电磁辐射及地物光谱特性.ppt

第二章 遥感原理 本章提要(…) §1 遥感的电磁波原理 §2 太阳辐射 §3 太阳辐射与大气的作用 §4 太阳辐射与地物的作用 §5 地物的热辐射 §6 微波与地物的作用 §7 各典型地物的光谱曲线 §1 遥感的电磁波原理 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、振幅等。 电磁波的特性 电磁波是横波，传播速度为3×108 m/s，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。 电磁波传播示意图 §1 遥感的电磁波原理 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。 电磁波谱示图 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：波长范围为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。 无线电波：波长范围10-3m～ 105m之间，主要用于广播、通信等方面。 §2 太阳辐射 太阳辐射：太阳是遥感主要的辐射源，又叫太阳光，在大气上界和海平面测得的太阳辐射曲线如图所示。 §2 太阳辐射 §3 太阳辐射与大气的作用 一、大气结构 二、大气成分 三、大气吸收作用 四、大气散射作用 五、大气窗口 §4 太阳辐射与地物的作用 太阳辐射与地表的相互作用(…) 地物的反射率(…) 漫反射(…) 镜面反射(…) §5 地物的热辐射 地物波谱特征 在可见光与近红外波段，地表物体自身的辐射几乎等于零。地物发出的波谱主要以反射太阳辐射为主。太阳辐射到达地面之后，物体除了反射作用外，还有对电磁辐射的吸收作用。电磁辐射未被吸收和反射的其余部分则是透过的部分，即： 到达地面的太阳辐射能量＝反射能量＋吸收能量＋透射能量 一般而言，绝大多数物体对可见光都不具备透射能力，而有些物体如水，对一定波长的电磁波透射能力较强，特别是对0. 45 ~ 0. 56μm的蓝绿光波段，一般水体的透射深度可达10~20 m，清澈水体可达100 m的深度。 对于一般不能透过可见光的地面物体，波长5 cm的电磁波却有透射能力，如超长波的透射能力就很强，可以透过地面岩石和土壤。 §6 微波与地物的作用 在电磁波谱中，波长在1mm～1m范围的波称微波。 微波遥感特性： 能全天候、全天时工作(…)； 对某些地物具有特殊的波谱特征； 对冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透能力(…)； 对海洋遥感具有特殊意义(…)； 分辨率较低，但特征明显(…)。 §7 各典型地物的光谱曲线 植被光谱曲线 土壤光谱曲线 水体光谱曲线 岩石光谱曲线 常见地物比较光谱曲线 红外线的划分 近红外：0.76～3.0 μm，与可见光相似。 中红外：3.0～6.0 μm，地面常温下的辐射波长，有热感，又叫热红外。 远红外：6.0～15.0 μm，地面常温下的辐射波长，有热感，又叫热红外。 超远红外：15.0～1 000 μm，多被大气吸收，遥感探测器一般无法探测。 太阳辐射（1） 太阳辐射（2） 大气结构 从地面到大气上界，大气的结构分层为： 对流层：高度在7～12 km,温度随高度而降低，天气变化频繁，航空遥感主要在该层内。 平流层：高度在12～50 km，底部为等温层（航空遥感活动层），等温层以上，温度由于臭氧层对紫外线的强吸收而逐渐升高。 电离层：高度在50～1 000 km，大气中的O2、N2受紫外线照射而电离，对遥感波段是透明的，是陆地卫星活动空间。 大气外层：800～35 000 km ,空气极稀薄，对卫星基本上没有影响。 大气成分 大气主要由气体分子、悬浮的微粒、水蒸气、水滴等组成。 气体分子：N2，O2，H2O，CO2，CO，CH4，O3 悬浮微粒：烟，尘埃