第二章遥感技术的物理基础.ppt

第二章遥感技术的物理基础
第一页，本课件共有74页
第一节 电磁波与电磁波谱
电磁波及其特性
电磁波谱
第二页，本课件共有74页
遥感之所以能够根据收集到的电磁波来判断地物目标和自然现象，是因为一切物体，由于其种类
Stefan-Boltzmann's law
即黑体总辐射通量随温度的增加而迅速增加，它与温度的四次方成正比。是红外装置测定温度的理论基础。
σ叫做史蒂芬—玻尔兹曼常数，其值为
×10-8瓦·米-2·开-4(W·m-2·K-4)
第十八页，本课件共有74页
温度
300
500
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
波长









(3)维恩位移定律：Wien's displacement law
随着温度的升高，辐射最大值对应的峰值波长向短波方向移动。
是选择遥感器和确定对目标物进行热红外遥感的最佳波段的依据
第十九页，本课件共有74页

发射率(Emissivity )：地物的辐射出射度（单位面积上发出的辐射总通量）W与同温下的黑体辐射出射度W黑的比值。它也是遥感探测的基础和出发点。
第二十页，本课件共有74页
按照发射率与波长的关系，把地物分为：
黑体或绝对黑体：发射率为1，常数。
灰体(grey body)：发射率小于1，常数
选择性辐射体：发射率小于1，且随波长而变化。
第二十一页，本课件共有74页
地物的发射光谱
发射光谱：地物的发射率随波长变化的规律。
发射光谱曲线：按照发射率和波长之间的关系绘成的曲线。
第二十二页，本课件共有74页
2. 太阳辐射
（1）太阳常数：指不受大气影响，在距离太阳一个天文单位内，垂直于太阳光辐射的方向上，单位面积单位时间黑体所接收的太阳辐射能量。
太阳辐射是可见光和近红外的主要辐射源；
I⊙= mW/m2
（是美国水手6、7号航天器1969年用空腔辐射计测定的数值，计算误差为 mW/m2）
太阳常数可以认为是大气顶端接收的太阳能量
第二十三页，本课件共有74页
（2）太阳辐射的光谱
在大气上界测得的太阳辐射光谱曲线为平滑的连续的光谱曲线，它近似于6000K的黑体辐射曲线。
太
阳
辐
射
光
谱
及
大
气
的
作
用
第二十四页，本课件共有74页
太阳辐射的光谱是连续的；相当于6000 K的黑体辐射；
它的辐射特性与绝对黑体的辐射特性基本一致 ；
太阳辐射的能量主要集中在可见光， ～ µm的可见光能量占太阳辐射总能量的46%， µm左右；
大气层对太阳辐射产生的吸收、反射和散射。经过大气层的太阳辐射有很大的衰减；各波段的衰减是不均衡的
—— µm波段，包括近紫外、可见光、近红外和中红外；
从近紫外到中红外（-6μm）这一波段区间能量最集中而且相对来说较稳定；被动遥感主要利用可见光、红外等稳定辐射
第二十五页，本课件共有74页
大地辐射的电磁波谱
地表物体的温度一般在+400C— -400C,平均270C，相当于300K，
- μm波段范围。
第二十六页，本课件共有74页
第二十七页，本课件共有74页
地物的反射率、吸收率和透射率
对于某波段反射率高的地物，其吸收率就低，即为弱辐射体；反之，吸收率高的地物，其反射率就低。
二、地物的反射光谱特性
镜面反射
漫反射
实际地面反射
第二十八页，本课件共有74页
地物的反射率（反射系数或亮度系数）：地物对某一波段的反射能量与入射能量之比。反射率随入射波长而变化。
影响地物反射率大小的因素：
入射电磁波的波长
入射角的大小
地表颜色与粗糙度
地物在不同波段的反射率是不同的
反射率是可以测定的。
第二十九页，本课件共有74页
地物的反射光谱：地物的反射率随入射波长变化的规律。
地物反射光谱曲线：根据地物反射率与波长之间的关系而绘成的曲线。地物电磁波光谱特征的差异是遥感识别地物性质的基本原理。
不同地物在不同波段反射率存在差异：雪、 沙漠、湿地、小麦的光谱曲线
第三十页，本课件共有74页
第三十一页，本课件共有74页
传感器探测波段的设计，是通过分析比较地物光谱数据而确定的。
多光谱扫描仪（MSS）的波段设计：
MSS1(- μm)
MSS2(- μm)
MS