电磁辐射与地物光谱特征

► 辐射亮度（L）：假定有一辐射源呈面状，向外辐射的强度随辐射方 向而不同，则L定义为辐射源在某一方向，单位投影表面，单位立体 角内的辐射通量，即
► 朗伯源：辐射亮度L与观察角无关的辐射源，称为朗伯源。太阳通常 近似地被看作朗伯源。严格地说，只有绝对黑体才是朗伯源。
2 电磁波辐射源
2.1 黑体辐射 2.2 黑体辐射定律 2.3 一般辐射体和发射率 2.4 基尔霍夫定律
1.2 电磁波谱
定义：按照电磁波的波长长短（或频率的大小），依次 排列，就构成了电磁波谱。
遥感较多应用的电磁波波谱段
可见光：波长范围为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。
电磁辐射与地物光谱特征
提纲 1 电磁波和电磁波谱
遥感之所以能够根据收集到的电磁波来 判断地物目标和自然现象，是因为一切物体， 由于其种类、特征和环境条件的不同．而具 有完全不同的电磁波的反射或发射辐射特征。 因此遥感技术主要是建立在物体反射或发射 电磁波的原理之上的。要深入学习遥感技术， 首先要学习和掌握电磁波以及电磁波谱的性 质。
H 磁场矢量
E 电场矢量
电磁波的性质
►横波（质点振动方向和传播方向一致） ►在真空以光速传播 ►满足：f·λ =C；E=h ·f（E为能量，h为普
朗克常熟） ►具有波粒二象性（波长越长波性越强，波
长越短粒子性越强） ►传播到气体、液体、固体介质，会发生反
射、折射、吸收、投射等现象。若碰到粒 子还会发生散射现象。
辐射量测
► 辐射能量（W）：电磁辐射的能量，单位：焦耳J； ►辐射通量φ：单位时间内通过某一面积的辐射能量，
φ=dW/dt，单位是W；辐射通量是波长的函数，总辐射通 量应该是各谱段辐射通量之和或辐射通亮的积分值。 ► 辐射通量密度（E）：单位时间内通过单位面积的辐射能 量，E=dφ/Ds，单位是W/M2，S为面积。 ► 辐照度（I）：被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量， I=dφ/Ds，单位是W/M2，S为面积。 ► 辐射出射度（M）：辐射源物体表面单位面积上的辐射通 量，M=dφ/Ds，单位是W/M2，S为面积。 辐照度与辐射出射度都是辐射通亮密度的概念，不过I为 物体接收的辐射，M为物体发出的辐射。它们都与波长λ 有关。
1.3 电磁波的度量
►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。因此对辐射源的认识不仅限于太阳、炉子等发光发热的物体。 能发出紫外辐射、X射线、微波辐射等的物体也是辐射源，只是辐射 强度和波长不同而已。电磁波传递就是电磁能量的传递。因此遥感探 测实际上是辐射能量的测定。
人工制造的接近黑体的吸收体
•不透明的物体：对入射到它上面的电磁波只 有吸收和反射作用，
•吸收率α(λ,T)+反射率ρ（λ，T）=1。
•一般物体：系数都与波长和温度有关。
•绝对黑体：吸收率α(λ,T)≡1,反射率ρ （λ,T）≡0；
•绝对白体：反射率ρ（λ,T）≡1，吸收率 α(λ,T)≡0，与温度和波长无关。
化的磁场，这一变化的磁场又在铰远的区域内引起新的变化电场，并在更远 的区域内引起新的变化磁场。这种变化的电场和磁场交互产生，以有限的速 度由近及远在空间内传播的过程称为电磁波。我们平常所听到的γ射线、x射 线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波等都是电磁波。了电磁波而得到证实。
MWIR和LWIR也称为热红外。地面常温下的辐射波长， 有热感。 FIR多被大气吸收，遥感探测器一般无法探测。
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微波
波长范围1mm到1m，可进一步划分为若干不 同频率(波长)的波段：(1GHz=109Hz)
P波段： 0.3~1GHz (30~100 cm) L波段： 1~2GHz (15~30 cm) S波段： 2~4GHz (7.5~15 cm) C波段： 4~8GHz (3.8~7.5 cm) X波段： 8~12.5GHz (2.4~3.8 cm) Ku波段：12.5~18Ghz (1.7~2.4 cm) K波段： 18~26.5Ghz (1.1~1.7 cm) Ka波段： 26.5~40Ghz (0.75~1.1 cm)
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红外波段
波长范围0.7~300μm，可进一步划分为如下波段：
近红外(NIR)： 0.76~1.5μm 短波红外(SWIR)： 1.5~3 μm 中波红外(MWIR)： 3~6 μm 长波红外(LWIR)： 6~15 μm 远红外(FIR)： 15μm～1000 μm
NIR和SWIR也称为反射红外，因为在地球表面反射的太阳 辐射中，主要的红外成分为NIR和SWIR。
遥感物理基础
1 电磁波和电磁波谱 2 电磁波辐射源 3 太阳辐射和大气对太阳辐射
的作用 4 地球辐射与地物波谱特征
1 电磁波和电磁波谱
1.1 电磁波
电磁波的概念 波：是振动在空间的传播。如声波、水波、地震波、电磁波。 机械波：振动的是弹性媒质中质点的位移矢量。如声波、地震波 电磁波： 根据麦克斯韦电磁场假设理论，变化的电场能够在它周围引起变
可见光
波长范围大约为0.38μm(紫色)~0.76μm(红色)，可见光 谱中的各种颜色成分大致属于如下的波长区间：
红：0.62~0.76 μm 橙：0.59~0.62 μm 黄：0.56~0.59 μm 绿：0.50~0.56 μm 青：0.47~0.50 μm 蓝：0.43~0.47 μm 紫：0.38~0.43 μm
2.1 黑体辐射
►宇宙中的各种物体，如太阳、各种星体、 一定厚度的大气层、人造飞行器、地球及 地球上各种生物、非生物都是热辐射源。 为了便于讨论一般物体的热辐射性质，需 要有一个理想的标准热辐射体作为参照源， 这个参照源就是绝对黑体。
黑体：也叫绝对黑体,即对任何波长的电磁辐射都全部 吸收,而反射率和透射率都等于0。 黑体是一种理想的吸收体，自然界没有真正的黑体。