7、射回宇宙空间，约有17％被大气吸收，约有22％被大气散射，仅有31％的太阳辐射直射到地面。太阳辐射通过大气的透射率（τ）为：τ=e-(α+γ)χα：为大气中气体分子对太阳辐射的吸收系数γ：为大气对太阳辐射的散射系数χ：为路程长度（即通过大气的厚度）1）大气的吸收作用太阳辐射通过大气层时，大气层中H2O、O2、CO2、O3对太阳辐射产生选择性吸收，由于各种气体对太阳辐射波长吸收的特性不同，使有些波段范围通过大气层到达地面，而另一些波段则全部被吸收不能到达地面。因此，造成了许多不同波段的大气吸收带。氧（O2）：在波长0.155μm处吸收最强。在

8、低层大气内几乎观测不到小于0.2μm的太阳辐射，在0.69μm和.76μm附近，各有一个窄吸收带。臭氧（O3）：对太阳辐射能量吸收很强。在0.2-0.36μm和0.6μm附近有两