2遥感物理基础

第 2章 遥感物理基础目 录防灾科技学院地震科学系 地质教研室第 2章 遥感物理基础强调电磁波理论是遥感技术和遥感图像解译的理论基础。了解遥感的主要电磁辐射源（太阳辐射、大地辐射）、大气对电磁辐射传输的影响、大气窗口、常用大气窗口与遥感波谱通道、地物反射波谱和发射波谱特性、色度学基本知识。教学内容防灾科技学院地震科学系 地质教研室目的要求遥感物理基础，包括电磁波的基本特征；电磁辐射源；地球大气对电磁辐射传输的影像；地物波谱特征；色度学基本知识。第一节 电磁波的基本特征防灾科技学院地震科学系 地质教研室波的概念 ： 波就是振动在空间的传播。横波 纵波机械波 ： 通过各种介质质点的机械振动来 传播和传递能量的。电磁波 ： 通过电磁振荡来传播和传递能量的。第一节 电磁波的基本特征防灾科技学院地震科学系 地质教研室电磁波： 是交变电磁场在空间的传播，它是物质运动、能量传递的一种特殊形式。电磁辐射 :电磁波能量的传递过程（发射、吸收、反射、透射等现象）一、电磁辐射的基本特征防灾科技学院地震科学系 地质教研室电磁波是 横波电磁波在真空中 以光速传播基本物理量 ：波长（或频率）、强度传播方向、偏振面（一）电磁波的传播一、电磁辐射的基本特征防灾科技学院地震科学系 地质教研室波的叠加原理 当振动方向和振动频率均不同的多列电磁波在空间相遇时，相遇点的复合振动等于各列波在该点的矢量和 。 电磁波的相干条件：频率、振动方向、相位相同或相位差恒定使影像产生颗粒或斑点（二）电磁波的叠加和相干一、电磁辐射的基本特征防灾科技学院地震科学系 地质教研室电磁波能绕过障碍物边缘，引起电磁波传播方向局部改变的现象 。 微波遥感中，使接收效果受到影响（三）电磁波的衍射一、电磁辐射的基本特征防灾科技学院地震科学系 地质教研室若电磁波电场强度的固定在某个方向上振动，则称电磁波在该方向被极化。 。 根据电场强度和入射面的关系分为：水平极化和垂直极化在遥感技术中有重要意义，是影响微波图像灰度的一个重要因素。利用平面偏振以及它在各种物质表面的反射、透射特性，预计相应的回波强度。（四）电磁波的偏振（极化）一、电磁辐射的基本特征防灾科技学院地震科学系 地质教研室物体 辐射 的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。 在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短， 频率 变得较高 （ 蓝移 blue shift）；当运动在波源后面时，会产生相反的效应。波长变得较长，频率变得较低 （ 红移 red shift）。波源的速度越高，所产生的效应越大。根据波红（蓝）移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度 。应用于合成孔径侧视雷达。（五）电磁波的多普勒效应一、电磁辐射的基本特征防灾科技学院地震科学系 地质教研室 波动性 -电磁波的时空周期C T传播过程中主要表现波动性，遵守波动规律主要表现为：电磁波能产生 干涉、衍射、偏 振、散射 等现象（六）电磁波的波粒二象性一、电磁辐射的基本特征防灾科技学院地震科学系 地质教研室 . 粒子（量子）性： 指电磁波是由密集的光子微粒流组成的，电磁辐射实质上是光子微粒流的有规律的运动主要表现为：电磁辐射的光化学作用和光电效应等现象波长短 -粒子性明显波长长 -波动性明显遥感技术正是利用电磁波这两方面特性来探测目标所发出的电磁辐射信息 不同的辐射源产生的电磁波的波长不同（六）电磁波的波粒二象性将各种电磁波按波长的大小（或频率的高低）依次排列成图表，就称为 电磁波谱 。二、电磁波谱防灾科技学院地震科学系 地质教研室二、电磁波谱防灾科技学院地震科学系 地质教研室二、电磁波谱防灾科技学院地震科学系 地质教研室二、电磁波谱防灾科技学院地震科学系 地质教研室各种电磁波的特点二、电磁波谱紫外线： 0.01-0.38m ，碳酸盐岩分布，水面油污染； 2000m以下；可见光： 0.38-0.76m ，鉴别物质特征的主要波 段，是遥感最常用的波段；红外线： 0.76-1000m近红外 0.76-3.0m ，中红外 3.0-6.0m ，远红外 6.0-15.0m ， 超远红外 15.0-1000m。监测热污染、火山、森林火灾。微波： 1mm-1m，全天候遥感，具有穿透力，发展潜力大。遥感常用的电磁波波段的特性防灾科技学院地震科学系 地质教研室第二节 电磁辐射源防灾科技学院地震科学系 地质教研室遥感探测实际上就是测定辐射量光度测量 可见光波段的辐射量测定辐射测量 红外到无线电波段的辐射量测定一、电磁辐射度量和单位第二节 电磁辐射源防灾科技学院地震科学系 地质教研室辐射能量 (Q)： 电磁辐射的能量，单位： J辐射通量 () ： 单位时间内通过某一面积的辐射能量，单位： W（ J/S-1），又称 辐射功率。辐射通量密度 (M)： 指面辐射源单位时间内，从单位面积上辐射出的辐射能量，单位：W/m2,又称 辐射出射度 /辐射散射度 。一、电磁辐射度量和单位第二节 电磁辐射源防灾科技学院地震科学系 地质教研室辐射照度 (E)： 指面辐射源单位时间内，从单位面积上接收的辐射能量，单位： W/m2。辐射强度 (I)： 指点辐射源在单位立体角、单位时间内、 向某一方向发出的辐射能量，单位： W/sr。辐射亮度 (L)： 指面辐射源在单位立体角内、单位时间内，在某一垂直于辐射方向单位面积（法向面积）上辐射出的辐射能量，即辐射源在单位投影面积上，单位立体角内的辐射通量，单位： W/（ srm 2）一、电磁辐射度量和单位第二节 电磁辐射源防灾科技学院地震科学系 地质教研室一、电磁辐射度量和单位第二节 电磁辐射源防灾科技学院地震科学系 地质教研室热辐射 任何温度高于绝对零度的物体内都存在分子运动，能产生电磁辐射。由物体内部粒子的热运动所引起的电磁辐射称为热辐射。根据能量守恒定律，任何物体都有如下关系：+ =100% ： 反射电磁波能量占入射电磁波能量的百分比，称 反射率 ； ： 吸收电磁波能量占入射电磁波能量的百分比，称 吸收率 ； ： 透射电磁波能量占入射电磁波能量的百分比，称 透射率 。二、物体的热辐射第二节 电磁辐射源防灾科技学院地震科学系 地质教研室二、物体的热辐射第二节 电磁辐射源防灾科技学院地震科学系 地质教研室自然界中并不存在绝对的黑体，实验用的黑体是由人工方法制成的，它只是一种理想的黑体模型，基本结构是能保持恒定温度的空腔。人工制造的接近黑体的吸收体第二节 电磁辐射源防灾科技学院地震科学系 地质教研室第二节 电磁辐射源防灾科技学院地震科学系 地质教