[工作范文]遥感技术基础2遥感物理基础

遥感技术基础 辽宁工程技术大学 测绘学院第二章 遥感物理基础遥感物理基础遥感技术基础 辽宁工程技术大学 测绘学院第二章 遥感物理基础本章主要内容 : 电磁波基础 物体的发射辐射 物体的反射辐射 大气对电磁波传输的影响遥感物理基础知识点：掌握： 概念：电磁波与电磁波谱、大气窗口、黑体、基尔霍夫辐射定律遥感技术所用的主要电磁波及其特性 、 物体发射、反射光谱特征的特点了解： 电磁波的特性、大气对太阳辐射的影响遥感技术基础 辽宁工程技术大学 测绘学院第二章 遥感物理基础遥感的基础w 能够根据收集到的电磁波来判断地物目标和自然现象。w 一切物体由于其种类、特征和环境条件的不同，具有完全不同的电磁波反射或发射、辐射特征。w 遥感技术主要是建立在物体反射或发射电磁波的原理之上的。遥感物理基础遥感技术基础 辽宁工程技术大学 测绘学院 2-1 电磁波基础 本节主要内容 : 电磁波的定义 电磁波的特性 电磁波谱 遥感应用的电磁波波谱段遥感物理基础 电磁波基础 遥感技术基础 辽宁工程技术大学 测绘学院 2-1 电磁波基础 电磁波的定义 电磁波 （ Electromagnetic Wave)：在真空或物质中通过电磁场的振动而传输电磁能量的波。光波、热辐射、微波、无线电波等都是由振源发出的电磁振荡在空间的传播。遥感物理基础 电磁波基础 遥感技术基础 辽宁工程技术大学 测绘学院 2-1 电磁波基础 电磁波的定义电磁波是通过电场和磁场之间相互联系传播的。根据麦克斯韦电磁场理论，空间任何一处只要存在着场，也就存在着能量，变化着的电场能够在它的周围激起磁场，而变化的磁场又会在它的周围感应出变化的电场。这样，交变的电场和磁场相互激发并向外传播，闭合的电力线和磁力线就象链条一样，一个接一个地套连着，在空间传播开来，形成了电磁波。遥感物理基础 电磁波基础 遥感技术基础 辽宁工程技术大学 测绘学院 2-1 电磁波基础 电磁波的定义遥感物理基础 电磁波基础 Electromagnetic radiation遥感技术基础 辽宁工程技术大学 测绘学院 2-1 电磁波基础 电磁波的特性电磁波具有波粒二象性，即 波动性 和 粒子性 。光的波动性形成了光的 干涉、衍射、偏振 等现象电磁波是一种横波，电场和磁场的振动方向是相互垂直的，且垂直于波的传播方向。遥感物理基础 电磁波基础 遥感技术基础 辽宁工程技术大学 测绘学院 2-1 电磁波基础 电磁波的特性电磁波的波长 （ wavelength) 和频率 f（frequency) 及波速 v（ velocity）之间的关系： v f电磁波在真空中以光速 c(=2.99810 8m/s）传播，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。遥感物理基础 电磁波基础 遥感技术基础 辽宁工程技术大学 测绘学院 2-1 电磁波基础 电磁波谱定义将电磁波在真空中传播的波长或频率按递增或递减顺序排列 制成的图表叫做 电磁波谱。依次为：射线 X射线 紫外线 可见光 红外线 微波 无线电波。遥感物理基础 电磁波基础 2-1 电磁波及电磁波谱 电磁波谱 遥感技术基础 辽宁工程技术大学 测绘学院 2-1 电磁波及电磁波谱 遥感应用的电磁波波谱段v 紫外线： 波长范围为 0.01 0.38m ，太阳光谱中，只有 0.3 0.38m 波长的光到达地面，且能量很小。主要用于 探测碳酸盐岩的分布和油污染的监测 。由于大气层中臭氧对紫外线的强烈吸收和散射作用，通常探测高度在 2000米以下。遥感物理基础 电磁波及电磁波谱 遥感技术基础 辽宁工程技术大学 测绘学院 2-1 电磁波及电磁波谱 遥感应用的电磁波波谱段v 可见光： 波长范围： 0.38 0.76m ，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。尽管大气对它也有一定的吸收和散射作用，它仍是 遥感成像所使用的主要波段之一 。在此波段大部分地物都具有良好的亮度反差特性，不同地物在此波段的图象易于区分。遥感物理基础 电磁波及电磁波谱 遥感技术基础 辽宁工程技术大学 测绘学院 2-1 电磁波及电磁波谱 遥感应用的电磁波波谱段v红外线： 波长范围为 0.76 1000m ，根据性质分为近红外、中红外、远红外和超远红外。红外遥感是采用热感应方式探测 地物本身的辐射（如 热污染、火山、森林火灾 等），所以不仅白天可以进行，夜间也可进行，能进行 全天时遥感 。遥感物理基础 电磁波及电磁波谱 遥感技术基础 辽宁工程技术大学 测绘学院 2-1 电磁波及电磁波谱 遥感应用的电磁波波谱段v微波： 波长范围为 1 mm 1 m，穿透性好，不受云雾的影响，所以能进行 全天时全天候 的遥感探测。另外，微波对某些物质具有 一定的穿透能力 ，能直接透过植被、冰雪、土壤等表层覆盖物。遥感物理基础 电磁波及电磁波谱 遥感技术基础 辽宁工程技术大学 测绘学院 2-2 物体的发射辐射 遥感物理基础 物体的发射辐射（ Emission ） 本节主要内容 : 黑体辐射 太阳辐射 一般物体的发射辐射遥感技术基础 辽宁工程技术大学 测绘学院 2-2 物体的发射辐射 黑体辐射概念的引入：n 温度高于绝对零度的物体，均有发射电磁波的能力。n 遥感技术中，物体的电磁波发射强度是以 “发射率 ”为量度的，而发射率又以 “黑体 ”作为基准。遥感物理基础 物体的发射辐射（ Emission ） 遥感技术基础 辽宁工程技术大学 测绘学院 2-2 物体的发射辐射 黑体辐射黑体 （ Blackbody） ：n 定义：入射的全部电磁波被完全吸收，既无反射也没有透射的物体。n 自然界中，黑体是不存在的。 黑色的烟煤其吸收吸收系数为 99% ，因而被认为是最接近黑体的自然物质。恒星和太阳的辐射也被看作是接近黑体辐射的辐射源。遥感物理基础 物体的发射辐射（ Emission ） 遥感技术基础 辽宁工程技术大学 测绘学院 2-2 物体的发射辐射 黑体辐射基尔霍夫辐射定律（ Kirchhoff s law of radiation ） ：n 一定温度下的物体，对某一波长的电磁波辐射的吸收能力和发射能力相对应。吸收能力越强，发射能力也越强。遥感物理基础 物体的发射辐射（ Emission ） 遥感技术基础 辽宁工程技术大学 测绘学院 2-2 物体的发射辐射 太阳辐射（ Solar Radiation）n 太阳辐射是地球上生物、地球大气运动的能源，也是被动式遥感系统中遥感器接收信息的主要来源。n 太阳送到地球的能量约估计为 17.3 1016J/s 。太阳可以被看作是近似 5762K的黑体。由于太阳辐射总能量的 46% 集中在 0.4-0.76m之间的可见光波段，所以太阳辐射一般称为 短波辐射。遥感物理基础 物体的发射辐射（ Emission ） 遥感技术基础 辽宁工程技术大学 测绘学院 2-2 物体的发射辐射 一般物体的发射辐射发射率 （ emissivity） ：n 物体的光谱发射能量与同一条件下黑体发射能量之比，称为发射率 。n 发射率随物质的介电常数、表面的粗糙度、温度、波长、观测方向等条件变化，取 0到 1之间的值。遥感物理基础 物体的发射辐射（ Emission ） 遥感技术基础 辽宁工程技术大学 测绘学院 2-2 物体的发射辐射 一般物体的发射辐射地物发射波谱n 地物的发射率随波长变化的规律，称为地物的发射光谱。n 地物发射率的不同是红外遥感技术的重要依据。遥感物理基础 物体的发射辐射（ Emission ） 遥感技术基础 辽宁工程技术大学 测绘学院 2-2 物体的发射辐射 一般物体的发射辐射地物发射波谱曲线 ：n 同种地物，因发射的电磁波波长不同，发射率也不同。某物体电磁波的发射率随波长而变化的曲线，称为该物体的发射波谱曲线。n 不同物体，由于他们的物质结构不同，发射波谱曲线的特征也不同，可以根据该曲线特征来识别地物（尤其是地质体）的性质。遥感物理基础 物体的发射辐射（ Emission ） 遥感技术基础 辽宁工程技术大学 测绘学院 2-2 物体的发射辐射 一般物体的发射辐射地物发射光谱特征的特点：n 任何温度大于 AZ的物体，都能发射红外线和微波，高温物体，还能发射可见光；n T恒定时，物体吸收和发射的电磁波波长一致；n 任何物体发射红外线的强度与温度有关，而发射微波的差别与物体性质有关；n 不同性质的物体具有不同的发射波谱曲线；n 一般而言，粗糙的物体发射系数较大。遥感物理基础 物体的发射辐射（ Emission ） 遥感技术基础 辽宁工程技术大学 测绘学院 2-3 物体的反射辐射 遥感物理基础 物体的反射辐射 ( Reflection ) 本节主要内容 : 地物的反射类别 地物的光谱反射特性 地物反射光谱特性的测量遥感技术基础 辽宁工程技术大学 测绘学院 2-3 物体的反射辐射 遥感物理基础 物体的反射辐射 ( Reflection ) 地物的反射类别地物对电磁波的反射有三种形式：n 镜面反射 (mirror reflection)n 漫 反 射 (diffuse reflection)n 方向反射 (directional reflection)遥感技术基础 辽宁工程技术大学 测绘学院 2-3 物体的反射辐射 遥感物理基础 物体的反射辐射 ( Reflection ) 地物的反射类别镜面反射 (mirror reflection)w 反射能量集中在一个方向，反射角 =入射角i r镜面反射如果界面相对入射波长 而言非常光滑（ 界面粗糙度），则反射是镜面的。遥感技术基础 辽宁工程技术大学 测绘学院 2-3 物体的反射辐射 遥感物理基础 物体的反射辐射 ( Reflection ) 地物的反射类别漫 反 射 (diffuse reflection)w 整个表面都均匀地向各向反射入射光，各方向反射亮度相同。w 从空间对地面观察时，对于平面地区，并且地面物体均匀分布，可以看成漫反射；遥感技术基础 辽宁工程技术大学 测绘学院 2-3 物体的反射辐射 遥感物理基础 物体的反射辐射 ( Reflection ) 地物的反射类别方向反射 (directional reflection)w 由于地形起伏和地面结构的复杂性，往往在某些方向上反射最强烈