第二章 遙感物理基礎(chǔ)

1、第一節(jié)第一節(jié) 電磁波和電磁波譜電磁波和電磁波譜v波：波：是振動在空間的傳播。是振動在空間的傳播。v橫波和縱波：橫波和縱波：質(zhì)點的振動方向與傳播方向質(zhì)點的振動方向與傳播方向相同的為相同的為縱波縱波；兩者垂直的為；兩者垂直的為橫波橫波。波波v機械波：機械波：由機械振動產(chǎn)生的波。是振源發(fā)出的由機械振動產(chǎn)生的波。是振源發(fā)出的振動在彈性介質(zhì)中的傳播。振動在彈性介質(zhì)中的傳播。v聲波、水波、地震波聲波、水波、地震波v其共性是必須依賴于彈性介質(zhì)，振動的是彈性其共性是必須依賴于彈性介質(zhì)，振動的是彈性介質(zhì)中質(zhì)點的位移矢量，質(zhì)點本身并不向前運介質(zhì)中質(zhì)點的位移矢量，質(zhì)點本身并不向前運動，傳播的是能量和振動形式。動，傳

2、播的是能量和振動形式。波波機械波機械波v電磁波：電磁波：由電磁振動產(chǎn)生的波。是交變電磁場由電磁振動產(chǎn)生的波。是交變電磁場在空間的傳播，它是物質(zhì)運動，能量傳遞的一在空間的傳播，它是物質(zhì)運動，能量傳遞的一種特殊形式。種特殊形式。v電磁輻射：電磁輻射：電磁波能量的傳遞過程（包括輻射、電磁波能量的傳遞過程（包括輻射、吸收、反射和透射等現(xiàn)象）。吸收、反射和透射等現(xiàn)象）。v光波、熱輻射、微波、無線電波光波、熱輻射、微波、無線電波v由振源發(fā)出的電磁振蕩在空間的傳播，振蕩的由振源發(fā)出的電磁振蕩在空間的傳播，振蕩的是空間電場矢量是空間電場矢量E E和磁場矢量和磁場矢量B B。波波電磁波和電磁輻射電磁波和電磁輻射

3、v電磁波是物質(zhì)存在的一種形式，以場的形式表現(xiàn)出來。電磁波是物質(zhì)存在的一種形式，以場的形式表現(xiàn)出來。v不管是機械波還是電磁波，在運動形式上都是波動。不管是機械波還是電磁波，在運動形式上都是波動。v波動的基本特點是時空周期性，時空周期性可以由波動波動的基本特點是時空周期性，時空周期性可以由波動方程的波函數(shù)表示：方程的波函數(shù)表示： A Asinsin t-kx)+t-kx)+ 式中：式中： 波函數(shù)；波函數(shù)；A A振幅；振幅； ( ( t-kx)+t-kx)+ 位相；位相； 初位相；初位相； 圓頻率，圓頻率， 2 2 /T/T； k k圓波數(shù)，圓波數(shù)，k k 2 2 / / ；t t，x x時空變量時

4、空變量波動方程波動方程描述電磁波時空周期性的主要物理量描述電磁波時空周期性的主要物理量v由方程可知，波函數(shù)有振幅和位相兩部分信由方程可知，波函數(shù)有振幅和位相兩部分信息。息。v被動遙感的傳感器只記錄地物電磁波的振幅被動遙感的傳感器只記錄地物電磁波的振幅即強度信息。即強度信息。v主動遙感的傳感器既記錄地物電磁波的振幅主動遙感的傳感器既記錄地物電磁波的振幅信息，也記錄位相信息。信息，也記錄位相信息。v電磁波是一種電磁波是一種橫波橫波，是以電磁場的形式，是以電磁場的形式傳播的球面波，即使在真空中也能傳播。傳播的球面波，即使在真空中也能傳播。v各種不同的電磁波，在真空中的傳播速各種不同的電磁波，在真空中

5、的傳播速度均相等，并等于光速。度均相等，并等于光速。電磁波的特性電磁波的特性v電磁輻射以波動形式在空間傳播電磁輻射以波動形式在空間傳播電磁波具有波動特性電磁波具有波動特性（如干涉、衍射、偏振、色散等現(xiàn)象）。（如干涉、衍射、偏振、色散等現(xiàn)象）。v電磁波是由密集的光子微粒組成電磁波是由密集的光子微粒組成電磁波具有粒子（量電磁波具有粒子（量子）性（如電磁輻射的光電效應、光化學作用等現(xiàn)象）子）性（如電磁輻射的光電效應、光化學作用等現(xiàn)象） 。v電磁波在傳播過程中，主要表現(xiàn)為波動性；當電磁輻射與電磁波在傳播過程中，主要表現(xiàn)為波動性；當電磁輻射與物質(zhì)相互作用時，主要表現(xiàn)為粒子性。物質(zhì)相互作用時，主要表現(xiàn)為粒

6、子性。v一般說來，波長越短，輻射的粒子性越明顯；波長越長，一般說來，波長越短，輻射的粒子性越明顯；波長越長，輻射的波動性越明顯。輻射的波動性越明顯。v此即電磁波的此即電磁波的波粒二象性。波粒二象性。v電磁波譜的概念電磁波譜的概念v電磁波譜的劃分電磁波譜的劃分v各譜段的特性各譜段的特性電磁波譜的概念電磁波譜的概念v電磁波譜：電磁波譜：將各種電磁波按其波長的（頻率）大小，將各種電磁波按其波長的（頻率）大小，依次排列成圖表，這個圖表就叫依次排列成圖表，這個圖表就叫電磁波譜電磁波譜。v電磁波是粒子（電子、原子、分子等）發(fā)生能級躍遷電磁波是粒子（電子、原子、分子等）發(fā)生能級躍遷時產(chǎn)生的，當粒子從較高能級

7、躍遷到較低能級時發(fā)射時產(chǎn)生的，當粒子從較高能級躍遷到較低能級時發(fā)射電磁波；反之，吸收電磁波。電磁波；反之，吸收電磁波。v不同的粒子，發(fā)生不同的能級躍遷，產(chǎn)生不同能量，不同的粒子，發(fā)生不同的能級躍遷，產(chǎn)生不同能量，也就是不同波長的電磁波。也就是不同波長的電磁波。電磁波譜的劃分電磁波譜的劃分在電磁波譜中，波長最長的是無線電波，無線電波根據(jù)電磁波譜中，波長最長的是無線電波，無線電波根據(jù)波長不同又分為長波、中波、短波、超短波，其次是波長不同又分為長波、中波、短波、超短波，其次是微波、紅外線、可見光、紫外線，再次是微波、紅外線、可見光、紫外線，再次是X X射線，波射線，波長最短的是長最短的是 射線，見下

8、圖：射線，見下圖：10-6 m1nm0.38 m 0.76 m 3 m6 m15 m 1mm1m 射線射線X X 射線射線紫外線紫外線可見光可見光近紅外近紅外中紅外中紅外遠紅外遠紅外超遠紅外超遠紅外微波微波無線電波無線電波1mm=1000 m；1m=1000nm電磁波譜的劃分電磁波譜的劃分電磁波譜的劃分電磁波譜的劃分紫外波段紫外波段0.01 - 0.38 m可見光波段可見光波段0.38 - 0.76 m 紫色光紫色光 0.38 - 0.43 m 藍色光藍色光 0.43 - 0.47 m 青色光青色光 0.47 - 0.50 m 綠色光綠色光 0.50 - 0.56 m 黃色光黃色光 0.56

9、- 0.59 m 橙橙 色光色光 0.59 - 0.62 m 紅色光紅色光 0.62 - 0.76 m近紅外（攝影紅外）波段近紅外（攝影紅外）波段0.76 - 1.2 m近紅外（反射紅外）波段近紅外（反射紅外）波段0.76 - 3.0 m中紅外波段（熱紅外）中紅外波段（熱紅外）3.0 6.0 m電磁波譜的劃分電磁波譜的劃分遠紅外波段（熱紅外）遠紅外波段（熱紅外）6.0 15.0 m超遠紅外波段超遠紅外波段15.0 - 1000 m微波波段微波波段1.0mm 1m 毫米波毫米波1.0 - 10 mm 厘米波厘米波1.0 - 10 cm 分米波分米波0.1 1.0 m各譜段的特性各譜段的特性在真空

10、中具有相同的傳播速度，在真空中具有相同的傳播速度，c c3.03.0* *10108 8m/s m/s 遵守相同的反射、折射、干涉、衍射及偏振定律遵守相同的反射、折射、干涉、衍射及偏振定律v波長波長 0.01-0.38 m，屬于太陽輻射的范疇，屬于太陽輻射的范疇 。v波長小于波長小于0.28 m的紫外線，被臭氧層及其它成份吸收。的紫外線，被臭氧層及其它成份吸收。v只有波長只有波長0.28-0.38的紫外線，能部分穿過大氣層，但散射的紫外線，能部分穿過大氣層，但散射嚴重，只有部分投射到地面，并使感光材料感應，可作為嚴重，只有部分投射到地面，并使感光材料感應，可作為遙感工作波段，稱為遙感工作波段，

11、稱為攝影紫外攝影紫外。主要用于探測碳酸鹽分布。主要用于探測碳酸鹽分布和監(jiān)測水面油污。和監(jiān)測水面油污。v碳酸鹽巖在碳酸鹽巖在0.4 m 以下的短波區(qū)對紫外線的反射比其它類以下的短波區(qū)對紫外線的反射比其它類型的巖石強，水面油膜比周圍水面對紫外反射強烈。型的巖石強，水面油膜比周圍水面對紫外反射強烈。v空中探測高度大致在空中探測高度大致在2000m以下，不適宜高空遙感。以下，不適宜高空遙感。紫外波段的特性紫外波段的特性v波長波長0.38-0.76 m m； v人眼可見，由紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七色光組成；人眼可見，由紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七色光組成；v在太陽輻射能中所占比例高，能透過大氣層；地

12、面物體對在太陽輻射能中所占比例高，能透過大氣層；地面物體對七色光多具有其特征的反射和吸收特性，故信息量最大，七色光多具有其特征的反射和吸收特性，故信息量最大，是鑒別物質(zhì)特征的主要波段；是鑒別物質(zhì)特征的主要波段；v遙感中可以用光學攝影、掃描等各種方式成像，可全色，遙感中可以用光學攝影、掃描等各種方式成像，可全色，可分波段，是遙感最常用的波段?？煞植ǘ?，是遙感最常用的波段。v可見光波段的遙感技術(shù)最成熟，但仍然有很大潛力。當前可見光波段的遙感技術(shù)最成熟，但仍然有很大潛力。當前分辨能力最好的遙感資料，仍然是在可見光波段內(nèi)。分辨能力最好的遙感資料，仍然是在可見光波段內(nèi)?？梢姽獠ǘ蔚奶匦钥梢姽獠ǘ蔚奶匦詖

13、波長波長0.76-1000 m m ?？煞譃榻t外波段（?？煞譃榻t外波段（0.76-3），），中紅外（中紅外（3-6），遠紅外（），遠紅外（6-15）和超遠紅外（）和超遠紅外（15-1000）v近紅外波段近紅外波段是地表層反射太陽的紅外輻射，故又稱是地表層反射太陽的紅外輻射，故又稱反射紅外反射紅外。v其中靠近可見光紅光的其中靠近可見光紅光的0.76-1.2波段可使膠片感光，波段可使膠片感光，故又稱故又稱攝影紅外攝影紅外。紅外波段的特性紅外波段的特性v中、遠紅外中、遠紅外是地表物體發(fā)射的紅外線，有熱感，故稱是地表物體發(fā)射的紅外線，有熱感，故稱熱紅外熱紅外。熱紅外只能用掃描方式，經(jīng)過光電信號的轉(zhuǎn)

14、。熱紅外只能用掃描方式，經(jīng)過光電信號的轉(zhuǎn)換才能成像。換才能成像。v超遠紅外超遠紅外：15.015.01000 1000 m m，多被大氣吸收，遙感探測多被大氣吸收，遙感探測器一般無法探測。器一般無法探測。v紅外遙感采用熱感應方式探測地物本身的輻射（熱污紅外遙感采用熱感應方式探測地物本身的輻射（熱污染、火山、森林火災等），可以全天時遙感，是一個染、火山、森林火災等），可以全天時遙感，是一個很有發(fā)展?jié)摿Φ倪b感波段。很有發(fā)展?jié)摿Φ倪b感波段。紅外波段的特性紅外波段的特性v波長波長1mm-1m?？煞譃楹撩撞ǎ?。可分為毫米波（1-10mm）、厘米波）、厘米波（1-10cm）和分米波（）和分米波（1-10d

15、m）。）。v微波的特點是能穿透云霧和一定厚度的植被、冰層和微波的特點是能穿透云霧和一定厚度的植被、冰層和土壤，可獲得其它波段無法獲得的信息；土壤，可獲得其它波段無法獲得的信息；v具有全天候的工作能力；具有全天候的工作能力；v可以主動和被動方式成像?？梢灾鲃雍捅粍臃绞匠上?。v因此在遙感技術(shù)上是很有潛力的一個波段因此在遙感技術(shù)上是很有潛力的一個波段微波波段的特性微波波段的特性一、電磁輻射原理一、電磁輻射原理v電磁輻射：電磁輻射：電磁波能量的傳遞過程（包電磁波能量的傳遞過程（包括輻射、吸收、反射和透射等現(xiàn)象）。括輻射、吸收、反射和透射等現(xiàn)象）。v熱輻射：熱輻射：自然界中一切物體。當溫度高于絕對零自然

16、界中一切物體。當溫度高于絕對零度（度（-273-273）時，都會不斷向四周空間輻射電磁）時，都會不斷向四周空間輻射電磁波，這種由物體內(nèi)部粒子熱運動所引起的電磁輻波，這種由物體內(nèi)部粒子熱運動所引起的電磁輻射稱為熱輻射。射稱為熱輻射。v熱輻射能量的大小及波長熱輻射能量的大小及波長 分布取決于物體本身分布取決于物體本身的溫度的溫度T T。v地物發(fā)射電磁輻射的能力用地物發(fā)射電磁輻射的能力用發(fā)射率發(fā)射率 （見后）（見后）來來表示。地物的發(fā)射率以表示。地物的發(fā)射率以黑體黑體輻射作為基準。輻射作為基準。v吸收系數(shù)吸收系數(shù)：物體吸收能量與入射總能量之比。：物體吸收能量與入射總能量之比。入射總能量吸收能量),(

17、Tv黑體：黑體：“絕對黑體絕對黑體”的簡稱，是一個理想的輻射的簡稱，是一個理想的輻射體，指在任何溫度和波長條件下的電磁輻射的吸體，指在任何溫度和波長條件下的電磁輻射的吸收系數(shù)恒等于收系數(shù)恒等于1 1（100100）的物體）的物體。v黑體輻射：黑體輻射：黑體的熱輻射稱為黑體輻射。黑體的熱輻射稱為黑體輻射。v絕對白體（白體絕對白體（白體) )：吸收系數(shù)吸收系數(shù)恒等于恒等于0 0的物體的物體v黑體是一種具有最大輻射能力的物體；白體是具黑體是一種具有最大輻射能力的物體；白體是具有最大反射能力的物體。有最大反射能力的物體?，F(xiàn)實中并不存在絕對黑體，黑體模型的現(xiàn)實中并不存在絕對黑體，黑體模型的基本結(jié)構(gòu)為能保

18、持恒定溫度的空腔。它基本結(jié)構(gòu)為能保持恒定溫度的空腔。它能夠全部吸收進入腔體內(nèi)的各種波長的能夠全部吸收進入腔體內(nèi)的各種波長的電磁輻射，又能電磁輻射，又能100100的發(fā)射某一波長的的發(fā)射某一波長的輻射。輻射。v灰體灰體：0 0 1 1，不隨波長而變不隨波長而變化?；選擇性輻射體：選擇性輻射體： 0 0 1 1，隨隨波長而變化。波長而變化。v輻射能量（輻射能量（W）：）：電磁輻射的能量，單位電磁輻射的能量，單位J。v輻射通量（輻射通量（）：）：單位時間內(nèi)通過某一面積的單位時間內(nèi)通過某一面積的輻射能量輻射能量,=dW/dt，單位，單位W。輻射通量是波長。輻射通量是波長的函數(shù)，總輻射通量是各譜段輻

19、射通量之和或的函數(shù)，總輻射通量是各譜段輻射通量之和或積分值積分值。v輻射通量密度（輻射通量密度（E）：）：單位時間內(nèi)通過單位面單位時間內(nèi)通過單位面積的輻射能量，積的輻射能量，E=d/dS，單位，單位W/M2，S為面為面積。積。v輻照度（輻照度（I）：）：被輻射的物體表面單位面積上的被輻射的物體表面單位面積上的輻射通量，單位輻射通量，單位W/M2 。v輻射出射度（輻射出射度（M）：）：輻射源物體表面單位面積輻射源物體表面單位面積上的輻射通量，單位上的輻射通量，單位W/M2 。v輻照度（輻照度（I）與輻射出射度（）與輻射出射度（M）都是輻射通量）都是輻射通量密度（密度（E）的概念）的概念,不過，不

20、過，I為物體接收的輻射，為物體接收的輻射，M為物體發(fā)出的輻射，它們都與波長有關(guān)。為物體發(fā)出的輻射，它們都與波長有關(guān)。v絕對黑體在波長為絕對黑體在波長為 ，絕對溫度為，絕對溫度為T T時的輻射通量密度時的輻射通量密度E E0 0( ( ,T),T)為：為：20521( , )1hcKhcEe 式中：式中：C3 1010 cm /秒，光速；秒，光速；h6.6256 10-34瓦瓦.秒秒2，普朗克常數(shù)；普朗克常數(shù)；K1.38 10-23瓦瓦.秒秒/K，玻爾茲曼常數(shù)；，玻爾茲曼常數(shù)； 波長；波長；T絕對溫度；絕對溫度；普朗克公式表示出了黑體輻射通量密度與溫普朗克公式表示出了黑體輻射通量密度與溫度的關(guān)系

21、及按波長分布的情況。反映黑體度的關(guān)系及按波長分布的情況。反映黑體輻射的三個特性：輻射的三個特性：v輻射通量密度隨波長連續(xù)變化，溫度一定輻射通量密度隨波長連續(xù)變化，溫度一定時，輻射通量密度隨波長變化的曲線只有時，輻射通量密度隨波長變化的曲線只有一個最大值一個最大值v溫度越高，輻射通量密度也越大，不同溫溫度越高，輻射通量密度也越大，不同溫度下的曲線不相交。度下的曲線不相交。v隨著溫度的升高，輻射最大值所對應的波隨著溫度的升高，輻射最大值所對應的波長向短波方向移動長向短波方向移動E E0 06000K3000K1000K200K將普朗克公式對波長將普朗克公式對波長 積分得：積分得：4000),()(

22、deE式中：式中： 0(T) 絕對溫度時，黑體單位時間和單位面積絕對溫度時，黑體單位時間和單位面積上發(fā)出的總輻射能；上發(fā)出的總輻射能；428/10)00029. 06697. 5(KmW為史蒂芬為史蒂芬玻爾茲曼常數(shù)；玻爾茲曼常數(shù)；T絕對溫度。絕對溫度。由上式可見（由上式可見（在遙感技術(shù)上的意義在遙感技術(shù)上的意義）：v絕對黑體表面上，單位面積發(fā)出的總輻射能絕對黑體表面上，單位面積發(fā)出的總輻射能與絕對溫度的四次方成正比，對于一般物體與絕對溫度的四次方成正比，對于一般物體,可用上式概略推算出總輻射能與絕對溫度的可用上式概略推算出總輻射能與絕對溫度的關(guān)系。關(guān)系。v黑體總輻射通量密度與溫度的四次方成正比

23、，黑體總輻射通量密度與溫度的四次方成正比，因而隨溫度的增加迅速增大因而隨溫度的增加迅速增大紅外測溫的紅外測溫的理論依據(jù)理論依據(jù)。v對普朗克公式對波長對普朗克公式對波長 微分后求極大值，即得出黑體最微分后求極大值，即得出黑體最大輻射能所對應的波長（大輻射能所對應的波長（ m）及其絕對溫度（）及其絕對溫度（T）的）的關(guān)系式為關(guān)系式為:bmKcmb2897.0上式說明（在遙感技術(shù)上的意義）上式說明（在遙感技術(shù)上的意義） ：v黑體的絕對溫度增高時，它輻射能最大的波段黑體的絕對溫度增高時，它輻射能最大的波段向短波方向移動。據(jù)此可對特定的目標選擇紅向短波方向移動。據(jù)此可對特定的目標選擇紅外遙感的最佳波段。

24、外遙感的最佳波段。又稱又稱“”，是指地物的輻射出射度（即，是指地物的輻射出射度（即地物單位面積發(fā)出的輻射通量）地物單位面積發(fā)出的輻射通量）M與同溫度黑體的輻射出射與同溫度黑體的輻射出射度（即黑體單位面積發(fā)出的輻射通量）度（即黑體單位面積發(fā)出的輻射通量）M0的比值的比值 。 M / M0 地物的發(fā)射率與地物的性質(zhì)、表面狀況（粗糙度、顏色等）地物的發(fā)射率與地物的性質(zhì)、表面狀況（粗糙度、顏色等）有關(guān)，且是溫度和波長的函數(shù)。有關(guān)，且是溫度和波長的函數(shù)。a、同一溫度表面粗糙或顏色較深的，發(fā)射率較高；、同一溫度表面粗糙或顏色較深的，發(fā)射率較高；b、不同溫、不同溫度的同一地物，有不同的發(fā)射率；度的同一地物，

25、有不同的發(fā)射率；c、發(fā)射率與波長有關(guān)。、發(fā)射率與波長有關(guān)。任何物體在任一給定的溫度和波長條件下，任何物體在任一給定的溫度和波長條件下，它的輻射通量密度它的輻射通量密度E和吸收系數(shù)和吸收系數(shù) 之比是一個常數(shù)，并且之比是一個常數(shù)，并且等于同一溫度波長下，絕對黑體的輻射通量密度等于同一溫度波長下，絕對黑體的輻射通量密度E0 。),(),(),(0EE),(),(aT由此可見：任何物體在給定溫度條件下，在某一波長處的發(fā)由此可見：任何物體在給定溫度條件下，在某一波長處的發(fā)射系數(shù)數(shù)值上等于相同條件下的吸收系數(shù)。因此，射系數(shù)數(shù)值上等于相同條件下的吸收系數(shù)。因此，一個好的一個好的吸收體也是一個好的發(fā)射體。吸收

26、體也是一個好的發(fā)射體。因為因為E和和M是一個概念，則有：是一個概念，則有：在一在一定溫度下的物體，如它對某一波長的輻射定溫度下的物體，如它對某一波長的輻射有強吸收，則發(fā)射這一波長的能力也強，有強吸收，則發(fā)射這一波長的能力也強，反之亦然。如不吸收某種波長的輻射，則反之亦然。如不吸收某種波長的輻射，則亦不發(fā)射這種波長的輻射。亦不發(fā)射這種波長的輻射。二、電磁輻射源二、電磁輻射源v 自然輻射源（自然輻射源（太陽、地球）太陽、地球）v 人工輻射源人工輻射源自然輻射源自然輻射源v自然輻射源主要包括太陽輻射和地物的自然輻射源主要包括太陽輻射和地物的熱輻射。熱輻射。v太陽輻射太陽輻射是被動遙感中可見光和近紅外

27、是被動遙感中可見光和近紅外遙感最主要的輻射源。遙感最主要的輻射源。v地球是地學遙感探測的對象，又是目前地球是地學遙感探測的對象，又是目前中、遠紅外遙感的主要輻射源。中、遠紅外遙感的主要輻射源。自然輻射源自然輻射源太陽太陽v太陽是地球環(huán)境中最強大的天然電磁輻射源太陽是地球環(huán)境中最強大的天然電磁輻射源 ，是，是被動遙感中可見光和近紅外遙感最主要的輻射源。被動遙感中可見光和近紅外遙感最主要的輻射源。v太陽是一個表面溫度約太陽是一個表面溫度約6000K的熾熱發(fā)光球體。的熾熱發(fā)光球體。v太陽是地球上除核能外一切有用能量的源泉。太陽是地球上除核能外一切有用能量的源泉。v地球距太陽地球距太陽1.5億億KM，

28、太陽輻射能經(jīng)，太陽輻射能經(jīng)500秒方到達秒方到達地球，地球接收太陽輻射能約二十二億分之一。地球，地球接收太陽輻射能約二十二億分之一。v太陽輻射是一種十分復雜的連續(xù)電波光譜，從波長太陽輻射是一種十分復雜的連續(xù)電波光譜，從波長10-4 m或更短的或更短的X射線延伸到大于射線延伸到大于10m的無線電波。的無線電波。總能量用太陽常數(shù)表示總能量用太陽常數(shù)表示v太陽常數(shù)太陽常數(shù)：指在不受大氣影響的情況下，距太陽一：指在不受大氣影響的情況下，距太陽一個天文單位（通常指日個天文單位（通常指日地平均距離處，約地平均距離處，約1.4961.496 10108 8kmkm）處，垂直于太陽入射方向上，單位）處，垂直于

29、太陽入射方向上，單位面積單位時間內(nèi)所接收到的所有波段的太陽輻射總面積單位時間內(nèi)所接收到的所有波段的太陽輻射總能量：能量：I I=135.3=135.3毫瓦毫瓦/ /厘米厘米2 2=1352w/m=1352w/m2 2v可以認為太陽常數(shù)是在大氣層頂部接收到的太陽輻可以認為太陽常數(shù)是在大氣層頂部接收到的太陽輻射能量。射能量。v太陽輻射的各種電磁波稱為太陽輻射的各種電磁波稱為太陽光譜。太陽光譜。v太陽輻射的光譜是連續(xù)光譜，且輻射特性太陽輻射的光譜是連續(xù)光譜，且輻射特性近似于溫度為近似于溫度為5900K5900K的絕對黑體輻射。的絕對黑體輻射。v由于太陽輻射的大部分能量集中在可見光由于太陽輻射的大部分

30、能量集中在可見光波段，所以稱為波段，所以稱為短波輻射短波輻射。v太陽輻射能太陽輻射能主要集中在主要集中在0.30.33 3 m波波段段。v最大輻射對最大輻射對應的波長約應的波長約為為0.480.48 m。0太陽輻射能量的組成太陽輻射能量的組成波長波長/ m 波段波段能量能量(%)波長波長/ m 波段波段能量能量(%)1000 微波0.380.76 可見光43.5v太陽輻射從近紫外到中紅外（太陽輻射從近紫外到中紅外（0.31-5.6 m）這）這一波段區(qū)間能量最集中，且相對最穩(wěn)定，太陽一波段區(qū)間能量最集中，且相對最穩(wěn)定，太陽強度變化小。強度變化小。v在其他波段，如在其他波段，如X X射線、射線、

31、射線、遠紫外及微射線、遠紫外及微波波段，盡管它們的能量加起來不到波波段，盡管它們的能量加起來不到1%1%，可是，可是卻變化很大，特別是太陽活動劇烈，如黑子和卻變化很大，特別是太陽活動劇烈，如黑子和耀斑爆發(fā)，其強度有劇烈增長。耀斑爆發(fā)，其強度有劇烈增長。太陽輻射在大氣中的損耗太陽輻射在大氣中的損耗大氣及其它成份反射：30%大氣吸收：17%大氣散射：22%到達地面: 31%地 球太陽大氣層自然輻射源自然輻射源地球地球v 地球電磁輻射的特性地球電磁輻射的特性v 與太陽輻射的相互作用與太陽輻射的相互作用對象對象輻射源輻射源v地球輻射曲線與太地球輻射曲線與太陽輻射曲線在陽輻射曲線在5.5 5.5 m處相

32、交，處相交，3 3 m處處地球輻射減弱至接地球輻射減弱至接近于近于0 0，6 6 m處，太處，太陽輻射減至接近于陽輻射減至接近于0 0。與太陽輻射相互作用與太陽輻射相互作用v波長波長0.3-3 m，即紫外、可見光和近紅外波段，即紫外、可見光和近紅外波段，地表主要的輻射是反射太陽輻射，地球自身的地表主要的輻射是反射太陽輻射，地球自身的輻射幾乎可以忽略不計。輻射幾乎可以忽略不計。v波長波長3-6 m中紅外波段，太陽與地球輻射均不中紅外波段，太陽與地球輻射均不能忽略。能忽略。進行該波段的紅外遙感時，常選擇在進行該波段的紅外遙感時，常選擇在清晨時分，以減少太陽輻射影響清晨時分，以減少太陽輻射影響。v波

33、長波長 6 m的熱紅外波段，主要是地表物體自身的熱紅外波段，主要是地表物體自身的熱輻射，太陽輻射的影響幾乎可以忽略不計。的熱輻射，太陽輻射的影響幾乎可以忽略不計。人工輻射源人工輻射源v人工輻射源：人工輻射源：指能人為發(fā)射具有一定波長指能人為發(fā)射具有一定波長的電磁波束的發(fā)射裝置。目前主要有的電磁波束的發(fā)射裝置。目前主要有微波微波輻射源輻射源和和激光輻射源激光輻射源。v主動式遙感采用人工輻射源。工作時向地主動式遙感采用人工輻射源。工作時向地表發(fā)射電磁波束而接收其反射回波，并據(jù)表發(fā)射電磁波束而接收其反射回波，并據(jù)其反射信號強弱探知地物性質(zhì)或測距。又其反射信號強弱探知地物性質(zhì)或測距。又稱稱雷達探測雷達

34、探測。v雷達又可以分為雷達又可以分為微波雷達微波雷達和和激光雷達激光雷達。人工輻射源人工輻射源微波輻射源微波輻射源微波遙感中微波遙感中常用的波段常用的波段為為0.830cm，其探測波段其探測波段與相應頻率與相應頻率如表：如表：波段名稱波段名稱頻率頻率(10MHz)波長波長 (cm)PLSCXKuKKaQVW0.225 0.390.39 1.551.55 3.93.9 5.755.75 10.910.9 1818 26.526.5 4040 4646 5656 100133 76.976.9 19.419.4 7.697.69 5.215.21 2.752.75 1.671.67 1.131.1

35、3 0.830.83 0.630.63 0.530.53 0.3微波遙感特點微波遙感特點v微波與無線電波相比，頻率高，可用頻帶寬，信息容量微波與無線電波相比，頻率高，可用頻帶寬，信息容量大。大。v微波具有似光性，即傳播特性與光相似。微波具有似光性，即傳播特性與光相似。v微波遙感具有全天候全天時探測能力。（主動式傳感器不微波遙感具有全天候全天時探測能力。（主動式傳感器不依靠太陽輻射；波長長，受大氣干擾?。?。依靠太陽輻射；波長長，受大氣干擾?。微波對某些物質(zhì)具有一定的穿透能力，如植被、冰、雪、微波對某些物質(zhì)具有一定的穿透能力，如植被、冰、雪、土壤。土壤。v某些物質(zhì)的光譜在微波波段有較大的差異，

36、因此一些物體某些物質(zhì)的光譜在微波波段有較大的差異，因此一些物體在微波遙感中容易區(qū)別。在微波遙感中容易區(qū)別。人工輻射源人工輻射源激光輻射源激光輻射源 m mv太陽輻射或地面輻射經(jīng)過大氣層時，會受到太陽輻射或地面輻射經(jīng)過大氣層時，會受到大氣的反射、吸收和散射作用而發(fā)生衰減。大氣的反射、吸收和散射作用而發(fā)生衰減。v不同波長的電磁波所受的衰減作用輕重不不同波長的電磁波所受的衰減作用輕重不同，即不同波長的電磁波在大氣中的透射率同，即不同波長的電磁波在大氣中的透射率不同。不同。傳感器接收地物對太陽輻射反射的過程受到兩次衰減：一是傳感器接收地物對太陽輻射反射的過程受到兩次衰減：一是太陽輻射從大氣外界通過傾斜

37、路徑到達地面；二是到達地面太陽輻射從大氣外界通過傾斜路徑到達地面；二是到達地面的太陽輻射經(jīng)過地物的反射，垂直向上又一次經(jīng)過大氣。的太陽輻射經(jīng)過地物的反射，垂直向上又一次經(jīng)過大氣。太陽高度角傳感器大氣層頂部太陽輻照度E（）()地面反射率z()天頂透過率LA傳感器探測到的散射輻射LS地面反射輻射地面()斜程透過率R()傳感器的濾光片的作用大氣的層次和成份大氣的層次和成份v大氣層次大氣層次v大氣成份大氣成份大氣層次大氣層次地球外圍的大氣圈并沒有一個確切的界限，只是離地面越地球外圍的大氣圈并沒有一個確切的界限，只是離地面越高，空氣逐漸變得越稀薄。大氣在垂直方向的分層如下：高，空氣逐漸變得越稀薄。大氣在

38、垂直方向的分層如下：v對流層：對流層：頂部平均距地面頂部平均距地面20km以內(nèi)，集中了大氣質(zhì)量的以內(nèi)，集中了大氣質(zhì)量的3/4 4，層內(nèi)大氣活動活躍，經(jīng)常發(fā)生氣象變化，是航空遙感的主層內(nèi)大氣活動活躍，經(jīng)常發(fā)生氣象變化，是航空遙感的主要工作區(qū)。要工作區(qū)。v平流層：平流層：頂部平均位于距地面頂部平均位于距地面50km處，無垂直對流，由于處，無垂直對流，由于存在臭氧層，吸收紫外線而升溫。存在臭氧層，吸收紫外線而升溫。v中層：中層：頂部平均位于距地面頂部平均位于距地面80km處，氣溫隨高度增加而遞處，氣溫隨高度增加而遞減，大致在減，大致在80km處氣溫降到最低，約處氣溫降到最低，約170K，是整個大氣層

39、，是整個大氣層的最低氣溫的最低氣溫。也有將平流層和中層合稱為平流層。也有將平流層和中層合稱為平流層。大氣層次大氣層次v熱層（也叫增溫層）：熱層（也叫增溫層）：頂部平均位于距地面頂部平均位于距地面800km處，處，層內(nèi)氣溫隨高度增加而急劇遞增，在層內(nèi)氣溫隨高度增加而急劇遞增，在300km的高度上，的高度上，溫度達到溫度達到1000C以上，該層對遙感使用的可見光、以上，該層對遙感使用的可見光、紅外直至微波波段的影響較小，大氣十分稀薄，處于紅外直至微波波段的影響較小，大氣十分稀薄，處于電離狀態(tài)，又叫電離狀態(tài)，又叫電離層電離層，是衛(wèi)星遙感的主要空間。，是衛(wèi)星遙感的主要空間。v大氣外層：大氣外層：該層距

40、離地面該層距離地面800km以上，空氣極為稀薄，以上，空氣極為稀薄，不斷向星際空間散逸，該層對衛(wèi)星運行基本沒有影響，不斷向星際空間散逸，該層對衛(wèi)星運行基本沒有影響，又稱又稱散逸層散逸層。對電磁輻射傳輸有顯著影響的主要是對流層和平流層。對電磁輻射傳輸有顯著影響的主要是對流層和平流層。v地球大氣由多種氣體、固態(tài)及液態(tài)懸浮微粒組地球大氣由多種氣體、固態(tài)及液態(tài)懸浮微粒組成。成。v主要氣體包括主要氣體包括N2、O2、H2O、CO、CO2、N2O、CH4及及O3等；等；v大氣中的懸浮微粒包括塵埃、冰晶、水滴等，大氣中的懸浮微粒包括塵埃、冰晶、水滴等，直徑約為直徑約為0.01-30 m，這些懸浮物通稱為，這

41、些懸浮物通稱為氣溶氣溶膠粒子膠粒子，形成霾、霧、云。，形成霾、霧、云。大氣成份大氣成份v在紫外在紫外微波之間，具明顯吸收作用的主要是微波之間，具明顯吸收作用的主要是O3、O2、CO2和和H20；此外；此外N2O、CH4對電磁輻射也有吸收，多種對電磁輻射也有吸收，多種成份對電磁波有不同的吸收能力，從而形成相應的吸收成份對電磁波有不同的吸收能力，從而形成相應的吸收帶。帶。v氧（氧（O2）：）：大氣中氧氣含量約占大氣中氧氣含量約占21，它主要吸收小于，它主要吸收小于0.2 m的太陽輻射能量，在波長的太陽輻射能量，在波長0.155 m吸收最強，在吸收最強，在0.6 m和和0.76 m附近，各有一個窄吸

42、收帶，吸收能力較附近，各有一個窄吸收帶，吸收能力較弱。弱。v臭氧（臭氧（O3）：）：大氣中含量很少，只占大氣中含量很少，只占0.01-0.1，但對太，但對太陽輻射能量吸收很強，有兩個吸收帶：一個為波長陽輻射能量吸收很強，有兩個吸收帶：一個為波長0.20.36 m強吸收帶，另一個為強吸收帶，另一個為0.6 m附近的吸收帶。主要附近的吸收帶。主要分布在分布在30km高度附近，因此對小于高度附近，因此對小于10km的航空遙感影的航空遙感影響不大，而主要影響航天遙感。響不大，而主要影響航天遙感。v水（水（H2O）：）：是吸收太陽輻射能量最強的介質(zhì)，主要吸是吸收太陽輻射能量最強的介質(zhì)，主要吸收帶位于紅外

43、和可見光的紅光波段，其中紅外部分吸收收帶位于紅外和可見光的紅光波段，其中紅外部分吸收最強。在最強。在0.50.9 m有四個窄吸收帶，在有四個窄吸收帶，在0.952.85 m有五個寬吸收帶，在有五個寬吸收帶，在6.25 m附近有一個強吸收帶。因此附近有一個強吸收帶。因此水氣對紅外遙感有很大影響。液態(tài)水的吸收比水氣吸收水氣對紅外遙感有很大影響。液態(tài)水的吸收比水氣吸收更強，但主要在長波方面。更強，但主要在長波方面。vCO2：大氣中含量很少，占大氣中含量很少，占0.3%，吸收帶主要在，吸收帶主要在紅外區(qū)內(nèi)，在紅外區(qū)內(nèi)，在1.352.85 m有有3個寬的弱吸收個寬的弱吸收帶，在帶，在2.7 m、4.3

44、m與與14.5 m為強吸收帶。為強吸收帶。對太陽輻射的吸收可忽略不記對太陽輻射的吸收可忽略不記。v塵埃：塵埃：對太陽輻射有一定的吸收作用，但吸收量對太陽輻射有一定的吸收作用，但吸收量很少。當有沙暴、煙霧和火山爆發(fā)發(fā)生時，大很少。當有沙暴、煙霧和火山爆發(fā)發(fā)生時，大氣中的塵埃急劇增加，這時，它的吸收作用才氣中的塵埃急劇增加，這時，它的吸收作用才比較明顯。比較明顯。 v大氣散射概念大氣散射概念v瑞利散射瑞利散射v米氏散射米氏散射v無選擇性散射無選擇性散射大氣散射概念大氣散射概念v大氣散射大氣散射：電磁波在傳播的路徑上遇到原子、分子或氣溶：電磁波在傳播的路徑上遇到原子、分子或氣溶膠等小微粒時，會改變傳

45、播方向，向各個方向散開，這種膠等小微粒時，會改變傳播方向，向各個方向散開，這種現(xiàn)象稱為散射?，F(xiàn)象稱為散射。v散射現(xiàn)象的實質(zhì)是電磁波在傳輸過程中遇到大氣微粒而產(chǎn)散射現(xiàn)象的實質(zhì)是電磁波在傳輸過程中遇到大氣微粒而產(chǎn)生的一種衍射現(xiàn)象，因此，這種現(xiàn)象只有當大氣中的分子生的一種衍射現(xiàn)象，因此，這種現(xiàn)象只有當大氣中的分子或其他微粒的直徑小于或相當于輻射波長時才發(fā)生或其他微粒的直徑小于或相當于輻射波長時才發(fā)生。v散射主要集中在太陽輻射能量較強的可見光區(qū)，所以散射主要集中在太陽輻射能量較強的可見光區(qū)，所以散射散射是造成太陽輻射衰減的主要原因是造成太陽輻射衰減的主要原因。大氣散射概念大氣散射概念v散射的性質(zhì)和強度

46、取決于微粒的半徑散射的性質(zhì)和強度取決于微粒的半徑r與電磁波長與電磁波長 兩兩者之間的關(guān)系。者之間的關(guān)系。v散射強度可用散射系數(shù)（散射強度可用散射系數(shù)（ ）表示，散射系數(shù)與電磁波）表示，散射系數(shù)與電磁波波長的關(guān)系如下：波長的關(guān)系如下： 1/ 式中：式中： 為波長的指數(shù)，它由大氣微粒直徑大?。椴ㄩL的指數(shù)，它由大氣微粒直徑大?。╠）與波長的關(guān)系決定。與波長的關(guān)系決定。v根據(jù)輻射的電磁波波長與微粒直徑的大小的關(guān)系，散根據(jù)輻射的電磁波波長與微粒直徑的大小的關(guān)系，散射分三種情況：射分三種情況：瑞利散射瑞利散射、米氏散射米氏散射、非（無）選擇非（無）選擇性散射性散射。v瑞利散射：瑞利散射：當微粒的直徑當微

47、粒的直徑 d 比輻射波長比輻射波長 小得多時，此時散小得多時，此時散射為瑞利散射。此時，射為瑞利散射。此時， 4， 1/ 4，v主要是由大氣分子對可見光的散射引起的，所以也叫分子散主要是由大氣分子對可見光的散射引起的，所以也叫分子散射。射。v由于散射系數(shù)與波長的四次方成反比，當由于散射系數(shù)與波長的四次方成反比，當 1 m時，瑞利散時，瑞利散射可以忽略不計，因此，紅外、微波可以不考慮瑞利散射的射可以忽略不計，因此，紅外、微波可以不考慮瑞利散射的影響。影響。v但是對于可見光來說，由于波長較短，瑞利散射影響較大。但是對于可見光來說，由于波長較短，瑞利散射影響較大。為什么天空是藍色的？為什么朝霞和夕陽

48、都偏橘紅色？為什么天空是藍色的？為什么朝霞和夕陽都偏橘紅色？大氣散射大氣散射瑞利散射瑞利散射 v米氏散射：米氏散射：微粒半徑與波長接近時，微粒半徑與波長接近時，取取 2 2， 1/1/ 2 2，稱米氏散射。稱米氏散射。v散射主要由大氣中的煙塵、氣溶膠、小水滴等引起，米氏散射主要由大氣中的煙塵、氣溶膠、小水滴等引起，米氏散射的方向性明顯，在光線向前方向比向后方向更強。散射的方向性明顯，在光線向前方向比向后方向更強。v如云霧的粒子大小與紅外線（如云霧的粒子大小與紅外線（0.76-15 m ）的波長接近，）的波長接近，所以主要是米氏散射，因此，潮濕天氣米氏散射影響較所以主要是米氏散射，因此，潮濕天氣

49、米氏散射影響較大。大。大氣散射大氣散射米氏散射米氏散射v非（無）選擇性散射：非（無）選擇性散射：當微粒的直徑比波長大得多時，所當微粒的直徑比波長大得多時，所發(fā)生的散射稱非選擇性散射。此時，發(fā)生的散射稱非選擇性散射。此時， 0， 常數(shù)，散常數(shù)，散射與波長無關(guān)，對任何波長的散射強度相同。射與波長無關(guān)，對任何波長的散射強度相同。v對于近紅外、中紅外也滿足對于近紅外、中紅外也滿足d ，屬非選擇性散射。，屬非選擇性散射。v大氣中的云、霧、煙、塵埃等氣溶膠對太陽輻射常出現(xiàn)這大氣中的云、霧、煙、塵埃等氣溶膠對太陽輻射常出現(xiàn)這種散射，且云、霧對各種波長的可見光散射均相同。種散射，且云、霧對各種波長的可見光散射

50、均相同。為什么云霧看起來是白色的？為什么云霧看起來是白色的？v這種散射使傳感器接收到的數(shù)據(jù)嚴重衰減。這種散射使傳感器接收到的數(shù)據(jù)嚴重衰減。大氣散射大氣散射非選擇性散射非選擇性散射 v散射造成太陽輻射的衰減，但是散射強度遵循的規(guī)律散射造成太陽輻射的衰減，但是散射強度遵循的規(guī)律與波長密切相關(guān)。與波長密切相關(guān)。v在可見光和近紅外波段，瑞利散射是主要的。在可見光和近紅外波段，瑞利散射是主要的。v當波長大于當波長大于1 m時，可忽略瑞利散射的影響。時，可忽略瑞利散射的影響。v米氏散射從近紫外到紅外波段都有影響。米氏散射從近紫外到紅外波段都有影響。v在短波中，瑞利散射和米氏散射相當；但在波長大于在短波中，

51、瑞利散射和米氏散射相當；但在波長大于0.5 m時，米氏散射超過了瑞利散射的影響。時，米氏散射超過了瑞利散射的影響。v大氣層越厚，散射越強。大氣層越厚，散射越強。為什么為什么微波具有穿透云霧的能力微波具有穿透云霧的能力? ?大氣散射對各波段的影響大氣散射對各波段的影響 為太陽高度角為太陽高度角. . v大氣窗口：大氣窗口：指電磁輻射在大氣轉(zhuǎn)輸過程中較少指電磁輻射在大氣轉(zhuǎn)輸過程中較少被反射、吸收和散射的透射率較高的波段。被反射、吸收和散射的透射率較高的波段。v大氣屏障：大氣屏障：有些波段的電磁波在大氣轉(zhuǎn)輸過程有些波段的電磁波在大氣轉(zhuǎn)輸過程中被嚴重反射、吸收和散射，幾乎不能到達地中被嚴重反射、吸收和

52、散射，幾乎不能到達地面，這些波段稱大氣屏障。面，這些波段稱大氣屏障。v遙感中常用的大氣窗口見遙感中常用的大氣窗口見P19P19表表2-12-1。0.3-1.3 m：包括全部可見光、部分紫外和攝影紅外波段。：包括全部可見光、部分紫外和攝影紅外波段。是攝影成像的最佳波段，也是掃描成像的常用波段。是攝影成像的最佳波段，也是掃描成像的常用波段。 應應用范圍廣，如用范圍廣，如Landsat衛(wèi)星的衛(wèi)星的TM的的1-4波段，波段，SPOT衛(wèi)星的衛(wèi)星的HRV波段。波段。屬地物的反射光譜，透射率達屬地物的反射光譜，透射率達90以上。以上。1.5-2.5 m：近紅外波段。：近紅外波段。屬地物反射光譜，只能用光譜屬

53、地物反射光譜，只能用光譜儀和掃描儀記錄地物的電磁波信息，白天強光照射下掃描儀和掃描儀記錄地物的電磁波信息，白天強光照射下掃描成像。在波段成像。在波段(1.5-1.75 m)和波段和波段(2.1-2.4 m)，透射率都，透射率都近近80，如，如TM(1.55-1.75 m)和和(2.08-2.35 m)波段的影像波段的影像可用以探測植物含水量以及云、雪或用于地質(zhì)制圖等?？捎靡蕴綔y植物含水量以及云、雪或用于地質(zhì)制圖等。3.5-5.5 m ：中紅外波段，白天或黑夜都可用，掃描方式：中紅外波段，白天或黑夜都可用，掃描方式成像。該波段除了反射外，地面物體也可以自身發(fā)射熱輻成像。該波段除了反射外，地面物體

54、也可以自身發(fā)射熱輻射能量，如射能量，如NOAA衛(wèi)星的衛(wèi)星的AVHRR傳感器用傳感器用3.55-3.93探測探測海面溫度，獲得晝夜云圖。海面溫度，獲得晝夜云圖。 8-14 m ：遠紅外（熱紅外）波段，屬熱輻射波段范圍內(nèi)，：遠紅外（熱紅外）波段，屬熱輻射波段范圍內(nèi)，采用掃描或紅外輻射計檢測，白天、黑夜都能成像。采用掃描或紅外輻射計檢測，白天、黑夜都能成像。由于由于O3、水汽、水汽、CO2的影響，透射率僅約為的影響，透射率僅約為60-70。0.8-2.5cm ：屬微波段，不受大氣干擾，：屬微波段，不受大氣干擾，透射率可達透射率可達100。采用雷達成像或微波輻射計檢測，可全天候工作。采用雷達成像或微波

55、輻射計檢測，可全天候工作。v自然界任何地物都有其自身特有的電磁輻射規(guī)律，都具自然界任何地物都有其自身特有的電磁輻射規(guī)律，都具有吸收和反射一定波長電磁波（紫外線、可見光、紅外有吸收和反射一定波長電磁波（紫外線、可見光、紅外線和微波）的特性；又都具有發(fā)射某些紅外線、微波的線和微波）的特性；又都具有發(fā)射某些紅外線、微波的特性；少數(shù)地物還具有透射某些波長電磁波的特性。特性；少數(shù)地物還具有透射某些波長電磁波的特性。v各種地物由于組成物質(zhì)的分子、原子性質(zhì)和結(jié)構(gòu)規(guī)模不各種地物由于組成物質(zhì)的分子、原子性質(zhì)和結(jié)構(gòu)規(guī)模不同，因而對不同波長的電磁波的反射、發(fā)射及透射本領(lǐng)同，因而對不同波長的電磁波的反射、發(fā)射及透射本

56、領(lǐng)也有差異。也有差異。v這種地物反射、發(fā)射及透射電磁波的本領(lǐng)隨入射波長改這種地物反射、發(fā)射及透射電磁波的本領(lǐng)隨入射波長改變而改變的特性稱為變而改變的特性稱為地物的光（波）譜特性地物的光（波）譜特性。波譜信息是一切其它遙感信息的基礎(chǔ)。波譜信息是一切其它遙感信息的基礎(chǔ)。入射能量反射能量入射能量透射能量入射能量吸收能量11電磁波從較稀疏的空氣介質(zhì)進入到較緊電磁波從較稀疏的空氣介質(zhì)進入到較緊密的物體介質(zhì)的界面上時，將產(chǎn)生反射。密的物體介質(zhì)的界面上時，將產(chǎn)生反射。v依照界面的平滑程度不同，可分為依照界面的平滑程度不同，可分為和和。v這里所說的界面的平滑程度是相對的，由入射這里所說的界面的平滑程度是相對的

57、，由入射電磁波的波長與界面起伏高度之比來確定。電磁波的波長與界面起伏高度之比來確定。v鏡面反射鏡面反射：界面起伏高度相對入射電磁波波長很小時產(chǎn)生，：界面起伏高度相對入射電磁波波長很小時產(chǎn)生，反射的電磁波具有方向性，即反射角反射的電磁波具有方向性，即反射角= =入射角。入射角。平靜水平靜水面面v漫反射漫反射：界面起伏高度相對入射波波長而言較大（即界面很：界面起伏高度相對入射波波長而言較大（即界面很粗糙）時發(fā)生，電磁波被向各方向均勻反射出去，各方向上粗糙）時發(fā)生，電磁波被向各方向均勻反射出去，各方向上反射的亮度值是一樣的，這樣的界面也叫反射的亮度值是一樣的，這樣的界面也叫朗伯面朗伯面。新鮮新鮮的氧

58、化鎂、硫酸鋇、碳酸鎂表面的氧化鎂、硫酸鋇、碳酸鎂表面v混合反射混合反射：界面起伏界于上述兩種情況之間，即界面起伏高：界面起伏界于上述兩種情況之間，即界面起伏高度相對波長具有中等粗糙度；把入射電磁波向各方向反射出度相對波長具有中等粗糙度；把入射電磁波向各方向反射出去，但不同方向亮度值不同，一般鏡面反射方向輻射亮度較去，但不同方向亮度值不同，一般鏡面反射方向輻射亮度較強，其它方向較弱。強，其它方向較弱。幾種典型地物的波譜特征幾種典型地物的波譜特征v水體的波譜特征水體的波譜特征( (清潔的深水清潔的深水) )v植被的波譜特征植被的波譜特征v土壤的波譜特征土壤的波譜特征v濕地的波譜特征濕地的波譜特征v雪地的波譜特征雪地的波譜特征v沙漠的波譜特征沙漠的波譜特征v反射率在各波段內(nèi)都低（一般在反射率在各波段內(nèi)都低（一般在3%3%左右），在可見光左右），在可見光部分為部分為4-5%4-