遥感技术第二章遥感物理基础2015.pptxVIP

第二章 遥感物理基础;;第一节 电磁波谱与电磁辐射;能量是如何传播的?;关于波;18世纪60年代， James Clerk Maxwell (1831–1879) 定义了电磁辐射的概念，指出电磁波在以光速（c，3×108m）在空中传播。;若依传播方向与电场或磁场的关系，我们可以把电磁波分为三大类： TEM波，此波又称为横向电磁波（Transverse Electromagnetic Wave），即电磁波的传播方向无电场及磁场成分，电场及磁场的变化方向是在与传播方向垂直的平面上，固又称为平面电磁波（Plane Wave）。;TE波，此波又称为横向电波（Transverse Electric Wave），即电磁波的传播方向无电场成分，电场只在与传播方向垂直的平面上变化，但是磁场却存在传播方向以及垂直传播方向的平面上变化。这种电磁波的频率很高，而且要高过某一个截止频率（cut-off frequency）才会传播，低于截止频率则停止传播。 TM波，此波又称为横向磁波（Transverse Magnetic Wave），即电磁波的传播方向无磁场成分，磁场只在与传播方向垂直的平面上变化，但是电场却存在传播方向以及垂直传播方向平面上变化。这种电磁波的特性类似TE波，也具有截止频率的限制。;光的干涉和光的衍射是光具有波动性的有力证据。 1．光的干涉 现象：两列或几列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域始终减弱，形成稳定的明暗相间条纹的现象。产生条件：（1）两列波频率必须相同；（2）在相遇点的震动方向要一致；（3）在观察的时间内，在相遇点的两个振动的位相差保持不变;2．光的衍射;3．光的偏振;;粒; 1．光电效应 现象：在光的照射下，使物体中的电子逸出的现象叫做光电效应。 实验规律： （1）任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能产生光电效应；低于这个频率的光不能产生光电效应。 （2）光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率的增大而增大。 （3）入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9秒。 （4）当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比。;波尔 (1885–1962) 和普朗克认识到了辐射能量的离散本质，提出了电磁辐??的量子理论。该理论认为能量以光子或量子在空中传播。;光的产生;电磁波谱;TM、AVHRR和MODIS传感器的探测波段波位置;遥感较多应用的电磁波波谱段;电磁辐射的度量;电磁辐射是具有能量的，它表现在： ? 使被辐照的物体温度升高 ? 改变物体的内部状态 ? 使带电物体受力而运动 ……;在单位时间内，通过某一表面的辐射能量称为辐射通量，又称为辐射功率： Φ=?Q/ ?t;单位面积上的辐射通量称为辐射通量密度： E辐照度=? Φ / ?A M辐射出射度=? Φ / ?A;辐射强度是描述点辐射源的辐射特性的，指在某一方向上单位立体角内的辐射通量： I=? Φ / ? Ω;单位面积、单位波长、单位立体角内的辐射通量称为辐射亮度： L=?3 Φ / ? A ? λ ? Ω;第二节 物体发射辐射;;黑体辐射定律;不同温度的黑体辐射;斯蒂芬－玻尔兹曼定律;维恩位移定律;一般辐射体的发射率;发射率与物质种类、表面状态、温度等有关，还与波长有关。按照发射率与波长的关系，辐射源可以分为： （1）黑体：吸收率最大，发射率最大，均为1，反射率为0； （2）灰体 ：没有显著的选择吸收，吸收率随小于1，基本不随波长变化； （3）选择性辐射体 ：选择性地吸收、反射和发射；;石英岩的辐射曲线与250K黑体的辐射曲线;太阳常数：是指不受大气影响，在距太阳一个天文单位内，垂直于太阳光辐射方向上，单位面积时间黑体所接收的太阳辐射能量：;太阳辐射的光谱是连续的，它的辐射特性与绝对黑体的辐射特性基本一致。各波长范围内辐射能量大小不同，太阳能量约99%集中在0.2~4μm间，可见光部分约集中了38%的太阳能量。;遥感探测中被动遥感的辐射源主要来自与人类最密切相关的两个星球，即太阳和地球。太阳辐射近似于温度为6000K的黑体辐射，而地球辐射则接近于温度为300K的黑体辐射。最大辐射的对应波长分别为0.48um和9.66um;电磁波辐射的分段特性;电磁波辐射分段特性的遥感意义 可见光与近红外波段遥感图像上的信息来自地物反射特性； 中红外波段遥感图像上既有地表反射太阳辐射的信息，也有地球自身的热辐射信息； 热红外波段遥感图像上的信息来自地物本身的热辐射特性；;可见光近红外波段遥感图像：记录各类地物对可见光的反射情况;;第三节 地物反射辐射;实际上多数自然表面对辐射的波长而言都是粗糙表面。当目标物的表面足