(定量遥感课件）电磁波与电磁辐射的基础相关知识.pptVIP

物体表面的反射辐射 物体表面对电磁波的反射有三种形式： ? 镜面反射(mirror reflection) 反射能量集中在一个方向，反射角=入射角 ? 漫反射(diffuse reflection) 整个表面都均匀地向各向反射入射光称为漫反射 ? 方向反射(directional reflection) 介于漫反射和镜面反射之间，各向都有反射， 但各向反射强度不均一。 θi θr 镜面反射（光滑表面） 漫反射（粗糙表面 ） 方向反射（粗糙表面 ） L.Rayleigh提出表面为光滑或粗糙的标准为： 当 为光滑表面 当 为粗糙表面 镜面反射 θi θr θt 如果界面相对入射波长λ而言非常光滑（ λ界面粗糙度），则反射是镜面的。 n1 n2 漫反射 实际上多数自然表面对辐射的波长而言都是粗糙表面。当目标物的表面足够粗糙，以致于它对太阳短波辐射的反射辐射亮度在以目标物的中心的2π空间中呈常数，即反射辐射亮度不随观测角度而变，我们称该物体为漫反射体，亦称朗伯体。漫反射又称朗伯(Lambert)反射，也称各向同性反射。 严格讲自然界中只存在近似意义下的朗伯体。只有黑体才是真正的朗伯体 方向反射 介于漫反射和镜面反射之间反射称为方向反射，也称非朗伯反射。产生方向反射的物体在自然界中占绝大多数，即它们对太阳短波辐射的反射具有各向异性性质。当遥感应用进入定量分析阶段，我们必须抛弃“目标是朗伯体”的假设。 目前大部分应用还都采用朗伯近似。 描述方向反射不能简单用反射率表述，因为各方向的反射率都不一样。 反射率 ρ 以比例形式表征的反射辐射强度，反射率为 反射辐射（亮度）与入射辐射（亮度）之比： ρ = Lr / Li 透射率τ？ 吸收率α？ 反射率、透射率、吸收率之间的关系： ρ + τ + α = ？ 方向反射的表达 双向反射率分布函数 (Bi-directional Reflectance Distribution Function, BRDF) 设波长为λ，从 (θ0，φ0) 方向，以辐射亮度L0 (θ0，φ0，λ)投射向点目标，造成该点目标的辐照度增量为dE (θ0，φ0，λ) = L0 (θ0，φ0，λ) cosθ0 dΩ。传感器从方向(θ，φ)观察目标物，接收到来自目标物对外来辐射dE的反射辐射，其亮度值为dL (θ，φ，λ)。 则定义双向反射率分布函数 ： 双向反射率分布函数（BRDF）的物理意义是：来自方向地表辐照度的微增量与其所引起的方向上反射辐射亮度增量之间的比值。 对于理想漫反射体（指反射率为100%的朗伯体）： 对于反射率为ρ的朗伯体，f=? 这样定义的 f 有如下三个特点： 与辐射环境无关，它仅与该地物的反射辐射特性有关，并且具有的 (Sr)-1 因次。 它是θ0，φ0， θ，φ，λ 五个自变量的函数，在2π空间中无论是入射还是反射均有无穷多个方向。 这样定义的BRDF，虽然从理论上能较好地表征地物的非朗伯体特性，但在实际测量上困难较大，精确测量dE (θ0，φ0，λ)很困难。 * 电磁波与电磁辐射的基础知识 电磁辐射 能够发射电磁波的物体称为电磁辐射源，以电磁波的形式从物体向外发射电磁能量的过程，称为电磁辐射。 电磁辐射源有三种：太阳、地球和人工辐射源。 凡是温度大于绝对零度(-273.16?C)的一切物体，不论气体、液体还是固体，都会产生电磁辐射。当物体温度大于绝对零度时，物质分子存在不规则的热运动，不规则运动中的碰撞产生激发（电子的、振动的或旋转的），随后因衰变而随机发射电磁波。 对于给定的物体，单位时间内辐射能量的多少以及辐射能量按波长的分布都取决于物体的温度，因此这种辐射就称为热辐射。 电磁波的基础知识 电磁波是遥感信息的载体。 横波 波速: 与光速相同2.99793*108米.秒-1 波速表示：波长、频率、波数 依波长可分为：r射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波等。 可见光 近红外：0.76～3.0 μm，与可见光相似。 中红外：3.0～6.0 μm，地面常温下的辐射波长，有热感，又叫热红外。 远红外：6.0～15.0 μm，地面常温下的辐射波长，有热感，又叫热红外。 超远红外：15.0～1 000 μm，多被大气吸收，遥感探测器一般无法探测。 红外线的划分 辐射能量 Q 电磁辐射是具有能量的，它表现