第二章遥感物理基础综合讲解
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可见光是人眼可以看见的电磁波，它可以细分为7色—紫、 蓝、青、绿、黄、橙、红，也可以粗分为蓝、绿、红3色， 即 3 个 光 谱 段 ： 蓝 为 0.38μm ～ 0. 50μm ， 绿 为 0. 50μm ～ 0.60μm ， 红 为 0.60μm ～ 0.76μm 。 可 见 光 是 遥感中最早和最常使用的波段。
500k
波长
0
2
4
6
8
10
12
在遥感技术中，若知道了某物体的温度，就可以推算出它的
辐射的峰值波段，常用这种方法选择传感器和确定对目标物进
行热红外遥感的最佳波段。
第二章 遥感物理基础综合讲解
§2.3 地物的反射光谱特性
任何地物都有自身的电磁辐射规律，如反射、发射、吸 收电磁波的特性。这种特性称为地物的光谱特性。在可 见光和近红外波段（0.3－2.5um）.地表发出的波谱主要 以反射太阳辐射为主，自身发射辐射几乎为零。
第二章 遥感物理基础综合讲解
§2 .2 物体的发射辐射
1.黑体辐射 2.普朗克辐射(Planck)定律 3.玻耳兹曼(Stefan-Boltzmann)定律 4.基尔霍夫（Kirchhoυυ)辐射定律 5.维恩(Wien)位移定律
第二章 遥感物理基础综合讲解
1.黑体
黑体是一个理想的辐射体，是衡量地物发射电磁波能力 大小的一个标准 定义：如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸 收，则这个物体是黑体。黑色的烟煤是最接近绝对黑体 的自然物质。
第二章 遥感物理基础综合讲解
第二章 遥感物理基础综合讲解
本章主要介绍 遥感的物理基础， 包括地物的电磁波 特性、太阳辐射、 大气对太阳辐射的 影响、大气窗口的 概念、地物反射太 阳光谱的特性。
本章提要(…)
§2.1 电磁波及电磁波谱 §2.2 物体的发射辐射 §2.3 地物的反射光谱特性§2.4 太阳辐射
黑体模型
2. 普朗克辐射(Planck)定律
第二章 遥感物理基础综合讲解
普朗克给出了黑体辐射的能量（E）与频率（v）之间
的关系：
E= h* v
H为普朗克常量，v为频率
v *λ=c (c为光速)
说明：辐射能量与它的波长成反比，即辐射的波长越短， 频率越高，其辐射能量越高，因此遥感探测系统对能量 高的信号容易感应。
第二章 遥感物理基础综合讲解
4.电磁波性质： 电磁波是横波，传播速度为 3×108 m/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。
满足： c=v *λ (c为光速) E=h * v (h为普朗克常数)
描述电磁波特性的指标 波长、频率、振幅、位相等
第二章 遥感物理基础综合讲解
第二章 遥感物理基础综合讲解
植物的光谱曲线
可见光波段：0.45 μm附近区间（蓝色波段）有一个吸收谷， 0.55 μm附近区间（绿色波段）有一个反射峰，0.67 μm附近区间 （红色波段）有一个吸收谷。这一特征是由于叶绿素对蓝光和 红光的吸收作用强，而对绿光反射作用强。 近红外波段：从0.76 μm处反射率迅速增大，形成一个爬生的“陡 坡”，至1.1 μm附近有一峰值，反射率最大可达50%，形成植被 的独有特征。这一特征是由于植被叶细胞结构形成的高反射。
电磁波谱示图
第二章 遥感物理基础综合讲解
遥感所使用的电磁波的波长是：
➢紫外线(UV)：0.01-0.4μm，碳酸盐岩源自文库布、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。
➢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。
为吸收系数, α为发射系数）
(,T)M (,T)M b(,T)
说明：地物的吸收率越大，发射率也会越大，发射率等 于吸收率。好的吸收体也是好的发射体，如果不吸收某 些波长的电磁波，也不发射该波长的电磁波。
5.维恩位移定律：
波普辐射能量密度的峰值波长λMAX随温度的增加向短波方向 移动。即黑体辐射光谱中最强辐射的波长λMAX与绝对温度T成 反比：
第二章 遥感物理基础综合讲解
λMAX *T=b， b为常数
0.8
说明：黑体温度越高，其
分光 谱辐
射通
曲线的峰顶越往波长短的
量密 度wλ 0.6
方
向
移
动
。
在
实
际
生
活
中
，（瓦 /厘
米 2●
火焰的燃烧就是随着温度 微米）
的升高变化，波长逐渐变 0.4
短，颜色由红外到红色再
逐渐变蓝紫
0.2
900k
800k 700k 600k
5.电磁波谱：
将各种电磁波在真空中的波长（或频率）按其长短，依 次排列制成的表叫做电磁波谱。
电磁波的波段从波长短的一侧开始，依次叫做线、线、 紫外（UV）、可见光（visible light）、红外 （infrared=IR）、微波。 依次为：
γ射线—X射线—紫外线—可见光—红外线—微波—无线电波。
3.波尔滋曼定律
绝对黑体的总辐射出射度与温度的四次方成正比
M=σT4 ， σ是波尔滋曼常数 说明：随着温度的增加，辐射能的增加更加迅速
第二章 遥感物理基础综合讲解
4.基尔霍夫定律
给定温度下，任何地物的辐射通量密度W与吸收率M0之比 是常数，即等于同温度下黑体的辐射通量密度。
M /M0 =ε=α （M为任何地物辐射能量，M0为黑体辐射能量，ε
❖ 反射率（ρ）：地物的反射能量与入射总能量的比，即 ρ=(Pρ/ P 0)×100%
❖ 地物在不同波段的反射率是不同的。 ❖ 反射率是可以测定的。 ❖ 反射率也与地物的表面颜色、粗糙度和湿度等有关。 ❖ 地物的反射光谱曲线：反射率随波长变化的曲线。
地物反射光谱曲线
地物的反射率随入射波长变化的规律，叫地 物反射光谱。按地物反射率与波长之间关系绘成 的曲线（横坐标为波长值，纵坐标为反射率）称 为地物反射光谱曲线。
第二章 遥感物理基础综合讲解
不同地物有不同的光谱反射率,同一地物在不同波段有不同 的光谱反射率,因此在同一幅影像上不同的地物会有不同的 色彩,同一地物在不同的波段的影像也会有不同的色彩.
第二章 遥感物理基础综合讲解
第二章 遥感物理基础综合讲解
各典型地物的光谱曲线
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
第二章 遥感物理基础综合讲解
§2.1 电磁波及电磁波谱
电磁波传播示意图
1、波的概念：波是振动在空间的传播。
第二章 遥感物理基础综合讲解
2、电磁波（ElectroMagnetic Spectrum ) 通过电场和磁场之间相互联系传播的过程
3、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。
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波长
0
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4
6
8
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在遥感技术中，若知道了某物体的温度，就可以推算出它的
辐射的峰值波段，常用这种方法选择传感器和确定对目标物进
行热红外遥感的最佳波段。
第二章 遥感物理基础综合讲解
§2.3 地物的反射光谱特性
任何地物都有自身的电磁辐射规律，如反射、发射、吸 收电磁波的特性。这种特性称为地物的光谱特性。在可 见光和近红外波段（0.3－2.5um）.地表发出的波谱主要 以反射太阳辐射为主，自身发射辐射几乎为零。
第二章 遥感物理基础综合讲解
§2 .2 物体的发射辐射
1.黑体辐射 2.普朗克辐射(Planck)定律 3.玻耳兹曼(Stefan-Boltzmann)定律 4.基尔霍夫（Kirchhoυυ)辐射定律 5.维恩(Wien)位移定律
第二章 遥感物理基础综合讲解
1.黑体
黑体是一个理想的辐射体，是衡量地物发射电磁波能力 大小的一个标准 定义：如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸 收，则这个物体是黑体。黑色的烟煤是最接近绝对黑体 的自然物质。
第二章 遥感物理基础综合讲解
第二章 遥感物理基础综合讲解
本章主要介绍 遥感的物理基础， 包括地物的电磁波 特性、太阳辐射、 大气对太阳辐射的 影响、大气窗口的 概念、地物反射太 阳光谱的特性。
本章提要(…)
§2.1 电磁波及电磁波谱 §2.2 物体的发射辐射 §2.3 地物的反射光谱特性§2.4 太阳辐射
黑体模型
2. 普朗克辐射(Planck)定律
第二章 遥感物理基础综合讲解
普朗克给出了黑体辐射的能量（E）与频率（v）之间
的关系：
E= h* v
H为普朗克常量，v为频率
v *λ=c (c为光速)
说明：辐射能量与它的波长成反比，即辐射的波长越短， 频率越高，其辐射能量越高，因此遥感探测系统对能量 高的信号容易感应。
第二章 遥感物理基础综合讲解
4.电磁波性质： 电磁波是横波，传播速度为 3×108 m/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。
满足： c=v *λ (c为光速) E=h * v (h为普朗克常数)
描述电磁波特性的指标 波长、频率、振幅、位相等
第二章 遥感物理基础综合讲解
第二章 遥感物理基础综合讲解
植物的光谱曲线
可见光波段：0.45 μm附近区间（蓝色波段）有一个吸收谷， 0.55 μm附近区间（绿色波段）有一个反射峰，0.67 μm附近区间 （红色波段）有一个吸收谷。这一特征是由于叶绿素对蓝光和 红光的吸收作用强，而对绿光反射作用强。 近红外波段：从0.76 μm处反射率迅速增大，形成一个爬生的“陡 坡”，至1.1 μm附近有一峰值，反射率最大可达50%，形成植被 的独有特征。这一特征是由于植被叶细胞结构形成的高反射。
电磁波谱示图
第二章 遥感物理基础综合讲解
遥感所使用的电磁波的波长是：
➢紫外线(UV)：0.01-0.4μm，碳酸盐岩源自文库布、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。
➢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。
为吸收系数, α为发射系数）
(,T)M (,T)M b(,T)
说明：地物的吸收率越大，发射率也会越大，发射率等 于吸收率。好的吸收体也是好的发射体，如果不吸收某 些波长的电磁波，也不发射该波长的电磁波。
5.维恩位移定律：
波普辐射能量密度的峰值波长λMAX随温度的增加向短波方向 移动。即黑体辐射光谱中最强辐射的波长λMAX与绝对温度T成 反比：
第二章 遥感物理基础综合讲解
λMAX *T=b， b为常数
0.8
说明：黑体温度越高，其
分光 谱辐
射通
曲线的峰顶越往波长短的
量密 度wλ 0.6
方
向
移
动
。
在
实
际
生
活
中
，（瓦 /厘
米 2●
火焰的燃烧就是随着温度 微米）
的升高变化，波长逐渐变 0.4
短，颜色由红外到红色再
逐渐变蓝紫
0.2
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800k 700k 600k
5.电磁波谱：
将各种电磁波在真空中的波长（或频率）按其长短，依 次排列制成的表叫做电磁波谱。
电磁波的波段从波长短的一侧开始，依次叫做线、线、 紫外（UV）、可见光（visible light）、红外 （infrared=IR）、微波。 依次为：
γ射线—X射线—紫外线—可见光—红外线—微波—无线电波。
3.波尔滋曼定律
绝对黑体的总辐射出射度与温度的四次方成正比
M=σT4 ， σ是波尔滋曼常数 说明：随着温度的增加，辐射能的增加更加迅速
第二章 遥感物理基础综合讲解
4.基尔霍夫定律
给定温度下，任何地物的辐射通量密度W与吸收率M0之比 是常数，即等于同温度下黑体的辐射通量密度。
M /M0 =ε=α （M为任何地物辐射能量，M0为黑体辐射能量，ε
❖ 反射率（ρ）：地物的反射能量与入射总能量的比，即 ρ=(Pρ/ P 0)×100%
❖ 地物在不同波段的反射率是不同的。 ❖ 反射率是可以测定的。 ❖ 反射率也与地物的表面颜色、粗糙度和湿度等有关。 ❖ 地物的反射光谱曲线：反射率随波长变化的曲线。
地物反射光谱曲线
地物的反射率随入射波长变化的规律，叫地 物反射光谱。按地物反射率与波长之间关系绘成 的曲线（横坐标为波长值，纵坐标为反射率）称 为地物反射光谱曲线。
第二章 遥感物理基础综合讲解
不同地物有不同的光谱反射率,同一地物在不同波段有不同 的光谱反射率,因此在同一幅影像上不同的地物会有不同的 色彩,同一地物在不同的波段的影像也会有不同的色彩.
第二章 遥感物理基础综合讲解
第二章 遥感物理基础综合讲解
各典型地物的光谱曲线
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
第二章 遥感物理基础综合讲解
§2.1 电磁波及电磁波谱
电磁波传播示意图
1、波的概念：波是振动在空间的传播。
第二章 遥感物理基础综合讲解
2、电磁波（ElectroMagnetic Spectrum ) 通过电场和磁场之间相互联系传播的过程
3、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。