遥感课件３信息获取遥感物理基础部分

第一章 遥感物理基础电磁波及电磁波谱太阳辐射与大气窗口物体的电磁波辐射特性彩色原理电磁波及其特性 电磁波谱1 电磁波与电磁波谱1.电磁波：具 波粒二相性 。 波长越短，其粒子特性越明显，波长越长，其波动性越明显。1 电磁波与电磁波谱2.电磁波谱： 将各种电磁波按照波的长短 (或频率的高低 )依次排列起来画成的图表。1 电磁波与电磁波谱紫外线 ： 波长 0.01-0.38m ， 0.3-0.38m波段为 摄影紫外 。可见光 ： 波长 0.38-0.76m紫色 光 (0.38-0.43m)蓝色 光 (0.43-0.47m)青色 光 (0.47-0.50m)绿色 光 (0.50-0.56m) 黄色 光 (0.56-0.59m)橙色 光 (0.59-0.62m)红色 光 (0.62-0.76m)可 摄影、扫描成象 1 电磁波与电磁波谱红外线 ： 波长 0.76-1000m微波 ：波长 1mm-1m中红外 :3-6 m远红外 :6-15 m超远红外 :15-1000 m近红外 :0.76-3 m反射红外摄影红外热红外 扫描获取。可 全天候全天时 工作，可 主动 或 被动 方式成象。1 电磁波与电磁波谱电磁辐射源 大气对电磁辐射的影响大气窗口2 太阳辐射与大气窗口1、 电磁辐射源：绝大部分太阳辐射能量集中在波长 0.17 4.0m 之间，占总辐射能量的 99%。其中，可见光波段占 50%；红外波段占43%；紫外波段以上占 7%。2 太阳辐射与大气窗口自然辐射源人工辐射源太阳辐射地球辐射 ： 短波（ 0.3-2.5） ，主要是 反射 太阳辐射的能量； 长波（ 6m ） ， 主要是地物本身的 热辐射 能量。太阳与地表辐射的电磁波谱大气层太阳高度角 大气层顶部E() 太阳幅照度太阳光程斜程透过率()地面反射率 地面2()天顶透过率LA 传感器探测到的散射辐射LS 地面反射辐射传感器的 R()滤光片的作用2 太阳辐射与大气窗口2、大气对电磁辐射的影响2 太阳辐射与大气窗口（ 1）大气的成分和结构 ：气溶胶 (悬浮于大气中的固体或液体颗粒如尘埃、冰晶、烟灰、水滴等 )平流层中气层热层（电离层）大气外层成分气体 (N2、 O2、 H2O、 CO、 CO2、 N2O、 O3、 CH4)结构对流层(2)大气的 吸收作用2 太阳辐射与大气窗口a. 水气 H2O： 大部分集中在太阳辐射的 可见光和红外区的 0.624-2.123m 波段内。b. 二氧化碳 CO2： 主要集中在波长 1.35m 的红外区 内。c. 臭氧 O3： 0.2-0.36m 的强吸收带； 0.6m的宽吸收带。d.氧 O2： 主要吸收 0.2m 的电磁波，最强处在 0.155m 处。 0.6m 和 0.76m 出各有一弱而窄的吸收带。(3)大气对电磁辐射的散射2 太阳辐射与大气窗口散射系数 ： 散射辐射能与入射辐射能之比。a.瑞利散射b.米氏散射 -: d微粒 光 /10 ， -4。由 大气分子 引起 。分子散射。： d微粒 光 ， 散射与波长无关 。由 气溶胶 引起。是 无选择性散射。 （ 4）大气窗口2 太阳辐射与大气窗口电磁波通过大气时， 大气 对电磁波 衰减较小透射率较高 的波段称为大气窗口。a. 可摄影窗口 (0.31.3m)2 太阳辐射与大气窗口b. 近红外窗口 (1.32.5 m)c. 中红外窗口 (3.54.2 m)d. 远红外窗口 (814 m)e. 微波窗口 (8 mm -1m)： 常用工作波段为 0.86cm、 3和 3.2cm、 25 cm。： 包括 全部可见光及部分紫外、近红外 波段，为地物的 反射光谱区 。透射率达 90%以上。 可 摄影、扫描 方式成像。： 属 近红外反射光谱 波段。 扫描 成像。透过率约为 80%。：属 中红外 波段， 混合光谱 范围，透过率约为 60-70%。： 属 远红外 波段，地物 热辐射 光谱，透射率为 60-80%。扫描 成像。扫描 成像。透过率达 100%。 全天候 遥感波段。地物反射电磁波的特性地物发射电磁波的特性地物透射电磁波的特性3 地 物的电磁波辐射特性辐射 3 地 物的电磁波辐射特性波谱特性 对同一物体，在其它条件相同的情况下 ,反射和吸收电磁波强度的大小与入射电磁波的波长有关。这种随波长变化而改变的特性称物体的波谱特性。+=1 包括 发射、反射、吸收和透射 。式中 ： 反射率 ，为反射能量占入射能量的百分数； ： 吸收率 ，为吸射能量占入射能量的百分数； ： 透射率 ，为透射能量占入射能量的百分数。各种物体的波谱特性不相同。 1、地物反射电磁波特性(1)地物对电磁波的反射形式 ： 镜面反射3 地 物的电磁波辐射特性 漫反射 混合反射入射能量反射能量入射能量反射能量 入射能量反射能量（ 2）地物反射电磁波的特性不同地物由于物质组成和结构不同具有不同的反射光谱特性。3 地 物的电磁波辐射特性反射率 (亮度系数 )反射波谱 :物体的反射率随波长而变化的规律。反射波谱曲线 :物体的反射率与波长之间关系绘成的曲线（横坐标为波长，纵坐标为反射率）。遥感技术的基本出发点3 地 物的电磁波辐射特性（ 3）地物反射光谱的影响因素风化程度含水量3 地 物的电磁波辐射特性表面光滑程度3 地 物的电磁波辐射特性气候条件光源的辐射强度探测时间生长状况、健康情况3 地 物的电磁波辐射特性（ 4）地物反射光谱的测量3 地 物的电磁波辐射特性试验室测量 ：用 分光光度计 进行。野外测量 ： 包括地面测量和航空测量，使用 光谱辐射计 。101W野外光谱辐射仪2、地物发射电磁波的特性 （