最新二章电磁辐射与地物光谱特征

热红外采用的是热感应方式，其主要传 感器是辐射计。
4）微波
无线电波的一种，常用波段为3cm、5cm、 10cm，为主动式遥感。
（二）电磁辐射
任何物体都是辐射源，不仅能够吸收其 它物体对它的辐射，也能够向外辐射。 因此对辐射源的认识不仅限于太阳、炉 子等发热发光的物体，能发出紫外线、x 射线、γ射线、微波等的物体也是辐射源， 只是辐射强度和波长不同而已。
大气层中的气体分子、水滴和尘埃等粒 子，除了对太阳光产生反射作用外，还 有选择性的吸收作用。各种气体分子和 粒子对太阳辐射波长的吸收特性不同， 因此有些波段范围能透过大气层到达地 球表面，有些则全部被吸收，不能到达 地球表面，因此了解这些知识对我们研 制传感器有重要意义（为什么）。
具体吸收情况见P28页。
1、0.3—1.3 μm（紫外、可见光、近红外） 这一波段是摄影成像的最佳波段，也是 许多卫星传感器扫描成像的常用波段。 如Landsat1-4波段
TM1（0.45—0.52） 蓝M3（0.63—0.69） 红光波段
TM4（0.76—0.90） 近红外波段
电磁波传递就是电磁能量的传递，遥感 对电磁波的探测实际上是对物体辐射能 量的测定。
二、太阳辐射与大气窗口
（一）太阳辐射
太阳辐射的电磁波到达地球表面大概需要8分 钟，地球周围存在着很厚的大气层，太阳光照 射到地球表面之前，必须穿过大气层。这样太 阳光在大气层中遇到各种气体分子、水滴和尘 埃时会受到干扰，一部分光被反射回宇宙空间， 一部分光被吸收，一部分光被散射，因此到达 地球表面的太阳辐射仅占31%，再除掉被植物 光合作用消耗的能量，遥感接受和记录的就是 剩下的这部分能量。
3、大气层的散射作用
散射作用不像质点的吸收作用那样把太 阳能转换为自身内能，而是只改变太阳 辐射的方向，使其围绕质点向四周传射， 因此这部分散射光和地物的反射光一起 进入传感器，对影象造成影响。
一般情况下，太阳辐射光的散射作用同 散射介质的质点大小有密切关系，并分 为三种情况：
1）瑞利散射——散射质点的直径小于辐 射波长时发生的散射，这种散射主要由 大气层中的气体分子如N2、CO2、O3等 引起。
如云雾的粒子大小与红外线波长接近， 所以云雾对红外线的散射主要是米氏散 射。
3）无选择性散射
散射质点的直径比波长大得多时发生的 散射。
散射特点：散射强度与波长无关，即在 符合无选择性散射条件的波段中，任何 波长的散射强度都相同。
如云雾粒子直径比可见光波长大很多， 因而对可见光各波长的光散射强度相同， 所以人们看到云雾呈白色。
3）红外线（0.76 μm—1000 μm）
➢ 近红外（0.76 μm—3.0 μm）——光红外，性质 与可见光相似，主要反映地物对太阳光的反射， 不反映地物的热辐射，采用摄影和扫描方式。
➢ 中红外（3.0 μm—6.0 μm）
➢ 远红外（6.0 μm—15.0 μm） 热红外
➢ 超远红外（15 μm—1000 μm）
热红外是产生热感的原因。一般自然界的任何 物体，当温度大于绝对温度0 k（-273ｏC ）时， 能发射红外线，发射能力的大小由其温度来决 定，温度越高，发射能力越强。
在常温范围内物体发射的波长多在3—40 μm之间，而15 μm以上的超远红外绝大 部分被吸收，所以遥感技术在红外线波 段主要是利用了3—15 μm波段，也就是 中红外和远红外。
这一光谱段属于反射光谱，只能白天成 像，且要求日照条件良好。
2、1.5—1.8 μm和2.0—3.5 μm（近红外） TM5（1.55—1.75 μm） TM7（1.75—2.08 μm） 这一波段用以探测植物含水量以及云、
雪、地质探矿等。
也属于反射光谱，只能白天成像。
3、3.5—5.5 μm（中红外）
（三）大气透射窗口 太阳辐射光照射到地球表面的过程中，由于大
气层的反射、吸收和散射作用，绝大部分能量 消失掉了，只有一部分大气散射和透射能量透 过大气层到达地球表面。
大气透射窗口：通常把太阳辐射光通过大气层 时没有或较少被反射、吸收和散射的那些透过 率高的波段称为大气透射窗口。
对遥感传感器而言，只能选择大气透射窗口才 对观测有意义。
（二）大气对太阳辐射的影响
1、大气层的反射作用
太阳光进入到大气层以前，它的波长范 围很广，从零到无穷大，但主要波长范 围集中在0.15—4 μm之间，约占99%， 其中可见光50%，红外43%，紫外7%。
地球被大气圈所包围，一般认为大气厚 度约为1000km，且在垂直方向自下而上 分为对流层、平流层、中气层、热层等。 对太阳辐射影响最大的是对流层和平流 层。
特点：散射强度与波长的四次方成反比。 即波长越长，散射越弱。
瑞利散射对可见光影响很大，无云的晴 空呈现兰色就是因为蓝光波长短，散射 强度较大，使天空呈现蔚蓝色。
2）米氏散射——散射质点的直径与辐射 波长相当时发生的散射。主要由大气中 的烟、尘埃和小水滴引起。
散射特点：散射强度与波长的二次方成 反比，且散射在光线向前方向比向后方 向更强，具有明显的方向性。
二章电磁辐射与地物光谱特 征
一、电磁波谱与电磁辐射
（一）电磁波谱
振动在空气中的传播形成波。
1、电磁波——当电磁震荡进入空间，变 化着的磁场能够在它的周围激起电场， 变化的电场又会在它的周围激发磁场， 变化的电场和磁场交替产生。由近及远 地向周围空间的传播就叫电磁波。
实验证明，电磁波与光波性质相同，因 此光波和电磁波统一起来，光波也叫电 磁波。
大气中主要成分有气体分子（氮气 和 氧 气约占99%，其余1%是臭氧 、二氧化碳 和水分子）和微粒（烟、尘埃、小水滴 等），水滴、尘埃单个来说其反射能力 不强，但由尘埃和水滴组成的云的反射 能力很大，如果云层很厚，其反射回的 能量越多，因此遥感摄影要选择晴朗无 云的好天。
2、大气层的吸收作用
属于混合光谱，既有太阳光反射，也有 地表热辐射，这一光谱段主要采用红外 扫描仪得到红外扫描相片，可昼夜成像。 如气象卫星NOAA的AVHRR（甚高分辨 率辐射计）用于探测海面温度。