遥感原理与应用2遥感物理基础

辽宁工程技术大学测绘学院遥感原理与应用课程名称主讲教师：董 山E-mail:公共： survey_个人： 摄影测量与遥 感教研室遥感原理与应用PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 辽宁工程技术大学测绘学院第二章 遥感物理基础遥感物理基础遥感原理与应用PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 测绘学院遥感物理基础第二章 遥感物理基础知识点：本章主要内容 :掌握：概念：电磁波与电磁 电磁波基础 波谱、大气窗口、黑体、基尔霍夫辐射定律 物体的发射辐射 遥感技术所用的主要电磁波及其特性、物体发射、反射光谱特征的特点 ;大气对太阳辐射的影响了解：电磁波的特性辽宁工程技术大学传输的影响遥感原理与应用PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 辽宁工程技术大学测绘学院第二章 遥感物理基础遥感的基础w 能够根据收集 到的电磁波来判断地物目标和自然现象。w 一切物体由于其种类、特征和环境条件的不同，具有完全 不同的电磁波反射或发射、辐射特征。w 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。遥感物理基础遥感原理与应用PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 辽宁工程技术大学测绘学院 2-1 电磁 波基础本节主要内容 : 电磁波的定义 电磁波的特性 电磁波谱 遥 感应用的电磁波波谱段遥感物理基础 电磁波基础遥感原理与应用PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 辽宁工程技术大学测绘学院 2-1 电磁 波基础 电磁波的定义 电磁波 （ Electromagnetic Wave)：在真空 或物质中通过电磁场的振动而传输电磁能量的波。光波、热辐射、微波、无线电波等都是由振源发出的电磁振荡在空间的传播。遥感物理基础 电磁波基础遥感原理与应用PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 辽宁工程技术大学测绘学院遥感物理基础 电磁波基础 2-1 电磁 波基础 电磁波的定义Electromagnetic radiation遥感原理与应用PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 辽宁工程技术大学测绘学院 2-1 电磁 波基础 电磁波的特性电磁波 具有波粒 二象性，即 波动性 和 粒子性 。光的波动性 形成了光的 干涉 、 衍射 、 偏振 等现象电磁波是一种横 波，电场和磁场的振动方向是相互垂直的，且垂直于波的传播方向。遥感物理基础 电磁波基础遥感原理与应用PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 辽宁工程技术大学测绘学院 2-1 电磁 波基础 电磁波的特性电磁波的波长 （ wavelength) 和 频率 f（ frequency) 及波速 v（ velocity）之间的关系： v f电磁波在真空 中以光速 c(=2.99810 8m/s）传播，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。遥感物理基础 电磁波基础遥感原理与应用PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 辽宁工程技术大学测绘学院 2-1 电磁 波基础 电磁波谱定义将电 磁波在真空中传播的波 长或频率按递增或递减顺序排列制成的图表叫做 电磁波谱依次 为：射线 X 射线 紫外线 可见光 红外 线 微波 无线电波。遥感物理基础 电磁波基础遥感原理与应用PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 2-1 电磁 波及电磁波谱电磁波谱PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 辽宁工程技术大学测绘学院 2-1 电磁 波及电磁波谱 遥感应用的电磁波波谱段v 紫外线： 波 长范围为 0.01 0.38m ，太阳光谱中， 只有 0.3 0.38m 波长 的光到达地面，且能量很小。主要用于 探测碳酸盐岩的 分布和油污染的监测 。由于大气层中臭氧对紫外 线的强烈吸收和散射作用，通常探测高度在 2000米以下。遥感物理基础 电磁波及电磁 波谱遥感原理与应用PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 辽宁工程技术大学测绘学院 2-1 电磁 波及电磁波谱 遥感应用的电磁波波谱段v 可见光： 波 长范围： 0.38 0.76m ，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。尽管大气对它也有一 定 的吸收和散射作用，它仍是 遥感成像所使用的主要波段之一 。在此波段大部分地物都具有良好的亮度反差特性，不同地物在此波段的图像易 于区分。遥感物理基础 电磁波及电磁 波谱遥感原理与应用PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 辽宁工程技术大学测绘学院 2-1 电磁 波及电磁波谱 遥感应用的电磁波波谱段v红外线： 波长范围为 0.76 1000m ，根据性质分为近红外、中红外、远红外 和超远红外。红外遥感是采用热感应方式探测地物本身的辐射（ 如 热 污染 、 火山 、 森林火灾等），所以不仅白天可以进行，夜间也可进行，能进行 全天时遥感 。遥感物理基础 电磁波及电磁 波谱遥感原理与应用PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 长三角的 “热岛 ”PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 辽宁工程技术大学测绘学院 2-1 电磁 波及电磁波谱 遥感应用的电磁波波谱段v微波： 波 长范围为 1 mm 1 m，穿透 性好，不受云雾的影响 ，所以能进行 全天时全天候 的遥感探测。另外，微波对某些 物质具有 一定的穿透能力 ，能直接透过植被、冰雪、土壤等表层覆盖物。遥感物理基础 电磁波及电磁 波谱遥感原理与应用PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 辽宁工程技术大学测绘学院遥感物理基础 物体的发射辐 射 2-2 物体 的发射辐射本节主要内容 : 黑体辐射 太阳辐射 一般物体的发 射辐射遥感原理与应用PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 辽宁工程技术大学测绘学院 2-2 物体 的发射辐射 黑体辐射概念的引入：nn温度高于绝对零度的物体 ，均有 发射电磁波的能力。遥感技术中，物体的电 磁波发射 强度是以“发射率 ”为 量度的，而发射 率又以 “黑体 ”作为基准。遥感物理基础 物体的发射辐 射遥感原理与应用PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 辽宁工程技术大学测绘学院 2-2 物体 的发射辐射 黑体辐射黑体 （ Blackbody） ：nn定义：入射的全 部电磁波被完全吸收，既无 反射也没有透射的物 体 。自然界中，黑体是不存在的 。 黑色的烟煤其吸收吸收系数为 99% ，因而被认为是最接近黑体的自然物质。恒 星和太阳的辐射 也被看作是接近 黑体辐射的辐射 源。遥感物理基础 物体的发射辐 射遥感原理与应用PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 辽宁工程技术大学测绘学院 2-2 物体 的发射辐射 黑体辐射基尔霍夫辐射定律（ Kirchhoff s law ofradiation ） ：n 一定温度下的物 体，对某一波长的电磁波辐射的 吸收能力和发射能力相对应。吸收能 力越强， 发射能力也越强。遥感物理基础 物体的发射辐 射遥感原理与应用PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 辽宁工程技术大学测绘学院遥感物理基础 物体的发射辐 射 2-2 物体的发射辐射 黑体辐射黑体辐射特性：nnn辐射能量与温度的 4次方成正比辐 射能量的峰值波长随温度 的增加向短波方 向移动每根曲线彼此不相交，温度越高， 辐射能量越大遥感原理与应用PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 辽宁工程技术大学测绘学院 2-2 物体 的发射辐射 太阳辐射（ Solar Radiation）nn太阳辐射是地球上生物、地球 大气运动的 能源，也是被动式 遥感系统中遥感器接收信息 的主要来源。太阳送到地球的能量约估计为 17.3 1016J/s 。太阳可以被看作是近似 5762K的黑体。由于太阳辐射总能量的 46% 集中在 0.4-0.76m之间的可见光波段，所以太阳辐射一般称为 短波辐射 。遥感物理基础 物体的发射辐 射遥感原理与应用PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 辽宁工程技术大学测绘学院 2-2 物体 的发射辐射 一般物体的发射辐射发射率 （ emissivity） ：nn物体的光谱发射能量与同一条件下 黑体发射 能量之比 ， 称为发射率 。发射率随物 质的介电常数、表面的粗糙 度、温度、波长、观测方向等条件变化，取 0到 1之间的值。遥感物理基础 物体的发射辐 射遥感原理与应用PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 辽宁工程技术大学测绘学院 2-2 物体 的发射辐射 一般物体的发射辐射地物发射波谱n 地物的发射率随 波长变化的规律，称为地物的发射光谱。n 地物发 射率的不同是红外遥 感技术的 重要依据。遥感物理基础 物体的发射辐 射遥感原理与应用PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 辽宁工程技术大学测绘学院 2-2 物体 的发射辐射 一般物体的发射辐射地物发射波谱曲线 ：nn同种地物， 因发射的电磁波波长不同，发射 率也不同。某物体 电磁波的发射率随波长而 变化的曲线，称为该物体的发射 波谱 曲线。不 同物体，由于他们的物质结构不同， 发射波谱曲线的特征也不 同，可以根据该曲线特征 来识别地物（尤其是地质体）的性质。遥感物理基础 物体的发射辐 射遥感原理与应用PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 辽宁工程技术大学测绘学院 2-2 物体 的发射辐射 一般物体的发射辐射地物发射波谱曲线 ：遥感物理基础 物体的发射辐 射遥感原理与应用PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 辽宁工程技术大学测绘学院 2-2 物体 的发射辐射 一般物体的发射辐射地物发射光谱特征的特点：n 任何温度大于 AZ的物体，都能发射红外线和微波，高温物体，还能发射可见光；nnnnT恒定 时，物体吸收和 发射的电磁波波长一致；任何物体发 射红外线的强度与温度有 关，而发射微波的差别与物体性质有关；不同性质的物体 具 有不同的发射波谱曲线；一般而言，粗糙的物体发射系数较大。遥感物理基础 物体的发射辐 射遥感原理与应用PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 辽宁工程技术大学测绘学院遥感物理基础 物体的反射辐 射 2-3 物体 的反射辐射本节主要内容 : 地物的反射类别 地 物的光谱反射特性 地物反射光谱特性的测 量遥感原理与应用PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 辽宁工程技术大学测绘学院遥感物理基础 物体的反射辐 射 2-3 物体 的反射辐射 地物的反射类别地物对电磁波的反射有三种形式：n 镜面反射 (mirror reflection)n 漫 反 射 (diffuse reflection)n 方向反射 (