第二章遥感的物理基础(简)-前两节分解.ppt

第二章 遥感的电磁辐射（物理）基础 ???? 遥感技术是建立在物体电磁波辐射理论基础上的。由于不同物体具有各自的电磁波反射或辐射特性，才可能应用遥感技术探测和研究远距离的物体。理解并掌握地物的电磁波发射、反射、散射特性，电磁波的传输特性，大气层对电磁波传播的影响是正确解释遥感数据的基础。 ? 第一节 电磁波谱与电磁辐射 (1) 电磁波、电磁的传输特性及电磁波谱 (2) 电磁辐射测量 (3) 黑体辐射和实际物体辐射 （1）电 磁波与电磁波谱 电磁波 交互变化的电磁场在空间的传播。 描述电磁波特性的指标 波长、频率、振幅、位相等。 电磁波的传输特性 电磁波是横波，传播速度为3×108 m/s，并且等于其频率与波长的乘积，不需要媒质也能传播，与物质发生作用时会有反射、吸收、透射、散射等，并遵循同一规律。 （吸收率、反射率、透射率） 电磁波的叠加原理(干涉) 电磁波的多普勒效应 电磁波因辐射源（或者观察者）相对于传播介质的运动，而使观察者接受到的频率发生变化，这种现象称为多普勒效应。类似声波的多普勒效应。 （合成孔径雷达的工作原理） 电磁波的特点及与遥感的意义 1） 不需要传播介质 2） 横波 3） 波动性 4） 粒子性 5） 叠加原理 6） 衍射和偏振（遥感器的几何图象分辨率，波长越长，偏振现象越显著，偏振摄影和雷达成像） 7）多谱勒效应（合成孔径侧视雷达的工作原理） （1）电 磁波与电磁波谱 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。由于它们的波长或频率不同，不同电磁波又表现出各自的特性和特点。可见光、红外和微波遥感，就是利用不同电磁波的特性。电磁波与地物相互作用特点与过程，是遥感成像机理探讨的主要内容。 电磁波谱 按电磁波波长的长短，依次排列制成的图表叫电磁波谱。 依次为： γ射线—X射线—紫外线—可见光—红外线—微波—无线电波。（波长由短到长，频率由高到低） 遥感应用的电磁波波谱段 紫外线：波长范围为0.01～0.38μm，太阳光谱中，只有0.3～0.38μm波长的光到达地面，对油污染敏感，但探测高度在2000 m以下。 可见光：波长范围：0.38～0.76μm，人眼对可见光有敏锐的感觉，是遥感技术应用中的重要波段。 红外线：波长范围为0.76～1000μm，根据性质分为近红外、中红外、远红外和超远红外。 微波：波长范围为1 mm～1 m，穿透性好，不受云雾的影响。 紫外波段 波长：0.001—0.38μm 特征：1.大气对紫外线吸收较强； 2.能使溴化银底片感光； 3.太阳光谱中只有0.3~0.38 μm的光到达地面，对油污染敏感 应用：1.用于测定碳酸岩的分布 2.用于油污的监测 可见光波段 波长：0.38—0.76μm 特征：1.由红,橙,黄,绿,青,蓝,紫光组成； 2.人眼对可见光有敏锐的分辨率；是遥感技术应用中的重要波段。 应用：1.鉴别物质特性的主要波段 2.以光学摄影或扫描方式接收和记录地物对可见光的反射特征 （2）电 磁辐射测量 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（发出）辐射。 遥感的辐射源可分自然电磁辐射源和人工电磁辐射源两类： （1）自然辐射源：有太阳辐射(被动式遥感系统中重要的自然辐射源)和地球的电磁辐射（地球辐射可分为两个部分：短波（0.3—2.5μm）和长波（6μm 以上）部分。） （2）人工辐射源 主动遥感采用人工辐射源，是指人为发射的具有一定波长（或一定频率）的波束。工作时接收地物散射该光束返回的后向反射信号强弱，从而探知地物或测距，称为雷达探测。雷达又可分为微波雷达和激光雷达。在微波遥感中，目前常用的主要为侧视雷达。 （2）电 磁辐射测量 （3）黑体辐射和实际物体辐射 绝对黑体 如果一个物体在任何温度下对任何波长的电磁辐射全部吸收（即吸收系数恒等于1），则这个物体称为绝对黑体。 黑体辐射特性 （1）黑体辐射出射度随波长连续变化，每条曲线只有一个最大值。 （2）温度愈高，黑体的辐射出射度也愈大，不同温度的曲线是不相交的。绝对黑体的总辐射出射度与黑体温度的4次方成正比。（斯忒藩—玻尔兹曼定律） （3）黑体辐射光谱中最强辐射的波长与黑体绝对温度成反比。（维恩位移定律）。随着温度的升高，辐射最大值所对应的波长移向短波方向。