遥感概论第二章重点

一、电磁波的性质

1.在真空中以光速传播

c = f·λ

2.反射、吸收、透射现象

3.散射

4.偏振

二、电磁波与物体相互作用过程中，会出现三种情况：反射、吸收、透射，遵守能量守恒定律（如果是不透明的物体,物体的反射率大，发射率就小）

三、反射的分类

1.镜面反射（理想状态）

2.漫反射（理想状态）

3.混合反射：各个方向反射强度差不多

4.方向反射：有一个方向反射特别强

四、定义

①反射：电磁辐射与物体作用后产生的次级波返回原来的介质，

这种现象称反射。该次级波便称之为反射波（辐射）。

反射率：物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比。

②透射：电磁辐射与介质作用后，穿过该介质到达另一种介质的现象或过程。

透射率：透射能量与入射总能量之比。

③偏振：如果电磁波在各方向上振幅大小不相同，且各方向振动之间没有固定位相关系，极大值与极小值之间的夹角为90°，则称该波发生了偏振现象。

五、电磁波谱：按照电磁波的波长（频率的大小）长短，依次排列成的图表，称为电磁波谱。按频率从短到长可分为γ射线、X 射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波 ①可见光谱中的各种颜色成分大致所属的波长区间：

红：620~760nm

橙：590~620nm

黄：560~590nm

绿：500~560nm

青：470~500nm

蓝：430~470nm

紫：380~430nm

②红外波段波长范围0.76~1000μm ，遥感所用波段如下：

近红外： 0.7~3 μm

中红外： 3~8 μm

远红外： 8~15 μm

③微波波长范围1mm~1m

六、各种电磁波的不同与共性

①不同点：传播的方向性、穿透性、可见性、颜色不同

②共性：传播速度相同；遵守相同的反射、折射、透射、吸收和散射定律；都是横波，遵循横波的一切特性

1)()()(=++λτλαλρ

七、黑体：对任何波长的辐射，反射率和透射率都等于0

黑体是一种理想的吸收体和辐射发射体，自然界没有真正的黑体(黑体的辐射通量密度按波长的分布是稳定的，仅与温度有关，与黑体的材料和性质无关)

八、黑体辐射的规律

①斯忒藩－玻尔兹曼定律：辐射通量密度随温度增加而迅速增加，与温度的4次方成正比（红外装置测试温度的理论根据）

M=σT ˆ4 σ=5.67×10－12 W/cm-2·K-4 M 为总辐射出射度

②维恩位移定律：黑体温度越高，其曲线的峰顶就越往左移，即往波长短的方向移动(高温物体发射较短的电磁波，低温物体发射较长的电磁波)

λmax ·T=b b=2898 μm · K

九、实际物体的辐射

基尔霍夫定律：M=εM 。 ε为比辐射率或发射率 M 。为实际辐射出射度

十、太阳常数：不受大气影响，在距离太阳一个天文单位（约 15,000万公里 ）的区域内，垂直于太阳辐射方向的单位面积、单位时间的黑体所接收的辐射能量。（1.95W/cm2· min ） 十一、太阳辐照度与太阳高度角的关系:sinh '

⋅=I I

十二、太阳辐射为5900K 的黑体辐射,为短波辐射（太阳辐射总能量的40％集中于0.4－0.76um 的可见光范围内，51％在0.76-1.4um 近红外部分）

十三、从太阳辐照度分布曲线可以看出：

①太阳辐射的光谱是连续的

②它的辐射特性与绝对黑体的辐射特性基本一致

③从近紫外到中红外（0.3-6μm ）这一波段区间能量最集中而且相对来说较稳定；被动遥感主要利用可见光、红外等稳定辐射

十四、地球辐射主要包括:可见光、近红外、中红外和远红外的辐射

十五、地球辐射的分段特性:

①0.3-2.5微米波段(主要在可见光与近红外波段)，地表以反射太阳辐射为主，地球自身的辐射可忽略。

②2.5-6.0微米波段(主要在中红外波段)，地表以反射太阳辐射和地球自身的热辐射，均为被动遥感的辐射源。

③6.0微米以上的热红外波段，地球自身的热辐射，地表反射太阳辐射可忽略。

十六、散射：电磁辐射与结构不均匀的物体作用后,向各个方向传播的现象。它是反射、折射、衍射的综合反映。主要发生在可见光波段(太阳辐射通过大气层时，受到大气中气体分子的散射和大气中固体、微粒、液体的散射)

十七、大气散射的类型

①瑞利散射：由较小的大气分子引起的。当微粒直径d 比辐射波长λ小得多时，即λ<

②米氏散射：当微粒直径与波长相差不大，即λ≈d 时，所引起的散射。米氏散射主要由大气中的气溶胶所引起的。由于大气中的云、雾等悬浮粒子的大小与0.76~15m μ的红外线的波长相近，因此云、雾对红外线的米氏散射有影响。

③非选择性散射：当微粒的直径比波长大得多时，即λ>>d 时，所发生的散射称为非选择

性散射。当λ>d 时，0=ϕ，γ为一常数，散射强度与波长无关，即任何波长的散射强度相同。因此大气中的水滴、雾、烟尘等气溶胶对太阳辐射常常出现这种散射。常见的云或雾均由大水滴组成，即λ>>d ，对各种波长的可见光散射均相同，呈白色。这种散射将使传感器接收到的数据受到严重影响。

十八、大气窗口：电磁波在大气中传输过程中吸收和散射很小，透射率很高的波段。 十九、大气窗口的主要光谱段：

①0.3－1.3um ： 即紫外、可见光、近红外波段

②1.5－1.8um,2.0－3.5um ：近、中红外波段

③3.5－5.5um ：中红外波段

④8－14 um ：远红外波段

⑤0.8－2.5cm ：微波波段

二十、反射波谱是某物体的反射率（或反射辐射能）随波长变化的规律，以波长为横坐标，反射率为纵坐标所得的曲线即称为该物体的反射波谱特性曲线。物体的反射波谱限于紫外、可见光和近红外，尤其是后两个波段。物体的反射波谱受物体的组成成分、结构、表面状态以及物体所处环境的控制和影响。

二十一、绿色植被反射波谱曲线特性：

①可见光（ 0.4~0.76 μm ）绿光处有一小反射峰，两侧 0.45μm 蓝和 0.67 μm 红是两个吸收带，所以叶片呈现绿色。

②近红外波段（ 0.7~0.8μm ）红外反射率急剧上升，在 0.8微米达到顶峰，这区间反射率曲线很陡峻，几乎为近垂直的直线（ 植被红外陡坡效应 ），是植被独有的特征。 ③到达顶峰后植被反射率变化平缓，形成略有起伏的高平台 (红外平台）

④中红外波段（ 1.3~2.5μm ） 受到含水量的影响，以 1.45μm 、 1.95μm 、 2.7μm 为中心是水的吸收带，形成低 谷。

二十二、水体反射波谱特性曲线特性：蓝、绿波段为反射带；近、中红外波段为完全吸收带 二十三、土壤反射波谱特性曲线特性：

①自然状态下土壤表面的反射率没有明显的峰值和谷值 。

②土壤的反射波谱特性曲线与土壤质地组成有关

③土壤反射波谱特性曲线较平滑，因此在不同光谱段的遥感影像上，土壤的亮度区别不明显。