电磁辐射与地物光谱PPT课件
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21
2.1.1 电磁波谱（补充）
反射、吸收和透射的能量和等于入射的总能量
反射率=（反射能量/入射总能量）*100% 吸收率=（吸收能量/入射总能量）*100% 透射率= （透射反射能量/入射总能量）*100%
散射：辐射传播中，若遇到小粒子，会向四面八方散 去，电磁波强度和方向发生各种变化，即散射。强度 随波长改变。
遥感教研室 主讲人：孟治国
1
2
3
4
5
第二章 遥感物理基础
本章，我们主要解决两个问题：
1. 什么是电磁波？ 2. 在遥感技术中，如何利用电磁波来提
取地物信息？
6
学习内容
§2.1 电磁波与电磁波谱 §2.2 大气与电磁辐射的相互作用及大气窗口 §2.3 典型地物波谱特性 §2.4 彩色合成原理
19
2.1.1 电磁波谱（补充）
• 遇到介质（气体、液体、固体），发生一系列现象：
反射：
– 镜面反射：入射角等于反射角 – 漫反射：反射向四面八方
折射：射入介质，折射角一般不等于入射角 吸收：部分被介质吸收 透射：从入射延伸方向射出介质 发射：自身向外辐射能量
20
2.1.1 电磁波谱（补充）
电磁波与物体间的相互作用图
其中：
电场
= 2p/T
强度
k = 2p/l
为相位
Maxwell's wave theory Maxwell's Equations
c = lf
真空中，c=2.998*108m/sec传播 18
2.1.1 电磁波谱（补充）
• 粒子性
把电磁波作为粒子对待时，能量:
E = hf
h, Plank's constant (6.626 * 10-34 J•s) 能量越大，波长越短，粒子性越强，直线性越强。
γ射线—X射线—紫外线—可见光—红外线— 微波—无线电波。
12
遥感是利用传感器主动或被动地接受地面目标 反射或发射的电磁波，通过电磁波所传递的信 息来识别目标，从而达到探测目标物的目的。
应掌握有关电磁波的知识
13
2.1.1 电磁波谱
1）电磁波是电磁振动的传播。当电磁振荡进入空间 时，变化的磁场激发了变化的电场，使电磁振荡在 空间传播，形成电磁波，也称电磁辐射。 2）电磁波是横波，质点的震动方向与波的传播方向 垂直。在传播过程中，遵循波的反射、折射、衍射、 散射、干涉、吸收等传播规律。
长，有热感。
• 热红外：6.0～15.0 µm，地面常温下的辐射
波长，有热感。
• 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。
22
2.1.1 电磁波谱（补充）
23
2.1.1 电磁波谱
电磁波谱定义：按照电磁波在真空中传播的波长或频率，递 增或递减排列，形成的一个连续谱带。
24
2.1.1 电磁波谱
25
2.1.1 电磁波谱
26
2.1.1 电磁波谱—遥感常用波段
可见光：
紫色光 （ 0.38～0.43 μm ） 蓝色光 （ 0.43～0.47 μm ） 青色光 （ 0.47～0.50 μm ） 绿色光 （ 0.50～0.56 μm ） 黄色光 （ 0.56～0.59 μm ） 橙色光 （ 0.59～0.62 μm ） 红色光 （ 0.62～0.76 μm ）
27
2.1.1 电磁波谱—遥感常用波段
红外(Infrared, IR) 反射红外（reflective IR）：0.7-
3.0m 热红外(Thermal IR)：3.0-100m
以往用法： 近红外：0.7-1.1 m 中红外：1.1-3.0 m 远红外：8.0-100 m
目前遥感界习惯用法：
近红外（NIR, near-infrared）： 0.7-1.1 m
E 电场，M 磁场，C 传播方向
14
2.1.1 电磁波谱
3）电磁波在真空中以光速传播。 4）满足方程： f.λ=c (波动性) E=h.f （粒子性） 具有波粒二象性
15
2.1.1 电磁波谱 （补充）
麦克斯韦 （1831-1879）
波动性
普朗克 （1858-1947）
爱因斯坦 （1879-1955）
粒子性 16
2.1.1 电磁波谱（补充）
• 电磁波的波动性
•Amplitude (A)
•Wavelength (lambda, l)
•Period (T)
•Frequency (f=1/T), 单位：赫兹(HZ),表示1秒内波传播的次数
•Velocity (v)
17
2.1.1 电磁波谱（补充）
ABiblioteka Baidusi n t k x
电磁波的特性
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。
11
（1）电 磁波与电磁波谱
红电外磁目和前波微遥波谱感波技谱术区中间通。常由采于用它的们电的磁波波长位或于频可率见不光同、，
不按同电电磁磁波波又波表长现的出长各短自，的依特性次和排特列点制。成可的见图光、表红叫 电外和磁微波波谱遥。感，就是利用不同电磁波的特性。电磁波 与主依要地次内物为容相。：互作用特点与过程，是遥感成像机理探讨的
7
学习目的和要求
要求掌握电磁波的基本特征、电磁 波谱、电磁辐射源、大气窗口、地物波 谱特性及其影响因素、彩色合成原理等 内容。
通过本章的学习，掌握遥感的物理 基础知识，为掌握遥感影像特征、进行 遥感影像解译打下牢固的基础。
8
学习重点与难点
△ 电磁波谱 △ 大气对电磁波传播的影响 △ 常用的大气窗口及其特点 △ 典型地物的波谱特性 △ 地物波谱的时间效应、空间效应 △ 彩色合成原理
9
§2.1 电磁波与电磁波谱
(1) 电磁波与电磁波谱
电磁波是遥感信息的载体；电
(2) 电磁辐射的度量
磁波理论是遥感的物理理论基础。
(3) 电磁辐射源 (4) 太阳辐射和地气辐射系统
10
§2.1.1 电 磁波与电磁波谱
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。
短波红外(SWIR, shortwave IR）：
1.1-3.0 m
中红外(MWIR, Mid wave IR)： 3.0-6.0 m
热红外(TIR, Thermal IR)：
8.0-15 m
28
红外线的应用
• 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
2.1.1 电磁波谱（补充）
反射、吸收和透射的能量和等于入射的总能量
反射率=（反射能量/入射总能量）*100% 吸收率=（吸收能量/入射总能量）*100% 透射率= （透射反射能量/入射总能量）*100%
散射：辐射传播中，若遇到小粒子，会向四面八方散 去，电磁波强度和方向发生各种变化，即散射。强度 随波长改变。
遥感教研室 主讲人：孟治国
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第二章 遥感物理基础
本章，我们主要解决两个问题：
1. 什么是电磁波？ 2. 在遥感技术中，如何利用电磁波来提
取地物信息？
6
学习内容
§2.1 电磁波与电磁波谱 §2.2 大气与电磁辐射的相互作用及大气窗口 §2.3 典型地物波谱特性 §2.4 彩色合成原理
19
2.1.1 电磁波谱（补充）
• 遇到介质（气体、液体、固体），发生一系列现象：
反射：
– 镜面反射：入射角等于反射角 – 漫反射：反射向四面八方
折射：射入介质，折射角一般不等于入射角 吸收：部分被介质吸收 透射：从入射延伸方向射出介质 发射：自身向外辐射能量
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2.1.1 电磁波谱（补充）
电磁波与物体间的相互作用图
其中：
电场
= 2p/T
强度
k = 2p/l
为相位
Maxwell's wave theory Maxwell's Equations
c = lf
真空中，c=2.998*108m/sec传播 18
2.1.1 电磁波谱（补充）
• 粒子性
把电磁波作为粒子对待时，能量:
E = hf
h, Plank's constant (6.626 * 10-34 J•s) 能量越大，波长越短，粒子性越强，直线性越强。
γ射线—X射线—紫外线—可见光—红外线— 微波—无线电波。
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遥感是利用传感器主动或被动地接受地面目标 反射或发射的电磁波，通过电磁波所传递的信 息来识别目标，从而达到探测目标物的目的。
应掌握有关电磁波的知识
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2.1.1 电磁波谱
1）电磁波是电磁振动的传播。当电磁振荡进入空间 时，变化的磁场激发了变化的电场，使电磁振荡在 空间传播，形成电磁波，也称电磁辐射。 2）电磁波是横波，质点的震动方向与波的传播方向 垂直。在传播过程中，遵循波的反射、折射、衍射、 散射、干涉、吸收等传播规律。
长，有热感。
• 热红外：6.0～15.0 µm，地面常温下的辐射
波长，有热感。
• 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。
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2.1.1 电磁波谱（补充）
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2.1.1 电磁波谱
电磁波谱定义：按照电磁波在真空中传播的波长或频率，递 增或递减排列，形成的一个连续谱带。
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2.1.1 电磁波谱
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2.1.1 电磁波谱
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2.1.1 电磁波谱—遥感常用波段
可见光：
紫色光 （ 0.38～0.43 μm ） 蓝色光 （ 0.43～0.47 μm ） 青色光 （ 0.47～0.50 μm ） 绿色光 （ 0.50～0.56 μm ） 黄色光 （ 0.56～0.59 μm ） 橙色光 （ 0.59～0.62 μm ） 红色光 （ 0.62～0.76 μm ）
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2.1.1 电磁波谱—遥感常用波段
红外(Infrared, IR) 反射红外（reflective IR）：0.7-
3.0m 热红外(Thermal IR)：3.0-100m
以往用法： 近红外：0.7-1.1 m 中红外：1.1-3.0 m 远红外：8.0-100 m
目前遥感界习惯用法：
近红外（NIR, near-infrared）： 0.7-1.1 m
E 电场，M 磁场，C 传播方向
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2.1.1 电磁波谱
3）电磁波在真空中以光速传播。 4）满足方程： f.λ=c (波动性) E=h.f （粒子性） 具有波粒二象性
15
2.1.1 电磁波谱 （补充）
麦克斯韦 （1831-1879）
波动性
普朗克 （1858-1947）
爱因斯坦 （1879-1955）
粒子性 16
2.1.1 电磁波谱（补充）
• 电磁波的波动性
•Amplitude (A)
•Wavelength (lambda, l)
•Period (T)
•Frequency (f=1/T), 单位：赫兹(HZ),表示1秒内波传播的次数
•Velocity (v)
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2.1.1 电磁波谱（补充）
ABiblioteka Baidusi n t k x
电磁波的特性
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。
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（1）电 磁波与电磁波谱
红电外磁目和前波微遥波谱感波技谱术区中间通。常由采于用它的们电的磁波波长位或于频可率见不光同、，
不按同电电磁磁波波又波表长现的出长各短自，的依特性次和排特列点制。成可的见图光、表红叫 电外和磁微波波谱遥。感，就是利用不同电磁波的特性。电磁波 与主依要地次内物为容相。：互作用特点与过程，是遥感成像机理探讨的
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学习目的和要求
要求掌握电磁波的基本特征、电磁 波谱、电磁辐射源、大气窗口、地物波 谱特性及其影响因素、彩色合成原理等 内容。
通过本章的学习，掌握遥感的物理 基础知识，为掌握遥感影像特征、进行 遥感影像解译打下牢固的基础。
8
学习重点与难点
△ 电磁波谱 △ 大气对电磁波传播的影响 △ 常用的大气窗口及其特点 △ 典型地物的波谱特性 △ 地物波谱的时间效应、空间效应 △ 彩色合成原理
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§2.1 电磁波与电磁波谱
(1) 电磁波与电磁波谱
电磁波是遥感信息的载体；电
(2) 电磁辐射的度量
磁波理论是遥感的物理理论基础。
(3) 电磁辐射源 (4) 太阳辐射和地气辐射系统
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§2.1.1 电 磁波与电磁波谱
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。
短波红外(SWIR, shortwave IR）：
1.1-3.0 m
中红外(MWIR, Mid wave IR)： 3.0-6.0 m
热红外(TIR, Thermal IR)：
8.0-15 m
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红外线的应用
• 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