第二章電磁輻射與地物光譜特征

1、 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、地物的熱輻射、地物與微波的作用機(jī)理。波長范圍為波長范圍為0.010.010.380.38mm，太陽光譜中，只太陽光譜中，只有有0.30.30.380.38mm波長的光到達(dá)地面，對油污染敏感，但波長的光到達(dá)地面，對油污染敏感，但探測高度在探測高度在2000 2000 m m以下。以下。波長范圍：波長范圍：0.380.380.760.76mm，人眼對可見光有人眼對可見光有敏銳的感覺，是遙感技術(shù)應(yīng)用中的重要波段。敏銳的感覺，是遙感技術(shù)應(yīng)用中的重要波段。波長范圍為波長范圍為0.7

2、60.7610001000mm，根據(jù)性質(zhì)分為近根據(jù)性質(zhì)分為近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外和超遠(yuǎn)紅外。紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外和超遠(yuǎn)紅外。波長范圍為波長范圍為1 1 mmmm1 m1 m，穿透性好，不受云霧的穿透性好，不受云霧的影響影響n太陽輻射到達(dá)地表后，一部分反射，一部分吸收，一部太陽輻射到達(dá)地表后，一部分反射，一部分吸收，一部分透射，即分透射，即： 到達(dá)地面的太陽輻射能量反射能量吸收能量透到達(dá)地面的太陽輻射能量反射能量吸收能量透射能量射能量n地表反射的太陽輻射成為遙感記錄的主要輻射能量。地表反射的太陽輻射成為遙感記錄的主要輻射能量。n一般而言，絕大多數(shù)物體對可見光都不具備透射能力，一般而言，絕大多數(shù)物

3、體對可見光都不具備透射能力，而有些物體如水，對一定波長的電磁波則透射能力較強(qiáng)，而有些物體如水，對一定波長的電磁波則透射能力較強(qiáng)，特別是特別是0. 450. 56m的藍(lán)綠光波段。一般水體的透射深度的藍(lán)綠光波段。一般水體的透射深度可達(dá)可達(dá)1020 m，清澈水體可達(dá)清澈水體可達(dá)100 m的深度。的深度。n地表吸收太陽輻射后具有約地表吸收太陽輻射后具有約300 K的溫度，從而形成自身的溫度，從而形成自身的熱輻射，其峰值波長為的熱輻射，其峰值波長為9.66 m，主要集中在長波，主要集中在長波，即即6 6mm以上的熱紅外區(qū)段。以上的熱紅外區(qū)段。地物在不同波段的反射率是不同的。地物在不同波段的反射率是不同的

4、。反射率是可以測定的。反射率是可以測定的。反射率也與地物的表面顏色、粗糙度和濕度等有關(guān)。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。地物的反射光譜曲線：反射率隨波長變化的曲線。 不論入射方向如何，其反射出來的能量在各個(gè)方向是不論入射方向如何，其反射出來的能量在各個(gè)方向是一致的。一般地物的反射近似漫反射，但各個(gè)方向反射的一致的。一般地物的反射近似漫反射，但各個(gè)方向反射的能量大小不同。能量大小不同。 微波傳感器的波長分辨率比較低，是由于其波長較長，衍射現(xiàn)象顯著的緣故。同時(shí)，觀察精度和取樣速度往往不能協(xié)調(diào)。 這一特性可以用來探測隱藏在林下的地形、地質(zhì)構(gòu)造

5、、軍事這一特性可以用來探測隱藏在林下的地形、地質(zhì)構(gòu)造、軍事目標(biāo)以及埋藏在地下的工程、礦藏、地下水等。目標(biāo)以及埋藏在地下的工程、礦藏、地下水等。 電磁波通過介質(zhì)時(shí)，部分被吸收，強(qiáng)度要衰減。故將電磁波電磁波通過介質(zhì)時(shí)，部分被吸收，強(qiáng)度要衰減。故將電磁波振幅減少振幅減少1/1/e e倍（倍（37%37%）的穿透深度定義為趨膚深度）的穿透深度定義為趨膚深度H H: : H H=(5.3=(5.31010-3-31/21/2)/)/式中：式中：為地物的介電常數(shù)；為地物的介電常數(shù)；為地物的導(dǎo)電率。為地物的導(dǎo)電率。 微波對于海水特別敏感，其波長很適合于海微波對于海水特別敏感，其波長很適合于海面動(dòng)態(tài)情況（海面

6、風(fēng)、海浪等）的觀測。面動(dòng)態(tài)情況（海面風(fēng)、海浪等）的觀測。波長(nm)大氣上界太陽輻照度海平面太陽輻照度太陽光譜輻照度從地面到大氣上界，大氣的結(jié)構(gòu)分層為：從地面到大氣上界，大氣的結(jié)構(gòu)分層為：O2吸收帶吸收帶0.2m，0.155 m最強(qiáng)最強(qiáng)O3吸收帶吸收帶0.20.36 m，0.6 mH2O吸收帶吸收帶0.50.9 m , 0.952.85 m，6.25 mCO2吸收帶吸收帶1.352.85 m, 2.7 m,4.3 m,14.5 m塵埃塵埃吸收量很小吸收量很小概念：概念：大氣窗口大氣窗口波段波段透射率透射率/%/%應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例紫外可見光紫外可見光近紅外近紅外0.30.31.3 1.3 mm9090TM1-4TM1-4、SPOTSPOT的的HRVHRV近紅外近紅外1.51.51.8 1.8 mm8080TM5TM5近近- -中紅外中紅外2.02.03.5 3.5 mm8080TM7TM7中紅外中紅外3.53.55.5