电磁波及大气对遥感影响

1、当电磁振荡进入空间，变化的磁场激发了涡旋电场，变化的电场又激发了涡旋磁场，使电磁振荡在空间传播，这就是电磁波。其方向是由电磁振荡向各个不同方向传播的。 电磁波具有波粒二象性：电磁波在传播过程中，主要表现为波动性；在与物质相互作用时，主要表现为粒子性，这就是电磁波的波粒二象性。波动性：电磁波是以波动的形式在空间传播的，因此具有波动性粒子性：它是由密集的光子微粒组成的，电磁辐射的实质是光子微粒的有规律的运动。电磁波的粒子性，使得电磁辐射的能量具有统计性波粒二象性的程度与电磁波的波长有关：波长愈短，辐射的粒子性愈明显；波长愈长，辐射的波动特性愈明显。电磁波是是三维的横波，正是由于其矢量特性，从而产生

2、出极化（偏振）这一现象。电磁波谱：将各种电磁波在真空中的波长按其长短，依次排列制成的图表。 在电磁波谱中，波长最长的是无线电波，其按波长可分为长波、中波、短波和微波。波长最短的是射线 电磁波的波长不同，是因为产生它的波源不同。在电磁波谱中，各种类型的电磁波，由于波长或频率的不同,它们的性质就有很大的差别,如在传播的方向性、穿透性、可见性和颜色等方面的差别。它们的共性：(1)各种类型电磁波在真空（或空气）中传播的速度相同，都等于光速：c=3108 m/s。(2)遵守同一的反射、折射、干涉、衍射及偏振定律。 目前，遥感技术所使用的电磁波集中在紫外线、可见光、红外线到微波的光谱段，各谱段划分界线在不

3、同资料上采用光谱段的范围略有差异。名称名称波长范围波长范围射线射线10-6mX射线射线10-6 3.810-3m紫外线紫外线10-3 3.810-1m可见光可见光0.38 0.76 m红红外外波波段段近红外近红外0.76 3.0 m中红外中红外3.0 6.0 m远红外远红外6.0 15.0 m超远红外超远红外15 1000 m微微波波毫米波毫米波1 10 mm厘米波厘米波1 10 cm分米波分米波10 Cm 1 m可见光波段0.38-0.76 m0.38-0.76 m作为鉴别物质特征的主要波段，是遥感中最常作为鉴别物质特征的主要波段，是遥感中最常用的波段用的波段尽管大气对它也有一定的吸收和散射

4、作用，它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性，不同地物在此波段的图象易于区分红外波段0.760.761000m1000m近红外近红外0.76-3.0m,0.76-3.0m,中红外中红外3.0-6.0m3.0-6.0m；远红外；远红外6.0-15.0m6.0-15.0m；超远红外；超远红外15-1000m15-1000m。遥感中主要利用遥感中主要利用3 315m15m波段，更多的是利用波段，更多的是利用3 35m5

5、m和和8 814m(14m(热红外热红外) )红外遥感是采用热感应方式探测地物本身的辐射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），可进行全天时（如热污染、火山、森林火灾等），可进行全天时遥感遥感微波波段1mm1mm1m1m，分为：毫米波、厘米波和分米波，分为：毫米波、厘米波和分米波微波辐射和红外辐射都具有热辐射性质。由于微波辐射和红外辐射都具有热辐射性质。由于微波的波长比可见光、红外线要长，能穿透云、微波的波长比可见光、红外线要长，能穿透云、雾而不受天气影响，能进行全天时全天候的遥雾而不受天气影响，能进行全天时全天候的遥感探测感探测微波遥感可采用主动或被动方式成

6、像微波遥感可采用主动或被动方式成像微波对某些物质还具有一定的穿透能力，能直接透微波对某些物质还具有一定的穿透能力，能直接透过植被、冰雪、土壤等表层覆盖物过植被、冰雪、土壤等表层覆盖物紫外线波段0.010.010.4m0.4m，太阳辐射含有紫外线，只有，太阳辐射含有紫外线，只有0.3-0.4m0.3-0.4m波长的紫外线部分能够穿过大气层，波长的紫外线部分能够穿过大气层，且能量很小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。主要用于探测碳酸盐岩的分布和油污染的监测。碳酸盐岩在碳酸盐岩在0.4m0.4m以下的短波区域对紫外线的以下的短波区域对紫外线的反射比其它类型的岩石强。水面漂浮的油膜比

7、反射比其它类型的岩石强。水面漂浮的油膜比周围水面反射的紫外线要强烈周围水面反射的紫外线要强烈由于大气层中臭氧对紫外线的强烈吸收和散射由于大气层中臭氧对紫外线的强烈吸收和散射作用，通常探测高度在作用，通常探测高度在20002000米以下米以下辐射源辐射源任何物体都是辐射源。不仅能够吸收其他物体对任何物体都是辐射源。不仅能够吸收其他物体对它的辐射，也能够向外辐射它的辐射，也能够向外辐射分类：分类：太阳辐射源：可见光及近红外遥感的主要辐射源太阳辐射源：可见光及近红外遥感的主要辐射源地球辐射源：远红外遥感的主要辐射源地球辐射源：远红外遥感的主要辐射源人工辐射源：人为发射的具有一定波长的波束；主动人工辐

8、射源：人为发射的具有一定波长的波束；主动遥感采用人工辐射源，目前较常用的人工辐射源为微遥感采用人工辐射源，目前较常用的人工辐射源为微波辐射源和激光辐射源波辐射源和激光辐射源大气对太阳辐射的影响被反射：约30%；被吸收：约17%；被散射：22%;到达地面的太阳辐射：约31%。大气反射 进入大气层前主要波长范围：0.15-4m;占太阳辐射总能量的99%，其中可见光区 占50%，红外区占43%，紫外区占7%；最大辐射波长在0.475 m。 进入大气层后有一部分被反射回宇宙空间。反射作用中，云反射能力变化很大，按地球平均云量54%计算，1/4的太阳辐射能量被反射回宇宙空间去。大气吸收O2：占1/5，主

9、要吸收0.2 m的太阳辐射能量；O3：主要在10-40KM高层大气层；两个吸收带为0.2-0.32 m（蓝光区）、0.6 m（橙光区）；H2O：主要吸收物质，吸收带红外线和可见光的红光波段内。CO2：只存在于低层大气层中，而且含量很少，主要吸收4.3 m的太阳辐射能量。大气散射 太阳辐射在长波过程中遇到小微粒而使传播方向改变，并向各个方向散开。改变了电磁波的传播方向；干扰传感器的接收；降低了遥感数据的质量、影像模糊，影响判读。 大气散射集中在太阳辐射能量最强的可见光区。因此，散射是太阳辐射衰减的主要原因。瑞利散射：当微粒的直径比辐射波长小得多时，此时的散射称为瑞利散射。散射率与波长的四次方成反

10、比，因此，瑞利散射的强度随着波长变短而迅速增大。紫外线是红光散射的30倍，0.4微米的蓝光是4微米红外线散射的1万倍。瑞利散射对可见光的影响较大，对红外辐射的影响很小，对微波的影响可以不计。多波段中不使用蓝紫光米氏散射在粒子（烟、尘埃、小水滴及气溶胶等）直径较大，与辐射的波长相当时所发生的散射称为米氏散射。散射的强度与波长的二次方成反比，并且散射光的向前方向比向后方向的散射强度更强，方向比较明显。云、雾的粒子大小与红外线的波长接近，所以云雾对对红外线的米氏散射不可忽视。无选择性散射当微粒的直径比辐射波长大得多时所发生的散射。符合无选择性散射条件的波段中，任何波段的散射强度相同。水滴、雾、尘埃、烟等气溶胶常常产生非选择性散射。云雾为什么通常呈现白色大气窗口：通过大气而较少被反射、吸收、散射的、透射率较高的电磁辐射波段。大气窗口是选择遥感工作波段的重要依据。常见的大气窗口：大气窗口波段透射率