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1、第二章遙感物理基礎(chǔ)本章提要(…)§2.1電磁波及電磁波譜§2.2物體的發(fā)射輻射§2.3地物的反射光譜特性§2.4太陽輻射本章主要介紹遙感的物理基礎(chǔ)，包括地物的電磁波特性、太陽輻射、大氣對(duì)太陽輻射的影響、大氣窗口的概念、地物反射太陽光譜的特性。§2.1電磁波及電磁波譜1、波的概念：波是振動(dòng)在空間的傳播。2、電磁波（ElectroMagneticSpectrum)通過電場和磁場之間相互聯(lián)系傳播的過程3、電磁輻射:這種電磁能量的傳遞過程（包括輻射、吸收、反射和透射）稱為電磁輻射。電磁波傳播示意圖4.電磁波性質(zhì)：電磁波是橫波，傳播速度為3×108m/s,不需要媒質(zhì)
2、也能傳播，與物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)會(huì)有反射、吸收、透射、散射等，并遵循同一規(guī)律。滿足：c=v*λ(c為光速)E=h*v(h為普朗克常數(shù))描述電磁波特性的指標(biāo)波長、頻率、振幅、位相等5.電磁波譜：將各種電磁波在真空中的波長（或頻率）按其長短，依次排列制成的表叫做電磁波譜。電磁波的波段從波長短的一側(cè)開始，依次叫做?線、?線、紫外（UV）、可見光（visiblelight）、紅外（infrared=IR）、微波。依次為：γ射線—X射線—紫外線—可見光—紅外線—微波—無線電波。電磁波譜示圖遙感所使用的電磁波的波長是：紫外線(UV)：0.01-0.4μm，碳酸鹽巖分布、水面
3、油污染?？梢姽猓?.4-0.76μm，鑒別物質(zhì)特征的主要波段；是遙感最常用的波段。紅外線(IR)：0.76-1000μm。微波：1mm-1m。全天候遙感；有主動(dòng)與被動(dòng)之分；具有穿透能力；發(fā)展?jié)摿Υ?。可見光是人眼可以看見的電磁波，它可以?xì)分為7色—紫、藍(lán)、青、綠、黃、橙、紅，也可以粗分為藍(lán)、綠、紅3色，即3個(gè)光譜段：藍(lán)為0.38μm～0.50μm，綠為0.50μm～0.60μm，紅為0.60μm～0.76μm?？梢姽馐沁b感中最早和最常使用的波段?！?.2物體的發(fā)射輻射1.黑體輻射2.普朗克輻射(Planck)定律3.玻耳茲曼(Stefan-Boltzmann
4、)定律4.基爾霍夫（Kirchhoυυ)輻射定律5.維恩(Wien)位移定律黑體是一個(gè)理想的輻射體，是衡量地物發(fā)射電磁波能力大小的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)黑體模型定義：如果一個(gè)物體對(duì)于任何波長的電磁輻射都全部吸收，則這個(gè)物體是黑體。黑色的煙煤是最接近絕對(duì)黑體的自然物質(zhì)。1.黑體2.普朗克輻射(Planck)定律普朗克給出了黑體輻射的能量（E）與頻率（v）之間的關(guān)系：E=h*vH為普朗克常量，v為頻率v*λ=c(c為光速)說明：輻射能量與它的波長成反比，即輻射的波長越短，頻率越高，其輻射能量越高，因此遙感探測(cè)系統(tǒng)對(duì)能量高的信號(hào)容易感應(yīng)。3.波爾滋曼定律絕對(duì)黑體的總輻射出射度
5、與溫度的四次方成正比M=σT4，σ是波爾滋曼常數(shù)說明：隨著溫度的增加，輻射能的增加更加迅速4.基爾霍夫定律給定溫度下，任何地物的輻射通量密度W與吸收率M0之比是常數(shù)，即等于同溫度下黑體的輻射通量密度。M/M0=ε=α（M為任何地物輻射能量，M0為黑體輻射能量，ε為吸收系數(shù),α為發(fā)射系數(shù)）說明：地物的吸收率越大，發(fā)射率也會(huì)越大，發(fā)射率等于吸收率。好的吸收體也是好的發(fā)射體，如果不吸收某些波長的電磁波，也不發(fā)射該波長的電磁波。說明：黑體溫度越高，其曲線的峰頂越往波長短的方向移動(dòng)。在實(shí)際生活中，火焰的燃燒就是隨著溫度的升高變化，波長逐漸變短，顏色由紅外到紅色再逐漸
6、變藍(lán)紫5.維恩位移定律：波普輻射能量密度的峰值波長λMAX隨溫度的增加向短波方向移動(dòng)。即黑體輻射光譜中最強(qiáng)輻射的波長λMAX與絕對(duì)溫度T成反比：λMAX*T=b，b為常數(shù)分光譜輻射通量密度wλ（瓦/厘米2●微米）00.20.40.60.824681012900k800k700k600k500k波長（μm）在遙感技術(shù)中，若知道了某物體的溫度，就可以推算出它的輻射的峰值波段，常用這種方法選擇傳感器和確定對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行熱紅外遙感的最佳波段。任何地物都有自身的電磁輻射規(guī)律，如反射、發(fā)射、吸收電磁波的特性。這種特性稱為地物的光譜特性。在可見光和近紅外波段（0.3－2.
7、5um）.地表發(fā)出的波譜主要以反射太陽輻射為主，自身發(fā)射輻射幾乎為零。反射率（ρ）：地物的反射能量與入射總能量的比，即ρ=(Pρ/P0)×100%地物在不同波段的反射率是不同的。反射率是可以測(cè)定的。反射率也與地物的表面顏色、粗糙度和濕度等有關(guān)。地物的反射光譜曲線：反射率隨波長變化的曲線?！?.3地物的反射光譜特性地物的反射率隨入射波長變化的規(guī)律，叫地物反射光譜。按地物反射率與波長之間關(guān)系繪成的曲線（橫坐標(biāo)為波長值，縱坐標(biāo)為反射率）稱為地物反射光譜曲線。地物反射光譜曲線不同地物有不同的光譜反射率,同一地物在不同波段有不同的光譜反射率,因此在同一幅影像上不同的
8、地物會(huì)有不同的色彩,同一地物在不同的波段的影像也會(huì)有不同的色彩.植
