第2章--电磁辐射与地物光谱特征.pptVIP

* 第二章 电磁辐射与地物光谱特征 （遥感的物理基础） 第一节 电磁波谱与电磁辐射 一、电磁波谱 1、波：波是振动在空间的传播。波动是各质点在平衡位置振动而能量向前传播的现象。 机械波：由振源发出的振动在弹性介质中的传播。 电磁波：由振源发出的电磁振荡在空间的传播。电磁波是通过电场和磁场之间相互联系传播的。 电磁波在真空中也能传播 ；机械波必须在弹性媒质中才能传播。但两者在运动形式上都是波动。 本质的区别 ： 基本的波动形式有两种： 横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直。如水波、电磁波。 纵波：质点的振动方向与波的传播方向相同。如声波。 电磁波一定是横波，机械波却可以是横波也可以是纵波。 数字图像 电磁波性质 （1）共同性 ①是横波； ②在真空中以光速传播； ③满足f?λ=c和Ε=h?f； ④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。 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。 各种电磁波的本质都是完全相同的，只是由于它们的波长（或频率）不同而具有不同的特性，因而探测记录它们的方法也不同。 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。 （2）不同性 遥感常用的各光谱段的主要特性如下： 紫外线：波长0.01－0.38μｍ； 可见光：波长0.38－0.76μｍ； 红外线：波长0.76－1000μｍ; 微波：波长1mm－1m; 2、电磁波谱：根据电磁波在真空中传播的波长或频率的大小，按递增或递减顺序依次排列所构成的图谱。 该波谱以频率从高到低排列［即按波长从小（短）到大（长）排列］，可以划分为γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波(长波、中波、短波和微波)。 波长（或频率）之所以不同，是由于产生电磁波的波源不同。 无线电波是由电磁振荡发射的； 红外辐射是由于分子的振动、转动和能级跃迁时产生的； 可见光与近紫外辐射是由于原子、分子中的外层电子跃迁时产生的； 紫外线、X射线和γ射线是由于内层电子跃迁和原子核内状态改变时产生的； The distance from one wave crest to the next. Radio waves have longest wavelength and Gamma rays have shortest! 1 nm = 10 Ao. Energy Wavelength l 1 nm = 10-9 meters Speed of light = wavelength (λ) * frequency = 3 x 108 m/s （in vacuum）. Frequency in GHz (1 Hz = sec –1). Electromagnetic Spectrum High energy Short wavelength / high frequency Emitted at high T Sun Earth 遥感常用的电磁波波段的特性 微波：1mm-1m。全天候遥感；有主动与被动之分；具有穿透能力；发展潜力大。 紫外线(UV)：0.01-0.4μm，碳酸盐岩分布、水面油污染。 可见光：0.4-0.76μm，鉴别物质特征的主要波段；是遥感最常用的波段。 红外线(IR) ：0.76-1000 μm。近红外：0.76-3.0 μm；中红外3.0-6.0 μm：远红外6.0-15.0 μm；超远红外15-1000 μm。（近红外又称光红外或反射红外；中红外和远红外又称热红外。 1、电磁辐射源 （1）自然辐射源 太阳辐射（0.15～15μm） ：是可见光和近红外的主要辐射源；常用5900的黑体辐射来模拟；其辐射波长范围极大；辐射能量集中-短波辐射。大气层对太阳辐射的吸收（17％）、反射（30％）和散射（20％） 。 二、电磁辐射的度量 地球的电磁辐射：小于3 μm的波长主要是太阳辐射的能量；大于6 μm的波长，主要是地物本身的热辐射；3-6 μm之间，太阳和地球的热辐射都要考虑。 （2）人工辐射源：主动式遥感的辐射源。雷达探测。分