电磁波谱与地物波谱特征
合集下载
2电磁波谱与地物波谱特征
大气窗口
电磁波通过大气层时较少被反射、 吸收和散射的，透过率较高的波段
辐射传输
辐射传输是电磁辐射与不同介质相 互作用的复杂过程
地球辐射
地球表面和大气电磁辐射的总称
地球辐射的分段特性
0.3-2.5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， 地球自身的辐射可以忽略 2.5-6.0微米波段（主要在中红外波段）， 地表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 6.0微米以上的热红外波段，地球自身的 热辐射为主，地表反射太阳辐射可以忽 略不计
电磁波的度量
遥感信息是从遥感器定量记录的地表物 体电磁辐射数据中提取的
–辐射测量（radiometry） –光度测量（photometry） –比辐射率 –亮温
太阳辐射
太阳发出的电磁波辐射 太阳辐射在从近紫外到中红外这一波段内能量最 集中而且相对来说最稳定，太阳强度变化最小
Irradiance (W m-2 µm-1)
200 0 150 0 100 0 500 0 0
Exoatmospheric solar irradiance F0(λ) Solar irradiance reaching the surface F(λ)
Wavelength (µm)
1
2
3
太阳辐照度分布曲线
大气成分
大气成分主要有：
–气体分子（氮气\氧气\二氧化碳） –其它微粒(水汽\气溶胶\其他粒子等)
地物的反射
镜 面 反 射 漫反射 实 际 地 物反射
常见的几种地物类型波谱特征
植被 水体 土壤 岩石
植被的波谱特征
可见光波段：在0.45微米附近区间（兰色波段）有一个 吸收谷，在0.55微米附近区间（绿色波段）有一个反射 峰，在0.67微米附近区间（红色波段）有一个吸收谷 近红外波段：从0.76μm处反射率迅速增大，形成一个 爬升的的“陡坡”，至1.1μm附近有一峰值，反射率最 大可达50%，形成植被的独有特征 中 红 外 波 段 ： 1.5-1.9 微 米 光 谱 区 反 射 率 增 大 ， 在 1.45μm ， 1.95μm 和 2.7μm 为中心的附近区间受到绿色 植物含水量的影响，反射率下降，形成低谷
第二章 电磁波谱与地物波谱特征ppt课件
部分占总能量的份额称为吸收率，其值在0-1之间。黑颜 色的物体吸收能力大于白颜色的物体，吸收系数也比较大。 如黑色的煤烟，其吸收系数接近99%，被认为是最接近绝对 黑体的自然物质。恒星和太阳的辐射也被看做是接近黑体 辐射的辐射源。但实际上自然界并不存在绝对黑体。
-
16
2.2 太阳辐射及大气对辐射的影响
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
在2008春节期间我国南方地区的冰雪灾害过程中，在历 次洪涝灾害过程中，在我国南方地区农作物生长的关键 时刻，经常是阴云密布，或大雨滂沱，只有SAR能够工作 得到遥感图像。
-
15
2.1.4 黑体辐射
绝对黑体（black body） 如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收，即吸收
率α=1，则这种物体称为绝对黑体，或简称黑体。 一般物体收到辐射时，对辐射能量总是有吸收、反射。吸收
-
9
2.1.3 遥感应用电磁波段
-
10
2.1.3 遥感应用电磁波段
可见光 波长范围从0.38-0.76μm。它由红、橙、黄、绿、青、
蓝、紫色光组成。人眼对可见光有敏锐的感觉，不仅对可 见光的全色光，而且对不同波段的单色光，也都具有敏锐 的分辨能力，其中对0.55 μm最敏感，所以可见光是作为 鉴别物质特征的主要波段。
2.2.1 太阳辐射 2.2.2 大气吸收 2.2.3 大气散射 2.2.4 大气窗口
-
17
2.2.1 太阳辐射 太阳是被动遥感最主要的辐射源。
0 太阳光谱曲线
-
18
2.2.1 太阳辐射
从太阳光谱曲线可看出： 到达地面的太阳辐射包括近紫外、可见光和红外； 太阳辐射的光谱是连续光谱； 太阳辐射的能量主要集中在可见光； 最大辐射强度位于波长0.47µm左右； 经过大气层的太阳辐射有很大的衰减； 各波段的衰减是不均衡的。
-
16
2.2 太阳辐射及大气对辐射的影响
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
在2008春节期间我国南方地区的冰雪灾害过程中，在历 次洪涝灾害过程中，在我国南方地区农作物生长的关键 时刻，经常是阴云密布，或大雨滂沱，只有SAR能够工作 得到遥感图像。
-
15
2.1.4 黑体辐射
绝对黑体（black body） 如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收，即吸收
率α=1，则这种物体称为绝对黑体，或简称黑体。 一般物体收到辐射时，对辐射能量总是有吸收、反射。吸收
-
9
2.1.3 遥感应用电磁波段
-
10
2.1.3 遥感应用电磁波段
可见光 波长范围从0.38-0.76μm。它由红、橙、黄、绿、青、
蓝、紫色光组成。人眼对可见光有敏锐的感觉，不仅对可 见光的全色光，而且对不同波段的单色光，也都具有敏锐 的分辨能力，其中对0.55 μm最敏感，所以可见光是作为 鉴别物质特征的主要波段。
2.2.1 太阳辐射 2.2.2 大气吸收 2.2.3 大气散射 2.2.4 大气窗口
-
17
2.2.1 太阳辐射 太阳是被动遥感最主要的辐射源。
0 太阳光谱曲线
-
18
2.2.1 太阳辐射
从太阳光谱曲线可看出： 到达地面的太阳辐射包括近紫外、可见光和红外； 太阳辐射的光谱是连续光谱； 太阳辐射的能量主要集中在可见光； 最大辐射强度位于波长0.47µm左右； 经过大气层的太阳辐射有很大的衰减； 各波段的衰减是不均衡的。
第二章电磁辐射和地物波普特征
第二章 电磁辐射和地物波普特征电磁波普：是按电磁波在真空中的波长递增或频率递减而排列的，它包括γ射线、X 射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波等。
大气窗口：指电磁波通过大气层时较少被反射、散射和吸收的，透过率较高的波段。
反射波谱：指地物反射率随波长的变化规律，通常用平面坐标曲线表示，横坐标表示波长，纵坐标表示反射率，同一物体的波谱曲线反映出不同波段的不同反射率，将此与遥感传感器的对应波段接收的辐射数据相对照，可以得到遥感数据与对应地物的识别规律。
瑞利散射：大气粒子的直径比辐射的波长小得多时发生的散射，通常是由大气分子和原子引起的，对可见光波段影响非常明显。
米氏散射：当大气中粒子的直径与辐射的波长相当时发生的散射，这种散射主要由大气中的微粒引起，例如气溶胶、小水滴。
散射强度与波长的二次方成反比，并且向前散射强度大于向后散射强度，具有明显的方向性。
无选择性散射：当大气中粒子的直径比辐射的波长大得多时发生的散射，散射的特点是散射强度与波长无关。
辐射亮度：假设有一辐射源是面状的，向外辐射的强度随辐射的方向不同而不同，则辐射亮度L 定义为辐射源在某一方向上，单位投影表面，单位立体角的辐射通量。
太阳天顶角：太阳入射光线与地面垂线方向构成的夹角，与太阳高度角之和为90°。
后向散射：在两个均匀介质的分界面上，当电磁波从一个介质中入射时，会在分界面上产生散射，这种散射叫做表面散射。
在表面散射中，散射面的粗糙度是非常重要的，所以在不是镜面的情况下必须使用能够计算的量来衡量。
通常散射截面积是入射方向和散射方向的函数，而在合成孔径雷达及散射计等遥感器中，所观测的散射波的方向是入射方向，这个方向上的散射就称作后向散射。
绝对黑体：如果有一种物体对任何波长的辐射能量都全部吸收，这个物体叫绝对黑体。
维恩位移定律：在一定温度下，绝对黑体的与辐射本领最大值相对应的波长λ和绝对温度T 的乘积为一常数，即λT=b 。
上述结论称为维恩位移定律，式中，b=0.002897m ·K ，称为维恩常量。
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。
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。
2 第二章 电磁辐射与地物光谱特征
遥感导论
第二章 电磁辐射与地物
光谱特征
文 管理学院 力 地理科学系
第二章 电磁辐射与地物光谱特征
本章主要内容
电磁波与电磁波谱 地物的光谱特性 大气和环境对遥感的影响
§2.1 电磁波谱与电磁辐射
电磁波
– 波：振动的传播称为波。
纵波：如果质点的振动方向与波的传播方向相同，称纵波。 横波：若质点的振动方向与波的传播方向垂直，称横波。
§2.1 电磁波谱与电磁辐射
辐射源：能够向外辐射电磁波的物体。任何物体都能够吸收
其他物体对它的辐射，也能向外辐射电磁波。
太阳辐射——可见光及红外遥感的重要辐射源 自然辐射源 地球电磁辐射——远红外遥感的辐射源
人工辐射源——人为发射，如雷达（微波雷达辐射源，激光雷达辐射源）
§2.1 电磁波谱与电磁辐射
§2.1.3 黑体辐射 2.黑体辐射规律
(2)玻耳兹曼定律
Stefan-Boltzmann‘s law ：即黑体总 辐射通量随温度的增加而迅速增加，它与温度的四次方成 正比。因此，温度的微小变化，就会引起辐射通量密度很 大的变化。是红外装臵测定温度的理论基础。
M=σT4
σ为玻尔兹曼常数，σ=5.67×10-8W·-2· -4 m K
电磁波谱
–将各种电磁波在真空中的波长按其长短，依次排列制 成的图表。
–按照波长递增频率递减的顺序可以划分为：γ射线、 χ射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波。
–遥感中多使用可见光、红外和微波波段。
§2.1 电磁波谱与电磁辐射
紫外线 波长：0.01~0.38μm 特征：1.对紫外线吸收较强。 2.能使溴化银底片感光。 应用：1.用于测定碳酸岩的分布。 2.用于油污检测。
第二章 电磁辐射与地物
光谱特征
文 管理学院 力 地理科学系
第二章 电磁辐射与地物光谱特征
本章主要内容
电磁波与电磁波谱 地物的光谱特性 大气和环境对遥感的影响
§2.1 电磁波谱与电磁辐射
电磁波
– 波：振动的传播称为波。
纵波：如果质点的振动方向与波的传播方向相同，称纵波。 横波：若质点的振动方向与波的传播方向垂直，称横波。
§2.1 电磁波谱与电磁辐射
辐射源：能够向外辐射电磁波的物体。任何物体都能够吸收
其他物体对它的辐射，也能向外辐射电磁波。
太阳辐射——可见光及红外遥感的重要辐射源 自然辐射源 地球电磁辐射——远红外遥感的辐射源
人工辐射源——人为发射，如雷达（微波雷达辐射源，激光雷达辐射源）
§2.1 电磁波谱与电磁辐射
§2.1.3 黑体辐射 2.黑体辐射规律
(2)玻耳兹曼定律
Stefan-Boltzmann‘s law ：即黑体总 辐射通量随温度的增加而迅速增加，它与温度的四次方成 正比。因此，温度的微小变化，就会引起辐射通量密度很 大的变化。是红外装臵测定温度的理论基础。
M=σT4
σ为玻尔兹曼常数，σ=5.67×10-8W·-2· -4 m K
电磁波谱
–将各种电磁波在真空中的波长按其长短，依次排列制 成的图表。
–按照波长递增频率递减的顺序可以划分为：γ射线、 χ射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波。
–遥感中多使用可见光、红外和微波波段。
§2.1 电磁波谱与电磁辐射
紫外线 波长：0.01~0.38μm 特征：1.对紫外线吸收较强。 2.能使溴化银底片感光。 应用：1.用于测定碳酸岩的分布。 2.用于油污检测。
第2章电磁辐射与地物光谱特征(1)要点
2. 辐射测量
辐射能量（W）：电磁辐射的能量，单位：J 辐射通量（φ）：单位时间内通过某一面积的辐射能量，单位：W 辐射通量密度（E）：单位时间内通过单位面积的辐射能量，单位：W/m2 辐照度（I）：被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量，单位： W/m2
辐射出射度（M）：辐射源物体表面单位面积上的辐射通量，单位：W/m2
方向:由电磁振荡向各个不同方向传播的. 3.电磁波谱:按照电磁波的波长（频率的大小）长短，依次排列 构成的图表，成为电磁波谱
波段
波长
长波
中波和短波
超短波
微波
超远红外
远红外
电
中红外
磁
近红外
波 谱
红 橙
黄
绿
青
蓝
紫
大于3000m 10~3000m
1 ~10 m 1mm~1m 15~1000μm 6~15 μm 3~6 μm 0.76~3 μm 0.62~0.76 μm 0.59~0.62 μm 0.56~0.59 μm 0.50~0.56 μm 0.47~0.50 μm 0.43~0.47 μm 0.38~0.43 μm
紫外线
10-3~3.8×10-1 μm
X射线 γ 射线
10-6 ~ 10-3 μm 小于10-6μm
4. 电磁波的性质
（1）是横波； （2）在真空以光速传播； （3）满足f•λ= c E=h•f； （4）电磁波具有波粒二象性；
2.1.2 电磁辐射的度量
1. 辐射源
任何物体都是辐射源。不仅能够吸收其他物体对它的辐射，也能够向外 辐射。遥感的辐射源分为自然辐射源和人工辐射源两类。 自然辐射源主要包括太阳辐射和地物的热辐射；太阳辐射是可见光及近 红外遥感的主要辐射源，地球是远红外遥感的主要辐射源。 人工辐射源是指人为发射的具有一定波长的波束；主动遥感采用人工辐 射源，目前较常用的人工辐射源为微波辐射源和激光辐射源。
辐射能量（W）：电磁辐射的能量，单位：J 辐射通量（φ）：单位时间内通过某一面积的辐射能量，单位：W 辐射通量密度（E）：单位时间内通过单位面积的辐射能量，单位：W/m2 辐照度（I）：被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量，单位： W/m2
辐射出射度（M）：辐射源物体表面单位面积上的辐射通量，单位：W/m2
方向:由电磁振荡向各个不同方向传播的. 3.电磁波谱:按照电磁波的波长（频率的大小）长短，依次排列 构成的图表，成为电磁波谱
波段
波长
长波
中波和短波
超短波
微波
超远红外
远红外
电
中红外
磁
近红外
波 谱
红 橙
黄
绿
青
蓝
紫
大于3000m 10~3000m
1 ~10 m 1mm~1m 15~1000μm 6~15 μm 3~6 μm 0.76~3 μm 0.62~0.76 μm 0.59~0.62 μm 0.56~0.59 μm 0.50~0.56 μm 0.47~0.50 μm 0.43~0.47 μm 0.38~0.43 μm
紫外线
10-3~3.8×10-1 μm
X射线 γ 射线
10-6 ~ 10-3 μm 小于10-6μm
4. 电磁波的性质
（1）是横波； （2）在真空以光速传播； （3）满足f•λ= c E=h•f； （4）电磁波具有波粒二象性；
2.1.2 电磁辐射的度量
1. 辐射源
任何物体都是辐射源。不仅能够吸收其他物体对它的辐射，也能够向外 辐射。遥感的辐射源分为自然辐射源和人工辐射源两类。 自然辐射源主要包括太阳辐射和地物的热辐射；太阳辐射是可见光及近 红外遥感的主要辐射源，地球是远红外遥感的主要辐射源。 人工辐射源是指人为发射的具有一定波长的波束；主动遥感采用人工辐 射源，目前较常用的人工辐射源为微波辐射源和激光辐射源。
第二章 电磁波谱与地物波谱特征
大气发生的散射主要有三种： 瑞利散射、 米氏散射和非选择性散射。
太阳辐射及大气对辐射的影响
大气窗口ห้องสมุดไป่ตู้
不是所有波长的电磁波都可以顺利通过大气。传感器 只能接受利用那些可以比较顺利通过大气的电磁波。 由于大气层的反射、散射和吸收作用，使得太阳辐射的 各波段受到衰减的作用轻重不同，因而各波段的透射率 也各不相同。我们就把受到大气衰减作用较轻、透射率 较高的波段叫大气窗口 对于传感器而言，只能选择透过率较高的波段，才具有 观测意义。否则，地物反射、发射的电磁波在穿越大气 时就被衰弱了，传感器根本捕捉不到。因此，传感器 选择的探测波段应包含在大气窗口之内。
电磁波与电磁辐射
电磁波与电磁辐射
电磁波与电磁辐射
遥感应用的电磁波波谱段
遥感器是通过探测或感测不同波段电磁辐 射的发射、反射的辐射能级而成像的。 紫外线： 可见光： 红外线： 微波：波长范围为1 mm～1 m，穿透性 好，不受云雾的影响。
遥感应用的电磁波波谱段
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2000 m以 下。
2. Wein’s Displacement Law 维恩位移定律
In addition to computing the total amount of energy exiting a theoretical blackbody such as the Sun, we can determine its dominant wavelength (辐射峰值波长 lmax) based on Wein's displacement law:
实际物体反射
太阳辐射及大气对辐射的影响
大气窗口ห้องสมุดไป่ตู้
不是所有波长的电磁波都可以顺利通过大气。传感器 只能接受利用那些可以比较顺利通过大气的电磁波。 由于大气层的反射、散射和吸收作用，使得太阳辐射的 各波段受到衰减的作用轻重不同，因而各波段的透射率 也各不相同。我们就把受到大气衰减作用较轻、透射率 较高的波段叫大气窗口 对于传感器而言，只能选择透过率较高的波段，才具有 观测意义。否则，地物反射、发射的电磁波在穿越大气 时就被衰弱了，传感器根本捕捉不到。因此，传感器 选择的探测波段应包含在大气窗口之内。
电磁波与电磁辐射
电磁波与电磁辐射
电磁波与电磁辐射
遥感应用的电磁波波谱段
遥感器是通过探测或感测不同波段电磁辐 射的发射、反射的辐射能级而成像的。 紫外线： 可见光： 红外线： 微波：波长范围为1 mm～1 m，穿透性 好，不受云雾的影响。
遥感应用的电磁波波谱段
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2000 m以 下。
2. Wein’s Displacement Law 维恩位移定律
In addition to computing the total amount of energy exiting a theoretical blackbody such as the Sun, we can determine its dominant wavelength (辐射峰值波长 lmax) based on Wein's displacement law:
实际物体反射
第2章电磁辐射地物光谱特征
大连市建成区及周边地表温度分布图
六、地物的反射波谱特征
1）地物波谱：地物的电磁波响应特性随电磁波长改变 而变化的规律，称为地表物体波谱，简称地物波谱。 地物波谱特性是电磁辐射与地物相互作用的一种表 现。
2）地物波谱的作用：不同类型的地物，其电磁波响应 的特性不同，因此地物波谱特征是遥感识别地物的基 础。 3）太阳辐射到达地表后，一部分反射，一部分吸收， 一部分透射，即：
电磁波谱
4、遥感技术使用的电磁波分类
名称和波长（λ）范围： 名称 紫外线 可见光 波长范围 0.01 ---- 0.38 0.38 ---- 0.76 μｍ μｍ
近红外
中红外 远红外
0.76 ---- 3.0
3.0 6.0 ---- 6.0 ---- 15.0
μｍ
μｍ μｍ
超远红外
微 波 无线电波
大气上层臭氧的存在，而臭氧对小于0.3
µ m的电磁波 具有极强的吸收能力，所以到达地面的太阳短波辐射 中，已不存在小于0.3 µ m 的短波辐射。 的气体，其中作用最为显著的有臭氧，二氧化碳，甲 烷和水汽
真正对电磁波传播起重要吸收作用的是一些非常少量
O 吸收波长<0.2μm
O3 吸收紫外光 CO2、H2O 吸收红外及长波
2）大气散射
辐射在传播过程中遇到小微粒而使传播方向发生
改变，向各个方向散开，称散射。
太阳辐射通过大气二次影响增加了信号中的噪声
成分，造成遥感图像质量的下降。
大气散射的三种情况：
瑞利散射：当大气中粒子的直径比波长小得多时
发生的散射；主要由大气中的原子和分子引起。
散射强度与波长的四次方成反比。
----天为什么是蓝的？朝霞和夕阳偏橘 红色？
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一➢地地致表物的反在。射不一的同般太波地阳段物辐的的射反反成射射为率近遥是似感不漫记同反录的射的。，主但要各辐个射方能向量反。射的
能而特可➢➢➢在面个一地反反地量有别达反反原般表射射物大1物些是射射因0而吸率率的小0～体物波，造.言收是也反不42的体射在成50，太可与射同~反如出遥的m0绝阳以地光。射水的感。.，5大辐本测物谱满，方图6清μ多射定的曲节足对向像m澈数后的表线的反一才上结水物具。面：蓝射定能水体束体有颜反绿定波探面可对约色射光律长测有达可3、率波，的到时100见0粗随段入电电很0K光糙波m。射磁磁亮的的都度长一角波波，温深不和变般等则，有度度具湿化水于透水 时，。备度的体反射面很从透等曲的射能是暗而射有线透角力近，形能关。射。较似就成力。深只强的是自，度有，镜这身
§1 遥感的电磁波原理
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
电磁波谱与地物波谱特征
To be continued…
遥感应用的电磁波波谱段
❖ 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2000 m以下。
电磁波谱与地物波谱特征 大气吸收谱
四、大气散射作用
辐射在传播过程中遇到小微粒而使传播方向改 变。并向各个方向散开，称散射。散射使原传播方 向的辐射强度减弱，而增加向其他各方向的辐射。
散射现象的实质是电磁波在传输中遇到大气微粒 而产生的一种衍射现象。因此，这种现象只有当大 气中的分子或其他微粒的直径小于或相当于辐射波 长时才发生。大气散射有三种情况： ➢瑞利散射：大气粒子的直径远小于波长时发生 ➢米氏散射：大气粒子的直径与波长相当时发生 ➢无选择散射：当大气中粒子的直径比波长大得多 时发生的散射。
本节结束
电磁波谱与地物波谱特征
返回 下一节
一、大气结构 一般认为大气厚度1000km，且在垂直
方向自下而上可分为对流层、平流层、中流 层、热层（增温层），热层再往上就是接近 大气层外的顶部空间，也称为散逸层。 二、大气成分
大气主要成分为分子和其他微粒。
电磁波谱与地物波谱特征
三、大气吸收作用
太阳辐射穿 过大气层时，大气 分子对电磁波的某 些波段有吸收作用。 吸收作用使辐射能 量转变为分子的内 能，从而引起这些 波段太阳辐射强度 的哀减，甚至某些 波段的电磁波完全 不能通过大气。
➢ 0.8～2.5 cm，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。
电磁波谱与地物波谱特征
§4 太阳辐射与地物的作用
太阳辐射与地表的相互作用(…)
地物太阳的辐射反到射达地率表后(…，一)部分反射，一部分吸…ρ面：）的)：太地阳辐物射的能反量射＝能反量射能与量入＋射吸总收能能量量＋的透比， 镜面反射(…) 射即能ρ=不量(P论ρ/入P射0)方×向10如0%何，。其反射出来的能量在各个方向是
第二章电磁辐射与地物光谱特征
本章提要(…)
本§1章遥主要感介的绍电磁波原理 遥包感括§的地2物 物理 的基 电础 磁， 波 特性§、3太太阳辐阳射辐、射与大气的作用 大影气响对、§太 大4 阳 气太辐 窗阳射 口辐的 的射与地物的作用 概念§、5地地物反物射的太热辐射 阳物光的§谱热6的 辐微特 射性 、波、 地与地 物地物的作用 §7 与微波的各作用典机型理地。物电磁波的谱与光地物波谱谱特征曲线
返回 下一章
§1 遥感的电磁波原理
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3×108 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。
To be 电磁波谱与地物波谱特征 continued…
的热辐射，其峰值波长为9.66 μm，主要集中在长波，即
6μm以上的热红外区电段磁。波谱与地物波谱特征
返回 下一节
地球辐射的分段特性
地球表面与大气电磁辐射的总和称为地球辐 射。
❖ 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1 mm～1 m，穿透性好，不受云雾
的影响。
本节结束
电磁波谱与地物波谱特征
返回 下一节
§2 太阳辐射
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(…)：
太阳光谱相当于6000 K的黑体辐射；
太阳辐射的能量主要集中在可见光，其中0.38 ～ 0.76 µm的可见光能量占太阳辐射总能量的46%，最 大辐射强度位于波长0.47 µm左右；
到达地面的太阳辐射主要集中在0.3 ～ 3.0 µm波段， 包括近紫外、可见光、近红外和中红外；
经 各过波大 段气 的层 衰的 减太是阳不本电辐均磁节波射衡谱结与有的地束物很。波谱大特征的衰减返；回
下一节
§3 太阳辐射与大气的作用
一、大气结构 二、大气成分 三、大气吸收作用 四、大气散射作用 五、大气窗口
大气窗口的光谱波段主要有： ➢0.3～1.15um，即紫外、可见光、近红外波段 ➢1.3～2.5um和3.5～5.0um，即近、中红外波段
电磁波谱与地物波谱特征
➢ 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；
电磁波谱与地物波谱特征
五、大气窗口
折射改变了太阳辐射的方向，并不改变太阳辐射的强度。 因此，就辐射强度而言，太阳辐射经过大气传输后，主要是 反射、吸收和散射的共同影响衰减了辐射强度，剩余部分即 为透过的部分。对遥感传感器而言，只能选择透过率高的波 段，才对观测有意义。
通常把电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射的， 透过率较高的波段称为大气窗口。
能而特可➢➢➢在面个一地反反地量有别达反反原般表射射物大1物些是射射因0而吸率率的小0～体物波，造.言收是也反不42的体射在成50，太可与射同~反如出遥的m0绝阳以地光。射水的感。.，5大辐本测物谱满，方图6清μ多射定的曲节足对向像m澈数后的表线的反一才上结水物具。面：蓝射定能水体束体有颜反绿定波探面可对约色射光律长测有达可3、率波，的到时100见0粗随段入电电很0K光糙波m。射磁磁亮的的都度长一角波波，温深不和变般等则，有度度具湿化水于透水 时，。备度的体反射面很从透等曲的射能是暗而射有线透角力近，形能关。射。较似就成力。深只强的是自，度有，镜这身
§1 遥感的电磁波原理
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
电磁波谱与地物波谱特征
To be continued…
遥感应用的电磁波波谱段
❖ 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2000 m以下。
电磁波谱与地物波谱特征 大气吸收谱
四、大气散射作用
辐射在传播过程中遇到小微粒而使传播方向改 变。并向各个方向散开，称散射。散射使原传播方 向的辐射强度减弱，而增加向其他各方向的辐射。
散射现象的实质是电磁波在传输中遇到大气微粒 而产生的一种衍射现象。因此，这种现象只有当大 气中的分子或其他微粒的直径小于或相当于辐射波 长时才发生。大气散射有三种情况： ➢瑞利散射：大气粒子的直径远小于波长时发生 ➢米氏散射：大气粒子的直径与波长相当时发生 ➢无选择散射：当大气中粒子的直径比波长大得多 时发生的散射。
本节结束
电磁波谱与地物波谱特征
返回 下一节
一、大气结构 一般认为大气厚度1000km，且在垂直
方向自下而上可分为对流层、平流层、中流 层、热层（增温层），热层再往上就是接近 大气层外的顶部空间，也称为散逸层。 二、大气成分
大气主要成分为分子和其他微粒。
电磁波谱与地物波谱特征
三、大气吸收作用
太阳辐射穿 过大气层时，大气 分子对电磁波的某 些波段有吸收作用。 吸收作用使辐射能 量转变为分子的内 能，从而引起这些 波段太阳辐射强度 的哀减，甚至某些 波段的电磁波完全 不能通过大气。
➢ 0.8～2.5 cm，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。
电磁波谱与地物波谱特征
§4 太阳辐射与地物的作用
太阳辐射与地表的相互作用(…)
地物太阳的辐射反到射达地率表后(…，一)部分反射，一部分吸…ρ面：）的)：太地阳辐物射的能反量射＝能反量射能与量入＋射吸总收能能量量＋的透比， 镜面反射(…) 射即能ρ=不量(P论ρ/入P射0)方×向10如0%何，。其反射出来的能量在各个方向是
第二章电磁辐射与地物光谱特征
本章提要(…)
本§1章遥主要感介的绍电磁波原理 遥包感括§的地2物 物理 的基 电础 磁， 波 特性§、3太太阳辐阳射辐、射与大气的作用 大影气响对、§太 大4 阳 气太辐 窗阳射 口辐的 的射与地物的作用 概念§、5地地物反物射的太热辐射 阳物光的§谱热6的 辐微特 射性 、波、 地与地 物地物的作用 §7 与微波的各作用典机型理地。物电磁波的谱与光地物波谱谱特征曲线
返回 下一章
§1 遥感的电磁波原理
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3×108 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。
To be 电磁波谱与地物波谱特征 continued…
的热辐射，其峰值波长为9.66 μm，主要集中在长波，即
6μm以上的热红外区电段磁。波谱与地物波谱特征
返回 下一节
地球辐射的分段特性
地球表面与大气电磁辐射的总和称为地球辐 射。
❖ 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1 mm～1 m，穿透性好，不受云雾
的影响。
本节结束
电磁波谱与地物波谱特征
返回 下一节
§2 太阳辐射
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(…)：
太阳光谱相当于6000 K的黑体辐射；
太阳辐射的能量主要集中在可见光，其中0.38 ～ 0.76 µm的可见光能量占太阳辐射总能量的46%，最 大辐射强度位于波长0.47 µm左右；
到达地面的太阳辐射主要集中在0.3 ～ 3.0 µm波段， 包括近紫外、可见光、近红外和中红外；
经 各过波大 段气 的层 衰的 减太是阳不本电辐均磁节波射衡谱结与有的地束物很。波谱大特征的衰减返；回
下一节
§3 太阳辐射与大气的作用
一、大气结构 二、大气成分 三、大气吸收作用 四、大气散射作用 五、大气窗口
大气窗口的光谱波段主要有： ➢0.3～1.15um，即紫外、可见光、近红外波段 ➢1.3～2.5um和3.5～5.0um，即近、中红外波段
电磁波谱与地物波谱特征
➢ 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；
电磁波谱与地物波谱特征
五、大气窗口
折射改变了太阳辐射的方向，并不改变太阳辐射的强度。 因此，就辐射强度而言，太阳辐射经过大气传输后，主要是 反射、吸收和散射的共同影响衰减了辐射强度，剩余部分即 为透过的部分。对遥感传感器而言，只能选择透过率高的波 段，才对观测有意义。
通常把电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射的， 透过率较高的波段称为大气窗口。