第二章 遥感的物理基础 遥感技术知识电子教案.pptVIP

第二章 遥感的物理基础;第一节 电磁波与电磁波谱;一、电磁波及其特性;电磁波是通过电场和磁场之间相互联系传播的：原理 电磁辐射:这种电磁能量的传递过程（包括辐射、吸收、反射和透射）称为电磁辐射。;电磁波的特性 电磁波是横波 在真空中以光速传播 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 ;The Electromagnetic Spectrum;Earth Spectrum;紫外线(UV)：0.01-0.4μm，碳酸盐岩分布、水面油污染。 可见光：0.4-0.76 μm，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。 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。 ;三、电磁辐射源;太阳辐射照度分布曲线;太阳与地球辐射的电磁波谱;人工辐射源：主动式遥感的辐射源。雷达探测。分为微波雷达和激光雷达。 微波辐射源：0.8-30cm 激光辐射源：激光雷达—测定卫星的位置、高度、速度、测量地形等。;第二节 地物的光谱特性;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。 ;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 ;遥感原理;传感器探测波段???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(0.5-0.6 μm) MSS2(0.6-0.7 μm) MSS3(0.7-0.8 μm) MSS4(0.8-1.1 μm) ;同类地物的反射光谱具有相似性，但也有差异性。不同植物；植物病虫害 地物的光谱特性具有时间特性和空间特性。 时间特性 空间特性 ;不同植物光谱曲线比较;植被的病虫害;时间特征; 地物发射电磁波的能力以发射率作为衡量标准；地物的发射率是以黑体辐射作为参照标准。 黑体：在任何温度下，对各种波长的电磁辐射的吸收系数等于1（100%）的物体。 黑体辐射(Black Body Radiation )：黑体的热辐射称为黑体辐射。 ;3、黑体辐射定律;黑体辐射的三个特性( p20 ); (2)玻耳兹曼定律 Stefan-Boltzmanns 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。因此，温度的微小变化，就会引起辐射通量密度很大的变化。是红外装置测定温度的理论基础。;温度;4、地物的发射率和基尔霍夫定律;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：反射率小于1，且随波长而变化。;基尔霍夫定律：在一定温度下，地物单位面积上的辐射通量W和吸收率之比，对于任何物体都是一个常数，并等于该温度下同面积黑体辐射通量W 黑。 ;5、黑体的微波辐射;瑞里—金斯公式 黑体辐射的微波功率与温度成正比，与波长的平方成反比。 微波波段与红外波段发射率的比较：不同地物之间微波发射率的差异比红外发射率要明显得多，因此，在可见光和红外波段中不易识别的地物，在微波波段中则容易识别。（表2-6）;遥感原理;6、地物的发射光谱; 亮度温度：衡量地物辐射特征的重要指标。指等物体的辐射功率等于某一黑体的辐射功率时，该黑体的绝对温度即为亮度温度。 The temperature of the black body which radiates the same radiant energy as an observed object is called the brightness temperat