《遥感技术与应用》2-遥感物理基础

2 遥感物理基础2.1 电磁辐射电磁辐射2.2 大气作用大气作用2.3 地物波谱地物波谱2.1 电磁辐射电磁辐射电磁辐射电磁辐射 以电磁波的形式穿越空间的能量传输以电磁波的形式穿越空间的能量传输 （Star and Estes 1990），）， 遥感探测实际上就是利用遥感遥感探测实际上就是利用遥感传感器对地物的反射与发射辐射能量进行测定。传感器对地物的反射与发射辐射能量进行测定。 1、电磁辐射概念、电磁辐射概念2、电磁波谱1） 电磁波谱电磁波谱 ：将各种电磁：将各种电磁波在真空中传播的波长或波在真空中传播的波长或频率按其大小长短依次排频率按其大小长短依次排列，则形成电磁波谱。列，则形成电磁波谱。The Electromagnetic Spectrum 射线 射线 小于小于 10-6m 射线射线 0.06-2010 -4m紫外线紫外线 0.04-0.39m可见光可见光 0.39-0.76m红外线红外线 0.76-1000m微波微波 1mm-1m无线电波无线电波 1-3000m以上以上 2）遥感常用的电磁波波段）遥感常用的电磁波波段Electromagnetic Spectrum（ suits 1983; star and Etes 1990） 可见光可见光 紫紫 0.380.43 m蓝蓝 0.430.47 m青青 0.470.50 m绿绿 0.500.56 m黄黄 0.560.59 m橙橙 0.590.62 m红红 0.620.76 m红外红外 近红外（反射红外）近红外（反射红外）0.76-3.00m中红外（反射中红外（反射 +热红外）热红外）3.00-6.00m远红外（热红外）远红外（热红外）6.00-15.00 m超远红外（热红外）超远红外（热红外） 15.00-1000 m微波微波 毫米波、厘米波和分米波毫米波、厘米波和分米波。 辐射能量（辐射能量（ Radiant energy） W： 电磁辐射的能量，单电磁辐射的能量，单位为焦耳（位为焦耳（ J）。）。 辐射通量（辐射通量（ Radiant flux） = dW/dt： 单位时间内通过单位时间内通过某一面积的辐射能量，是波长的函数，总辐射通量是各谱某一面积的辐射能量，是波长的函数，总辐射通量是各谱段辐射通量之和或积分，单位为瓦（段辐射通量之和或积分，单位为瓦（ W）。）。 辐射通量密度（辐射通量密度（ Radiant flux density） E=d/dS ： 单单位时间内通过单位面积的辐射能量，单位为位时间内通过单位面积的辐射能量，单位为 W/m2。辐射照度（辐射照度（ Irradiance） I=d/dS ：被：被 辐射物体在单位辐射物体在单位面积上接受到的辐射通量。面积上接受到的辐射通量。辐射出射度辐射出射度 M=d/dS ： 辐射源物体在单位面积上辐射出辐射源物体在单位面积上辐射出去的辐射通量。去的辐射通量。3、电磁辐射度量、电磁辐射度量黑体黑体 (Blackbody) 绝对黑体，对任何波长的电磁辐射绝对黑体，对任何波长的电磁辐射都全部吸收，即吸收率都全部吸收，即吸收率 =1，反射率，反射率 =0；灰体灰体 吸收率吸收率 10%）。）。颜颜 色色 红红 橙黄橙黄 黄黄 绿绿 青青 兰兰 紫紫 紫外紫外线线波波 长长 0.7 0.62 0.57 0.53 0.47 0.4 0.3散射率散射率 1 1.6 2.2 3.3 4.9 5.4 30.0 多波段遥感中为何不使用蓝紫光和紫外线？多波段遥感中为何不使用蓝紫光和紫外线？ 无无 云的云的 晴天，天空为什么呈现蓝色？晴天，天空为什么呈现蓝色？ 朝霞和夕阳为什么都偏橘红色？朝霞和夕阳为什么都偏橘红色？（ 2）米氏散射（）米氏散射（ Mie Scatter） d I -2 当大气中粒子的直径大于波长当大气中粒子的直径大于波长 1/10到与辐射的波长相当到与辐射的波长相当时发生的散射。时发生的散射。主要由大气中的微粒（如烟、尘埃、小水滴、气溶胶等主要由大气中的微粒（如烟、尘埃、小水滴、气溶胶等）引起。由于大气中云、雾等悬浮粒子的大小与）引起。由于大气中云、雾等悬浮粒子的大小与 0.7615m 的红外线的波长差不多，因此，云、雾对红外线的