第二章电磁辐射与地物光谱特征

1、第二章 电磁辐射与地物光谱特征02107021 张波一、名词解释：1 遥感：在不接触的情况下， 对目标或自然现象远距离感知的一门探 测技术。2、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与散射方向的 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3、电磁波：当电磁振荡进入空间，变化的磁场激发了涡旋电场，变 化的电场又激发了涡旋磁场， 使电磁振荡

2、在空间传播， 这就是电磁波。4 电磁波谱：把各种电磁波按照波长或频率的大小依次排列，就形成 了电磁波谱。5 绝对黑体：能够完全吸收任何波长入射能量的物体6、瑞利散射：当大气中的粒子的直径比波长小得多时发生的散射。 这种散射主要由大气中的原子和分子，如氮、二氧化碳、臭氧和氧分 子等引起的。7 灰体：在各种波长处的发射率相等的实际物体。8绝对温度：按热力学温标度量的温度。单位为开尔文，符号“K”9、辐射温度：如果实际物体的总辐射出射度（包括全部波长）与某 一温度绝对黑体的总辐射出射度相等，则黑体的温度称为该物体的辐 射温度。10、光辐射通量密度：单位时间内通过单位面积的辐射通量，s , 单位：诂二

3、。S为面积。11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 过率较高的波段称为大气窗口。12发射率：实际物体与同温度的黑体在相同条件下的辐射功率之比。13、米氏散射：当大气中的粒子的直径与辐射的波长相当时发生散射。 这种散射主要由大气中的微粒，如烟、尘埃、小水滴以及气溶胶等引 起的。14、地球辐射：地球及地球大气系统所发射的辐射。15反射率：物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比。16光谱反射特性曲线：反射波普曲线是物体的反射率随波长变化的 规律，以波长为横轴，反射率为纵轴的曲线。二、填空题：1、 电磁波谱按频率由高到低排列主要有Y射线、X射线、 紫外线、可见光、红外线、微波、无线

4、电波等组成。2、 绝对黑体辐射通量密度是斯蒂芬一玻尔兹曼和维恩位移函 数。3、 一般物体的总辐射量密度与发射率 和 物体温度的四次方 成正比关系。4、维恩位移定律表明绝对黑体的 最强辐射的波长-乘体绝对温度T是常数2897.8。当绝对黑体的温度增高时，它的辐射峰值波长向 左 方向移动。5、大气层顶上太阳的辐射峰值波长为0.47卩m三、选择题：（单项或多项选择）1、绝对黑体的反射率等于1反射率等于0发射率等于1发射率等于0。（）2、物体的总辐射功率与一下哪几项成正比关系反射率发射率物体温度一次方物体温度二次方物体温度三次方物体温度四次方。（） 3、大气窗口是指 没有云的天空区域 电磁波能穿过大气

5、层的局部天空区域 电磁波能穿过大气的电磁波谱段没有障碍物阻挡的天空区域。（）与波长的一次与波长的二次与波长的四次与波长的一次4、大气瑞利散射与波长的一次方成正比关系 方成反比关系 与波长的二次方成正比关系 方成反比关系 与波长的四次方成正比关系 方成反比关系与波长无关 （）5、大气米氏散射与波长的一次方成正比关系方成反比关系 与波长无关（与波长的二次方成反比关系） 四、问答题: 1、电磁波谱有哪些不同特性的电磁波组成？它们有哪些不同点，又有哪些共性？答:包括无线电波、微波、红外波、可见光、紫外线、x射线、r射线等不同电磁波的特性:无线电波波长通常用频率表示：30CKH旷30GHz微波 1m1m

6、紫外线0.00.4卩m红外线 0.76-100Q1 mx 射线 0.010nm可见光:丫射线短于0.02nm红 64(780nm橙 64(610nm黄 61530nm绿 505525nm蓝 505470nm紫 47(380nm共性：是横波在真空以光速传播满足：f; E=hf具有波粒二象性。2、物体辐射通量密度与哪些因素有关？常温下黑体的辐射峰值 波长是多少？答：(1与光谱反射率，太阳入射在地面上的光谱照度，大气光 谱透射率，光度计视场角，光度计有效接受面积。(2. b 为常数 2897.8' maxT 二 b3、叙述沙土、植物和水的光谱反射率随波长变化的一般规律。答:(1)沙土：自然状

7、态下土壤表面的反射率没有明显的峰值和谷 值，一般来讲土壤的光谱特性曲线与一下因素有关，即土壤类别、含 水量、有几只含量、砂等含量有关。土壤的反射波普特性曲线比较平 滑，因此在不同光谱段的遥感影像上，土壤的亮度区别不明显。（2）植物：植物均进行光合作用，因此各类绿色植物具有相似的 反射波普特性，特征是：可见光附近有反射率为 10%-20%（绿光）的 一个波峰， 两侧蓝红各有两个吸收带。 这一特征是由叶绿素的影响造 成的，叶绿素对蓝光和红光吸收作用强而对绿挂光反射作用强。 近红 外波段 0.8 到 1.0 微米间有一个反射的陡坡， 至 1.1 微米附近有一个 峰值，形成植被的独有特性。（3） 水的

8、反射主要为蓝绿光波段， 其他吸收率很强， 特别在近红外、 中红外波段有很强的吸收带，反射率几乎为 0，以此在遥感中常用近 红外波段确定水体的位置和轮廓， 再次波段的黑白正偏上， 水体为黑 色，与周围植物和土壤形成明显反差，很容易识别判读。但当水中很 有其他物质时，反射光谱曲线会发生变化。4、地物光谱反射率受哪些主要因素影响？答: 太阳位置,地理位置,地形,季节气候变化,地面温度变化 ,地物本 身的变异 , 大气状况5、何为大气窗口？分析形成大气窗口的原因，并列出用于从空 间对地面遥感的大气窗口的波长范围。答 : 大气窗口：有些波段的电磁波的电磁辐射通过大气后衰减较小， 透过率较高，对遥感十分有利。原因：太阳辐射到达地面要穿过大气层， 大气辐射. 反射共同影响 衰减强度，剩余部分才为透射部分，不同电磁波衰减程度不一样，透 过率高的对遥感有利6、传感器从大气层外探测地面物体时， 接收到哪些电磁波能量？ 答：（1）目标反射其表面的辐射照度（ 2）目标自身辐射（ 3）在遥感 观察器观测方向上的大气热辐射。7、地球辐射的分段特性是什么？ 答：当太阳辐射达到地表后，就短波而言，地表反射的太阳辐射成为 地