第二章 电磁波谱与地物波谱特征.ppt

第二章电磁辐射与地物光谱特征电磁波
交互变化的电磁场在空间的传播。
描述电磁波特性的指标
波长、频率、振幅、位相等。
电磁波的特性
电磁波是横波，传播速度为3×108m/s，不需要媒质也能传播，与物质发生作用时会有反射、吸收、透射、散射等，并遵循同一规律。
电磁波谱
按电磁波波长的长短，依次排列制成的图表叫电磁波谱。
依次为：
γ射线—X射线—紫外线—可见光—红外线—微波—无线电波。
电磁波谱示图

紫外线：波长范围为0.01～0.38μm，太阳光谱中，只有0.3～0.38μm波长的光到达地面，对油污染敏感，但探测高度在2000m以下。
可见光：波长范围：0.38～0.76μm，人眼对可见光有敏锐的感觉，是遥感技术应用中的重要波段。
红外线：波长范围为0.76～1000μm，根据性质分为近红外、中红外、远红外和超远红外。
微波：波长范围为1mm～1m，穿透性好，不受云雾的影响。太阳辐射：太阳是遥感主要的辐射源，又叫太阳光，在大气上界和海平面测得的太阳辐射曲线如图所示。
从太阳光谱曲线可以看出(…)：§3太阳辐射与大气的作用一、大气结构三、大气吸收作用四、大气散射作用五、大气窗口3.5～5.5um，即中红外波段，该波段除通透反射光外，也通透地面物体自身发射的热辐射能量；
8～14um，即远红外波段，主要通透来自地物辐射的能量，适于夜间成像；
0.8～2.5cm，即微波波段，这一区间可以全天候观测，而且是主动遥感方式，如侧视雷达。太阳辐射与地表的相互作用(…)
地物的反射率(…)
漫反射(…)
镜面反射(…)

地球辐射的分段特性温度一定时，物体的热辐射遵循基尔霍夫定律。
地物的发射率随波长变化的曲线叫发射光谱曲线。
地物的发射率与地表的粗糙度、颜色和温度有关。
表面粗糙、颜色暗，发射率高，反之发射率低。
地物的辐射能量与温度的四次方成正比，比热、热惯性大的地物，发射率大。如水体夜晚发射率大，白天就小。
探测地物的热辐射特性的热红外遥感在夜间和白天进行的结果是不同的。
热红外遥感探测的地物热辐射量用亮度温度表示，它不同于地面温度，是接收的热辐射能量的转换值，图像上表示为亮度。

在电磁波谱中，波长在1mm～1m范围的波称微波。（微波波段划分）
微波遥感特性：
能全天候、全天时工作(…)；
对某些地物具有特殊的波谱特征；
对冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透能力(…)；
对海洋遥感具有特殊意义(…)；
分辨率较低，但特征明显(…)。
植被光谱曲线
土壤光谱曲线
水体光谱曲线
岩石光谱曲线
常见地物比较光谱曲线近红外：0.76～3.0µm，与可见光相似。
中红外：3.0～6.0µm，地面常温下的辐射波长，有热感，又叫热红外。
远红外：6.0～15.0µm，地面常温下的辐射波长，有热感，又叫热红外。
超远红外：15.0～1000µm，多被大气吸收，遥感探测器一般无法探测。太阳辐射（1）

在可见光与近红外波段，地表物体自身的辐射几乎等于零。地物发出的波谱主要以反射太阳辐射为主。太阳辐射到达地面之后，物体除了反射作用外，还有对电磁辐射的吸收作用。电磁辐射未被吸收和反射的其余部分则是透过的部分，即：
到达地面的太阳辐射能量＝反射能量＋吸收能量＋透射能量
一般而言，绝大多数物体对可见光都不具备透射能力，而有些物体如水，对一定波长的电磁波透射能力较强，特别是对0.45～0.56μm的蓝绿光波段，一般水体的透射深度可达10～20m，清澈水体可达100m的深度。
对于一般不能透过可见光的地面物体，波长5cm的电磁波却有透射能力，如超长波的透射能力就很强，可以透过地面岩石和土壤。大气结构
大气主要由气体分子、悬浮的微粒、水蒸气、水滴等组成。

气体：N2，O2，H2O，CO2，CO，CH4，O3
悬浮微粒：尘埃

大气的吸收作用：
大气中的各种成分对太阳辐射有选择性吸收，形成太阳辐射的大气吸收带（如下表）。大气的散射作用大气窗口微波的波段划分

土壤的光谱曲线