2遥感的物理基础

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第二章 电磁波及遥感物理基础一、电磁波 二、物体的发射辐射 三、物体的反射辐射 四、地物波谱特性的测定 五、大气对辐射的影响

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第二章 电磁波及遥感物理基础遥感技术是建立在物体电磁波辐射 理论基础上的。本章主要学习电磁波的 发射和反射特性、地物波谱特性曲线及 应用。

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第二章 电磁波及遥感物理基础为什么我们的眼睛能够看见东西？

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第二章 电磁波及遥感物理基础一、电磁波1.什么是电磁波？ 变化的电场和磁场交替产生，以有限的速 度由近及远在空间内传播的过程称为电磁波。 电磁波是一种横波。

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一、电磁波2.电磁波的特性

波动性 粒子性

干涉、衍射、偏振

光电转换

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(1)干涉：由两个(或两个以上)频 率、振动方向相同，相位相同或相位差 恒定的电磁波在空间叠加时，合成波振 幅为各个波的振幅的矢量和，因此会出 现交叠区某些地方振动加强、某些地方 振动减弱或完全抵消的现象。 微波遥感中的雷达是应用了干涉原理成像的

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(2)衍射：光通过有限大小的障碍物 时偏离直线路径的现象。

研究电磁波的衍射现象对设计遥感仪器和提高 遥感图像几何分辨率具有重要意义。另外在数字影 像的处理中也要考虑光的衍射现象。7

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(3)偏振：横波的振动矢量偏于某些 方向的现象。

偏振在微波技术中称为“极化”。遥感 技术中的偏振摄影和雷达成像就利用了电磁 波的偏振这一特性。

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一、电磁波3.电磁波谱 按电磁波在真空中传播的波长或频率 递增或递减顺序排列，就能得到电磁波谱。

遥感采用的电磁波波段可以从紫外一 直到微波波段。

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红 ●可见光 绿 蓝

0.62 ~ 0.76μm 0.50 ~ 0.56μm 0.43 ~ 0.47μm

远红外处 6 ~ 15μm ●红外波段 中红外 3 ~6μm 近红外 0.76 ~ 3μm

●微波

1 mm~ 1m

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第二章 电磁波及遥感物理基础二、物体的发射辐射(一)、黑体辐射1. 绝对黑体： 吸收率α(λ,T)≡1 绝对白体： 吸收率α(λ,T)≡0 反射率ρ(λ,T)≡0 反射率ρ(λ,T)≡1

与温度和波长无关

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2.黑体辐射定律

Wλ—— 分谱辐射通量密度 h —— 普朗克常数 C —— 光速 K —— 玻耳兹曼常数 T —— 绝对温度

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3.黑体辐射波谱曲线

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4.黑体辐射的三个特性 (1)总辐射通量密度W是随温度T的增加而迅速增加。 斯忒藩-玻耳兹曼公式:单位面积发出的总辐射 能与绝对温度的四次方成正比 。 (2)分谱辐射能量密度的峰值波长随温度的增加向 短波方向移动。 维恩位移定律 :若知道了某物体温度，就可以推 算出它的辐射峰值波长。

(3)每根曲线彼此不相交 温度T越高所有波长上的波谱辐射通量密度也越 大。14

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第二章 电磁

波及遥感物理基础二、物体的发射辐射(二)、太阳辐射

遥感的两种形式？

被动遥感

主动遥感

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(二)、太阳辐射

A 与黑体特性一致

B 能量集中在可见光和红外波段

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第二章 电磁波及遥感物理基础二、物体的发射辐射(三)、一般物体的发射辐射

自然界中实际物体的发射和吸收 的辐射量都比相同条件下绝对黑体的 低。

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(三)、一般物体的发射辐射发射率ε:实际物体与同温度的黑体在相同条件 下辐射功率之比。

ε= W′/ W ε是一个介于0和1的数 绝对黑体 ελ=ε=1 灰体 ελ=ε但0<ε<1 选择性辐射体 ε=f(λ) 理想反射体(绝对白体) ελ=ε=0

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大多数物体可以视为灰体

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为了便于分析，常常用一个最接近灰体辐射曲 线的黑体辐射曲线作为参照，这时的黑体辐射温度 称为等效黑体温度(或等效辐射温度),写为T等效

式中T'为实际物体的辐射温度

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第二章 电磁波及遥感物理基础三、物体的反射辐射1.地物的反射类别(三种形式) ● 镜面反射 ● 漫反射 ● 方向反射21