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第二章遥感的物理基础

遥感器接受的电磁辐射

电磁辐射与地表相n

第二章遥感的物理基础电磁波和电磁波谱n电磁波辐射规律n太阳辐射n地球辐射n

第一节

1.1电磁波波的概念：机械波：电磁波（)

电磁波n电磁波

电磁辐射:

1.2电磁波的特性1)2)3)电磁波在传播过程中，主要表现为波动性；在与物质相互作用时，主要表现为粒子性，这就是电磁波的波粒二象性。vv

v

电磁波的波动性

电磁波的波动性nn

波长wavelenthnnn

频率(Frenquency)n

nnn

电磁波的衍射n

d

电磁波的偏振nn

电磁波的叠加原理

n

多普勒效应n

辐射的红移光源和频率变n蓝移

电磁波的多普勒效应

电磁波的粒子性n

电磁波的粒子性

n须采取相应的对策，以尽量获得可探测的能量

1.3电磁波谱γ射线电磁波的波长不同，是因为产生它的波源不同。

电磁波谱n

1.3电磁波谱

第二节电磁波辐射规律

2.1黑体辐射

nnn

对于任何温度，任何波长吸收比始终等于一的物体绝对黑体显然，绝对黑体的单色吸收比等于一，即：aB(l,T)=1绝对黑体模型

2.2黑体辐射的定律

2.2.1普朗克公式

图示普朗克公式

2.2.2斯蒂芬－玻尔兹曼定律

2.2.3维恩（Wien)位移定律T=λb=mλm.b2.89710-3mK

nn

nn

温度越高,所有波长上的波谱辐射通量越大下图为绝对黑体的单色辐出度按波长分布曲线

2.3一般辐射体和发射率

nnn

n

n

第三节太阳辐射nn

n

太阳辐照度分布曲线

nn

大气对太阳辐射的影响nn301722n仅有3311％作为直射太阳辐射到达地球表面。

大气对辐射的影响nn组成n

垂直分布：

nn升高而降低nn

随高度而升高nnn

温度随高度的增加而递减

气温随高度而升高nn

nn

大气的影响n

大气对太阳辐射的吸收作用n

AbsorptionofEMenergybytheatmosphere

大气对太阳辐射的吸收作用A.氧气：小于0.2μm；0.155为峰值。高空遥感很少使用紫外波段的原因。B.臭氧：数量极少，但吸收很强。两个吸收带；对航空遥感影响不大。C.水：吸收太阳辐射能量最强的介质。到处都是吸收带。主要的吸收带处在红外和可见光的红光部分。因此，水对红外遥感有极大的影响。D.二氧化碳：量少；吸收作用主要在红外区内。可以忽略不计。n

大气对太阳辐射的散射作用n

ScatteringofEMenergybytheatmosphere

太阳辐射在传播过程中遇到小微粒而使传播方向改变，并向各个方向散开。因此，散射是太阳辐射衰减的主要原因。

大气散射分类衍射瑞利散射、米氏散射、无选择散射

瑞利散射1.瑞利散射：?瑞利散射对可见光的影响较大，对红外辐??n

多波段中不使用蓝紫光的原因

红光nn红色信号灯

米氏散射米氏散射?

无选择性散射无选择性散射?

无云的晴天，天空为什么呈现蓝色？朝霞和夕阳为什么都偏橘红色？云是白色的？nnn

nn

大气反射作用n

大气的影响结果30%被云层反射回；17%被大气吸收；22%被大气散射；31%到达地面。n

2.3.2大气窗口n反射、吸收和散射

n

nnnnnn

第四节地球的辐射nn

地球的辐射主动遥感被动遥感n遥感太阳辐射的反射nnn地球:辐射集中在长波波段名称可见光和近红外微米中红外远红外波长2.5-6微米大于6微米地球辐射的分段特性特性地表反射太阳地表反射太阳辐射辐射为主和自身的热辐射地表物体自身热辐射为主

nnnn太阳辐射和热辐射的影响均有，不能忽略。

地球自身的辐射nn

地球的电磁波反射nnn

n

n

n

nn

nn言，土石路面、均一的草地表面均属漫射体。

航天遥感中，地球表面相对于遥感器的高度，近似视为朗伯面。

n

nn

?lll

地物的反射率随入射波长变化的规律。地物反射光谱曲线：根据地物反射率与波长之间的关系而绘成的曲线。地物电磁波光谱特征的差异是遥感识别地物性质的基本原理。

地面透射nn

n

练习题：nn