遥感物理基础课件.ppt
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1、上节回顾(1),1 遥感与遥感技术的概念,2 遥感技术的发展情况,3 遥感技术分类,4 遥感技术的历史,5 遥感技术的特点,6 当前遥感技术发展趋势,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 地物波谱特征,Electromagnetic Energy Interactions,Energy recorded by remote sensing systems undergoes fundamental interactions that should be understood to properly interpret the remote
2、ly sensed data.For example,if the energy being remotely sensed comes from the Sun,the energy:is radiated by atomic particles at the source(the Sun),propagates through the vacuum of space at the speed of light,interacts with the Earths atmosphere,interacts with the Earths surface,interacts with the E
3、arths atmosphere once again,and finally reaches the remote sensor where it interacts with various optical systems,filters,emulsions,or detectors.,Fundamental Properties of Electromagnetic Radiation,Energy is the ability to do work.In the process of doing work,energy is often transferred from one bod
4、y to another or from one place to another.The three basic ways in which energy can be transferred include,conduction,convection,and radiation.Most people are familiar with conduction which occurs when one body(molecule or atom)transfers its kinetic energy to another by colliding with it.This is how
5、a pan gets heated on a stove.In convection,the kinetic energy of bodies is transferred from one place to another by physically moving the bodies.A good example is the convectional heating of air in the atmosphere in the early afternoon.The transfer of energy by electromagnetic radiation is of primar
6、y interest to remote sensing because it is the only form of energy transfer that can take place in a vacuum such as the region between the Sun and the Earth.,1 电磁波和电磁波谱,电磁波,波:是振动在空间的传播。如声波、水波、地震波等。,电磁波:电场矢量和磁场矢量在空间的传播。,Electromagnetic Radiation,1)不需要传播介质,2)横 波,3)波动性,4)粒子性,1.1.2 电磁波的特点和遥感意义,电磁波的叠加原理(
7、干涉),当两列波在同一空间传播时,空间尚各点的振动为各列波单独振动的合成。任何复杂的电磁波都可以分解成许多比较简单的电磁波;比较简单的电磁波也可以合成为复杂的电磁波。(白光的色散和合成,计算机显示器的工作原理,混合像元的分解),电磁波的衍射和偏振,电磁波遇到有限大小的障碍物时,能够绕过障碍物而弯曲地向障碍物地后面传播。把这种通过障碍物边缘改变传播方向地现象,称为电磁波的衍射。,(设计遥感器空间分辨率具有重要意义。),电磁波遇到“狭缝”的障碍物时,能够通过狭缝地振动分量,称为电磁破的偏振。偏振光,非偏振光,部分偏振,最小分辨角:,d 物镜的有效孔径,电磁波的波长,动量:P,能量:E,h:普朗克常
8、数,6.62607551034 J s,c:光速;v:频率,能量和动量是粒子属性,频率和波长是波动属性。可见光,红外线;微波和无线电波;紫外线和X射线Y射线。,电磁波的粒子性,电磁波波长、频率,波函数由振幅和位相组成,一般遥感器仅仅记录电磁波的振幅信息,丢失位相信息。全息摄影中,同时记录了振幅信息和位相信息。,1.1.3 遥感记录的电磁波信息,1.2 电磁波谱,按照电磁波的波长(频率的大小)长短,依次排列支撑的图表,成为电磁波谱。,1.2 电磁波谱(2),传播的方向性、穿透性、可见性、颜色不同。,无线电波:电磁振荡红外线、可见光、紫外线、X射线等由分子、原子、核子的运动状态的改变或能级跃迁。,
9、紫外线(0.010.4微米),碳酸盐,油污,可见光(0.40.76微米),人眼、单色、全色,红外线(0.761000微米),共性:传播速度相同 遵守相同的反射、折射、透射、吸收和散射定律,电磁辐射的度量,辐射能量 Q 定义:以电磁波形式向外传送的能量 单位:焦(J)辐射通量(辐射功率)Radiant flux 定义:单位时间内,通过某一表面的辐射能量=dQ/dt 单位:瓦(W)即 焦/秒(Js-1),电磁辐射的度量,辐射出射度(辐射通量密度)Radiant exitance M 定义:面辐射源在单位时间内,从单位面积上辐射出的辐射能量,即物体单位面积上发出的辐射通量 M=d/dA 单位:瓦/米
10、2(W m-2),电磁辐射的度量,辐射照度(幅照度)Irradiance E 定义:面辐射源在单位时间内,从单位面积上接收到的辐射能量,即照射到物体单位面积上辐射通量E=d/dA 单位:瓦/米2(W m-2),电磁辐射的度量,辐射强度 Radiant intensity I 定义: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;即点辐射源在单位立体角发出的辐射通量I=d/d 单位:瓦/球面度(Wsr-1),电磁辐射的度量,辐射亮度(幅亮度)Radiance L 定义:面辐射源在单位立体角、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
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