第二章电磁辐射与地物波谱特征.ppt

第二章 电磁辐射与地物光谱特征 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。 第一节 电磁波谱与电磁辐射 电磁波及其特性 电磁波谱 电磁辐射的度量 黑体辐射 一、电磁波及其特性 波的概念：波是振动在空间的传播。 电磁波是通过电场和磁场之间相互联系传播的：原理 电磁辐射:电磁能量随电磁波的传递过程（包括辐射、吸收、反射和透射）称为电磁辐射。其传播表现为光子（或称为量子）组成的粒子流的运动。 电磁波在介质中的传播速度 V 为： 电磁波的特性 电磁波是横波 在真空中以光速传播 3）电磁波具有波粒二象性：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。 波动性：把电磁振动的传播作为光滑连续的波对待，用波长、频率、振幅等来描述。 粒子性：把电磁辐射能分解为非常小的微粒子---光子，其能量大小用频率来描述。 光是电磁波的一个特例 光的波动性 --- 表现在光的干涉、衍射、偏振和色散等现象中； 光的粒子性 --- 表现在光电效应、黑体辐射等现象中。 波粒二象性的程度与电磁波的波长有关：波长愈短，辐射的粒子性愈明显；波长愈长，辐射的波动特性愈明显。 电磁辐射 --- 波动性 2．衍射 （diffraction） 3．偏振 （Polarization） 线性极化类型 电磁辐射 --- 粒子性 二、电磁波谱 电磁波谱：将各种电磁波在真空中的波长按其长短，依次排列制成的图表。 在电磁波谱中，波长最长的是无线电波，其次是红外线、可见光、紫外线、X射线；波长最短的是γ射线 电磁波的波长不同，是因为产生它的波源不同。 无线电波是振荡电路中自由电子作周期性的运动产生的．红外线是由于分子的振动和转动能级跃迁时产生的.可见光、紫外线是原子外层电子受激发产生的． X射线是原子内层电子受激发产生的．γ射线是原子核受激发产生的． The Electromagnetic Spectrum More than meets the eye! Language of the Energy Cycle:The Electromagnetic Spectrum 2、遥感常用的电磁波波段的特性 1.紫外线 波长范围为0.01—0.4微米。太阳辐射中的紫外线通过大气层时，波长小于0.3微米紫外线几乎都被吸收，只有0.3—0.4微米波长的紫外线部分能够穿过大气层到达地面，能量很少，并能使溴化银感光。紫外线在遥感中主要用于探测碳酸盐分布和油污染的监测等。由于紫外线从空中可探测的高度大致在2000m以下，因此紫外线对高空遥感不宜采用。 2、遥感常用的电磁波波段的特性 2.可见光 波长范围为0.38—0.76微米，由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫色光组成。人眼对可见光的全色光和单色光都可直接感觉，因此可见光是作为鉴别物质特征的主要波段。 2、遥感常用的电磁波波段的特性 波长范围为0.76—1000微米 近红外（0.76—3微米）主要是地面反射太阳的红外辐射，在遥感技术中可以采用摄影方式和扫描方式，接收和记录地物对太阳辐射的红外反射，但由于目前技术的限制，目前只能感测0.76—1.3微米的波长范围。 中红外（3—6微米），远红外（6—15微米）和超远红外（15—1000微米）是产生热感的原因，所以又称热红外。在遥感技术中主要利用3—16微米波段，具有全天时的特性。 4. 微波 波长范围为1mm—1m。微波又可分为：毫米波、厘米波和分米波。微波也具有热辐射特性，可以穿透云、雾不受天气影响，所以微波能进行全天候全天时遥感。微波遥感可以采用主动和被动方式成像，对某些物质如植被、冰雪、土壤等表层覆盖物具有一定的穿透能力。因此它也是遥感中最有发展潜力的波段。 辐射亮度 L ： 四、黑体辐射 地物发射电磁波的能力以发射率作为衡量标准；地物的发射率是以黑体辐射作为参照标准。 黑体：在任何温度下，对各种波长的电磁辐射的吸收系数等于1（100%）的物体。 黑体辐射(Black Body Radiation )：黑体的热辐射称为