遥感导论21.ppt

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1、第二章 电磁辐射与地物光谱特征,复习,遥感的概念？遥感系统的组成部分？传感器的概念？什么是遥感平台？,遥感之所以能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，而具有不同的电磁波的反射或发射辐射特征。,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，有必要了解地物具有哪些电磁辐射特性。,本章主要内容,电磁波与电磁波谱太阳辐射及大气对辐射的影响地球的辐射与地物波谱,自习提纲,波的概念和种类电磁波的概念电磁波谱的概念电磁波的性质电磁辐射源的概念描述电磁辐射的相关物理量的概念,第一节 电磁波与电磁波谱,电磁波谱电磁辐射的度量黑体辐射,一、电磁波谱,

2、波电磁波及其性质电磁波谱,1.1 波,概念：波是振动在空间的传播。,特点：质点在平衡位置附近振动，而能量向前传播。,种类：纵波和横波；机械波和电磁波。,电磁波,概念：电磁振荡在空间的传播。,电磁波的基本属性,波长,频率,振幅,电磁波的特性,相干性衍射现象偏振性波粒二象性,电磁波的相干性,概念：满足一定条件的两列相干光波相遇叠加，在叠加区域某些点的光振动始终加强，另一些区域则始终减弱，即，干涉区域内振动强度有稳定的空间分布。,亮处：振动加强；,暗处：振动减弱；,相干波在遥感领域的应用,激光测距：利用相干原理进行测距，理论上的测量精度可以达到光波的半个波长的精度，即微米级；干涉雷达：利用光的相干原

3、理，差分干涉雷达可以测量地面微小起伏，理论精度可以达到微米级，可应用于监测城市地面沉降速度；,光波的衍射,概念：一束光通过一定大小（与光波的波长接近）的物体或者缝隙时，偏离直线路径的现象称为光的衍射。衍射与干涉的联系：衍射实际上是干涉的一种特殊形式。,红光单缝衍射示意图,光的偏振性,概念：振动方向对于传播方向的不对称性称为偏振。偏振是横波的特有性质。自然光是各个方向偏振光的混合，因而在各个方向上是均匀的。雷达遥感中利用微波的偏振状态的变化可以获取地表介电信息，如：水分含量、物质组成等。,非偏振,偏振性,光的波粒二象性,电磁波是由大量的光子微粒组成的，微粒数目多时，体现出波动性，微粒数目少时，体

4、现出粒子性，从量子力学的观点来看，电磁波实际上是一种概率波，代表了光子微粒的分布概率。光的粒子性验证：爱因斯坦的光电效应方程、康普顿效应（光子散射）。光同时具有粒子和波动的两重特性-波粒二象性（德布罗意）。,1.2 电磁波谱,概念：把不同波长或频率的电磁波按顺序排列，就组成了电磁波谱。,电磁波区段划分,电磁波谱示意图,More than meets the eye!,遥感常用的电磁波波段的特性,可见光波段0.38-0.76 m作为鉴别物质特征的主要波段，是遥感中最常用的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

5、物在此波段的图象易于区分,遥感常用的电磁波波段的特性,红外波段0.761000m遥感中主要利用315m波段，更多的是利用35m和814m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），可进行全天时遥感,遥感常用的电磁波波段的特性,微波波段1mm1m，分为：毫米波、厘米波和分米波微波辐射和红外辐射都具有热辐射性质。由于微波的波长比可见光、红外线要长，能穿透云、雾而不受天气影响，能进行全天时全天候的遥感探测微波遥感可采用主动或被动方式成像微波对某些物质还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,遥感常用的电磁波波段的特性,紫外线波段0.010.4m，太阳

6、辐射含有紫外线，只有0.3-0.4m波长的紫外线部分能够穿过大气层，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。碳酸盐岩在0.4m以下的短波区域对紫外线的反射比其它类型的岩石强。水面漂浮的油膜比周围水面反射的紫外线要强烈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,二、电磁辐射的度量,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，也能够向外辐射分类：太阳辐射源：可见光及近红外遥感的主要辐射源地球辐射源：远红外遥感的主要辐射源人工辐射源：人为发射的具有一定波长的波束；主动遥感采用人工辐射源，目前较常用的人工辐射源为微波辐射源和激光辐射源,电磁辐射

7、度量,辐射能量（W）辐射通量（）辐射通量密度（E）辐照度（I）辐射出射度（M）辐射亮度（L）,电磁辐射度量,辐射能量：电磁辐射的能量，单位为焦耳（J）辐射通量：单位时间内通过某一面积的辐射能量，单位是瓦（W），表示为：=d/dt辐射通量密度（E）：单位时间内通过单位面积的辐射能量，单位：W/m2，表示为：E=d/dS,电磁辐射度量,辐照度I：被辐射物体单位面积上所接收的辐射通量，单位：W/m2，表示为 I=d/dS,电磁辐射度量,辐射出射度M：辐射源物体表面单位面积上辐射出的辐射通量，单位W/m2，表示为M=d/dS,电磁辐射度量,辐射亮度L：用来确定面辐射源的辐射强度，具有方向性，指辐射源在某一方向的单位投影表面在单位立体角内的辐射通量，单位：W/（srm2），表示为：,电磁辐射度量,辐射亮度L通常情况下，面元的辐射亮度L()随观测的角度而改变当某一辐射源的L()与无关时，这种辐射源被称为朗伯（Lambert）源严格地说，只有绝对黑体（Black body）才是朗伯源,课堂小结,电磁波的概念？电磁波的特性？电磁波谱的概念？描述电磁辐射的几个物理量？辐射能量（W）、辐射通量（）、辐射通量密度（E）、辐照度（I）、辐射出射度（M）、辐射亮度（L）,