第二章 遥感的物理基础2

第二章 遥感的物理基础 遥感制图 课程本章主要内容 电磁波与电磁波谱 太阳辐射与大气窗口 地物的光谱特性及其测试原理和方法电磁波发现过程的几个事件 1820年 丹麦物理学家 奥斯 发现电生磁 1831年 英国实验大师 法拉第 发现磁生电 1876年 英国物理学家麦克斯韦预言电磁波的存在 1889年德国青年赫兹用电磁振荡的方法产生了电磁波电磁波的性质 横波，电场强度和磁场强度互相垂直并都垂直于波的传播方向。 真空中以光速传播，每秒 30万公里 有波粒二象性，即波动性和粒子性，波长愈短的电磁波粒子性越明显，波长愈长的电磁波波动性越明显。电磁波谱 按电磁波在真空中传播的波长或频率递增或递减排列，叫做电磁波谱电磁波谱的特性1、各种类型的电磁波，由于波长（频率）的范围不同，它们的性质有很大差别，如在传播的方向性、穿透性、可见性和颜色等方面的差别。2、各个波段的划分是相对的，它们之间并没有明显的界限，实际上从宇宙射线到工业电波，整个电磁波谱都是连续的。遥感技术使用的电磁波分类名称和波长范围 紫外线 0.010.38微米 可见光 0.380.76微米 红外线 0.761000微米近红外 0.76 3微米远红外 3 1000微米 微波 1毫米 1米毫米波 1 10毫米厘米波 1 10厘米分米波 10 厘米 1米遥感应用的各波段特性1、紫外线遥感中摄影紫外波段用得不多，因大多数地物在该波段的反差比较小，只有荧光物质较为敏感。例如荧石和石油分别在 0.035微米和0.3 0.4微米波段可出现异常的反差亮度，因系在石油勘探中，紫外遥感能发挥一定的作用。另外，大地层中臭氧对紫外线有强烈的吸收与散射作用，所以紫外遥感通常在 2000米高度一下的范围处进行。遥感应用的各波段特性2、可见光波长为 0.38 0.76微米，该波段的电磁波能对人的眼睛引起视觉效果，产生红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种色光。可见光能使摄影底片感光，它是遥感中最常用的波段。多波段遥感主要是将可见光分割为更小的不同波段的遥感。可见光还可以采用扫描方式遥感。遥感应用的各波段特性3、红外线波长为 0.76 1000微米，按照距可见色光的远近，把红外线划分为近红外和远红外。1）近红外：波长 0.76 3微米，其在性质上与可见光类似，所以又称光红外。近红外遥感可以采用扫描方式和摄影方式。近红外也是常用的遥感波段，因为叶绿素对近红外线有强烈的反射作用，而水体对近红外线有强烈的吸收作用。2）远红外，波长 3 1000微米。它是产生热感的原因，又称为热红外。它是采用热感应的方式来获取信息的，因此在白天与夜间均可进行遥感，称为全天时遥感。遥感应用的各波段特性4、微波波长为 0.001米 1米，又可分为毫米波、厘米波和分米波。微波的波长比地面上一般物体的尺寸要小，当遇到障碍物时，就会像光线一样被反射回来，利用这个特点，可以制成方向性极高的天线系统，发生微波并接受返回的回波信息，这种装置就是雷达。由于微波的波长比可见光、红外线长，受大气中云、雾的干扰要小，所以能全天候进行遥感。由于微波不受可见光影响，白天、晚上都可以进行，所以又称全天时遥感。由于地面对微波的反射能量较小，故常采用主动遥感的方式获取信息。大连舰艇学院海洋与测绘科学系太阳系九大行星 ?太阳辐射强度曲线太阳辐射光谱是一条连续的光谱，其辐射能量主要集中在中紫外到中红外波段，以可见光部分为最强。大气成分 大气的成分主要有： 气体分子（氮气 /氧气 /二氧化碳） 其他微粒（水汽 /气溶胶 /尘埃） 它们对电磁辐射具有吸收与散射作用透过率 大气衰减可以用透过率来衡量； 透过率是通过地球大气的太阳辐射能与入射的太阳辐射能之比； 透过率大小取决于大气路径长度、大气的散射率和吸收率；