遙感原理與應(yīng)用-第1章

1、第一章 電磁波及遙感物理基礎(chǔ)1內(nèi)容提綱概述概述物體的發(fā)射輻射物體的發(fā)射輻射地物的反射輻射地物的反射輻射地物波譜特性的測(cè)定地物波譜特性的測(cè)定21.1 概述 電磁波、機(jī)械波（聲波）、重力場(chǎng)、地磁場(chǎng)等都可以用作遙感，但一般而言，RS指的是電磁波遙感。 遙感之所以能夠根據(jù)收集到的電磁波來(lái)判斷地物目標(biāo)和自然現(xiàn)象，是因?yàn)橐磺形矬w，由于其種類、特征和環(huán)境條件的不同，而具有完全不同的電磁波反射或發(fā)射輻射特征。31.1.1 電磁波 麥克斯韋電磁場(chǎng)理論麥克斯韋電磁場(chǎng)理論 電磁波是一種橫波電磁波是一種橫波4幾個(gè)重要性質(zhì) 單色波可以用波函數(shù)來(lái)描述，是一個(gè)時(shí)空周期性函數(shù)，振幅、相位、波長(zhǎng)一般成像：記錄振幅全息成像：記錄

2、振幅和相位 干涉。一般地，凡是單色波都是相干波，利用相干波進(jìn)行距離測(cè)量。INSAR利用干涉原理成像。5托馬斯楊（Thomas Young）的干涉的實(shí)驗(yàn)研究, 1803年.幾個(gè)重要性質(zhì) 衍射 研究電磁波的衍射現(xiàn)象對(duì)設(shè)計(jì)遙感傳感器和提高遙感圖像的幾何分辨率具有重要意義。 偏振 電磁波有偏振波、部分偏振波和非偏振波。散射光、反射光、透射光是部分偏振波，偏振在微波技術(shù)中稱為“極化”，一般有四種極化方式。6樹(shù)木因衍射而產(chǎn)生的日暈1.1.2 電磁波波譜遙感信息獲取，一般指收集、探測(cè)、記錄地物的電磁波特征，即地物的發(fā)射輻射或反射電磁波特性。由于電磁波傳播的是能量，實(shí)際上也是記錄輻射能量的過(guò)程。電磁波具有不同

3、的頻率和波長(zhǎng)，因而具有不同的特性。7Gamma? 射線X 射線紫外線可見(jiàn)光可見(jiàn)光紅外線微 波無(wú)線波紫藍(lán)綠黃紅頻率波長(zhǎng)遙感應(yīng)用的光譜范圍名稱名稱波長(zhǎng)范圍波長(zhǎng)范圍可見(jiàn)光的范圍可見(jiàn)光的范圍紫外線紫外線0.30.38m紫紫 0.380.43m可見(jiàn)光可見(jiàn)光0.380.76m藍(lán)藍(lán) 0.430.47m紅紅外外線線近紅外近紅外0.763.0m青青 0.470.50m中紅外中紅外36m綠綠 0.500.56m遠(yuǎn)紅外遠(yuǎn)紅外615m黃黃 0.560.59m超遠(yuǎn)紅外超遠(yuǎn)紅外151000m橙橙 0.590.62m微微波波毫米波毫米波110mm紅紅 0.620.76m厘米波厘米波110cm分米波分米波10cm1m8電磁波

4、譜的范圍非常寬，從波長(zhǎng)最短的射線到最長(zhǎng)的無(wú)線電波，波長(zhǎng)之比高達(dá)1022倍以上遙感采用的電磁波段可以從紫外線一直到微波波段遙感就是根據(jù)感興趣的地物的波譜特性，選擇相應(yīng)的電磁波段，通過(guò)傳感器探測(cè)不同的電磁波譜的發(fā)射或反射輻射能量而成像的。91.2 物體的發(fā)射輻射黑體輻射黑體輻射太陽(yáng)輻射太陽(yáng)輻射大氣對(duì)輻射的影響大氣對(duì)輻射的影響一般物體的發(fā)射輻射一般物體的發(fā)射輻射10 1.2.1 黑體輻射 1860年基爾霍夫：好的吸收體也是好的輻射體 絕對(duì)黑體任何波長(zhǎng)的電磁輻射全部吸收 一個(gè)不透明的物體，對(duì)入射到它上面的電磁波只有吸收和反射。光譜吸收率(,T)和光譜反射率(,T)，二者之和恒等于1。 絕對(duì)黑體： (,

5、T)=1， (,T)=0 絕對(duì)白體： (,T)=0， (,T)=111普朗克定律 1900年普朗克用量子理論推導(dǎo)出普朗克定律 黑體輻射通量密度與溫度、波長(zhǎng)的關(guān)系滿足普朗克定律：12W() 分譜輻射通量密度，單位W/(cm2m）； 波長(zhǎng)，單位是m； h 普朗克常數(shù)(6.625610-34Js)； c 光速(31010cm/s)； k 玻耳茲曼常數(shù)(1.3810-23JK)； T 絕對(duì)溫度，單位是K。黑體輻射特性（一） 與曲線下的面積成正比的總輻射通量密與曲線下的面積成正比的總輻射通量密度度W W是隨溫度是隨溫度T T的增加而迅速增加。的增加而迅速增加。 對(duì)普朗克公式進(jìn)行積分，可得到從1cm2面積

6、的黑體輻射到半球空間里的總輻射通量密度的表達(dá)式為： 為斯忒藩-玻耳茲曼常數(shù)，T為絕對(duì)黑體的絕對(duì)溫度（K）ThckW從上式可以看出：絕對(duì)黑體表面上，單位面積發(fā)出的總輻射能與絕對(duì)溫度的四次方成正比，稱為斯忒藩玻耳茲曼公式，Stefan-Boltzmann law 。圖圖1-5 幾種溫度下的黑體波譜輻幾種溫度下的黑體波譜輻射曲線射曲線黑體輻射特性（二）分譜輻射能量密度的峰值波長(zhǎng)隨溫度的增加向短波方向移動(dòng)。分譜輻射能量密度的峰值波長(zhǎng)隨溫度的增加向短波方向移動(dòng)。可可微分普朗克公式，并求極值。微分普朗克公式，并求極值。溫度溫度300500100020003000400050006

7、0007000波長(zhǎng)波長(zhǎng)9.665.802.901.450.970.720.580.480.4114維恩位移定律：黑體輻射特性（三） 每根曲線彼此不相交，故溫度每根曲線彼此不相交，故溫度T越高所有波長(zhǎng)上的波譜輻射通量越高所有波長(zhǎng)上的波譜輻射通量密度也越大。密度也越大。15 在波長(zhǎng)大于1mm的微波波段，hv99）來(lái)源于太陽(yáng) 太陽(yáng)輻射:太陽(yáng)輻射的波長(zhǎng)范圍，大約在0.15-4微米之間 5% 紫外線 45% 可見(jiàn)光 50% 紅外線161.2.2 太陽(yáng)輻射17輻射源 自然輻射源：自然輻射源： 太陽(yáng)輻射：是可見(jiàn)光和近紅外的主要輻射源；常用5900K的黑體輻射來(lái)模擬。大氣層對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收、反射和散射。 地球

8、的電磁輻射：近似300K的黑體輻射。 小于3m的波長(zhǎng)主要是太陽(yáng)輻射的能量；大于6m的波長(zhǎng)主要是地物本身的熱輻射；3-6m之間，太陽(yáng)和地球的熱輻射都要考慮。 人工輻射源：人工輻射源： 微波輻射源：0.8-30cm 激光輻射源：激光雷達(dá)(測(cè)定衛(wèi)星的位置、高度、速度、測(cè)量地形等)。18太陽(yáng)輻射照度分布曲線 太陽(yáng)常數(shù)：指不受大氣影響，在距離太陽(yáng)一個(gè)天文單位內(nèi)，垂直于太陽(yáng)光輻射的方向上，單位面積單位時(shí)間黑體所接收的太陽(yáng)輻射能量：I=1.353103 W/m2 太陽(yáng)輻射的光譜是連續(xù)的，它的輻射特性與絕對(duì)黑體的輻射特性基本一致。 191.2.2 1.2.2 太陽(yáng)輻射太陽(yáng)輻射20太陽(yáng)與地球的輻射照度太陽(yáng)輻射的

9、特點(diǎn) 太陽(yáng)光譜是連續(xù)的。 輻射特性與黑體基本一致。 近紫外到中紅外波段區(qū)間能量集中、穩(wěn)定。 被動(dòng)遙感主要利用可見(jiàn)光、紅外波段等穩(wěn)定輻射。 海平面處的太陽(yáng)輻射照度分布曲線與大氣層外的曲線有很大不同，這主要是地球大氣層對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收和散射造成的。211.2.3 大氣對(duì)輻射的影響22(1)大氣的垂直分布231.2.3 (2)大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收 在紫外、紅外與微波區(qū)，電磁波衰減的主要原因是大氣吸收 引起大氣吸收的主要成分：氧氣、臭氧、水、二氧化碳 大氣吸收的影響主要是造成遙感影像暗淡。 大氣對(duì)紫外線有很強(qiáng)的吸收作用，因此，現(xiàn)階段中很少使用紫外線波段。241.2.3 (2)大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的散射 在可

10、見(jiàn)光波段范圍內(nèi)，大氣分子吸收的影響很小，主要是散射引起的衰減。 太陽(yáng)輻照到地面又反射到傳感器的過(guò)程中，二次通過(guò)大氣，傳感器所接收到的能量除了反射光還增加了散射光。這二次影響增加了信號(hào)中的噪聲部分，造成遙感影像質(zhì)量的下降。 散射的方式隨電磁波波長(zhǎng)與大氣分子直徑、氣溶膠微粒大小之間的相對(duì)關(guān)系而變, 主要有米氏(Mie)散射、均勻散射、瑞利（Rayleigh）散射等。 25 介質(zhì)中不均勻顆粒的直徑a與入射波長(zhǎng)同數(shù)量級(jí)時(shí)，發(fā)生米氏散射 介質(zhì)中不均勻顆粒的直徑a入射波長(zhǎng)時(shí)，發(fā)生均勻散射 介質(zhì)中不均勻顆粒的直徑a小于入射波長(zhǎng)的十分之一時(shí)，發(fā)生瑞利散射26氣溶膠 大氣中的三大可變成分：水、云、氣溶膠 氣溶膠

11、粒子是指氣溶膠粒子是指懸浮在大氣中的直徑千分之一微米到直徑千分之一微米到十微米的固態(tài)、液態(tài)粒子十微米的固態(tài)、液態(tài)粒子。 氣溶膠大多集中在底層大氣0-4km范圍內(nèi)。由于地球重力作用，氣溶膠顆粒密度隨高度呈指數(shù)衰減，氣溶膠顆粒尺度與可見(jiàn)光波長(zhǎng)相當(dāng)，故它對(duì)光的散射作用屬于米氏散射米氏散射。由于來(lái)源的不同，構(gòu)成成分有差別，其變介電常數(shù)不盡相同，對(duì)電磁波的吸收散射作用差別較大，故大氣氣溶膠可分為不同類型。27氣溶膠的來(lái)源 自然：火山沙塵暴森林和草原火災(zāi)活的陸地與海洋植物海水的飛沫 人為：工業(yè)、交通、取暖燃燒的石油和煤炭土地覆蓋和土地利用變化、森林砍伐和沙漠化28氣溶膠圖29瑞利散射中，散射強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)

12、系3042sin2sEI藍(lán)光散射較強(qiáng)紅光散射較弱 為什么微波具有穿透云霧的能力？1.2.3 (2)大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的反射 由于大氣中有云層，當(dāng)電磁波到達(dá)云層時(shí)，就象到達(dá)其他物體界面一樣，不可避免的要產(chǎn)生反射現(xiàn)象，這種反射同樣滿足反射定律。而且各波段受到不同程度的影響，削弱了電磁波到達(dá)地面的程度。因此應(yīng)盡量選擇無(wú)云的天氣接收遙感信號(hào)。31四川省江油市四川省江油市1.2.3 (3)大氣窗口太陽(yáng)輻射在到達(dá)地面之前穿過(guò)大氣層，大氣折射只是改變太陽(yáng)太陽(yáng)輻射在到達(dá)地面之前穿過(guò)大氣層，大氣折射只是改變太陽(yáng)輻射的方向，并不改變輻射的強(qiáng)度。但是大氣反射、吸收和散輻射的方向，并不改變輻射的強(qiáng)度。但是大氣反射、吸收和

13、散射的共同影響卻衰減了輻射強(qiáng)度，剩余部分才為透射部分。射的共同影響卻衰減了輻射強(qiáng)度，剩余部分才為透射部分。不同電磁波段通過(guò)大氣后衰減的程度是不一樣的，因而遙感所不同電磁波段通過(guò)大氣后衰減的程度是不一樣的，因而遙感所能夠使用的電磁波是有限的。有些大氣中電磁波透過(guò)率很小，能夠使用的電磁波是有限的。有些大氣中電磁波透過(guò)率很小，甚至完全無(wú)法透過(guò)電磁波。這些區(qū)域就難于或不能被遙感所使甚至完全無(wú)法透過(guò)電磁波。這些區(qū)域就難于或不能被遙感所使用，稱為用，稱為“大氣屏障大氣屏障”；反之，反之，有些波段的電磁輻射通過(guò)大氣后衰減較小，透過(guò)率較高，有些波段的電磁輻射通過(guò)大氣后衰減較小，透過(guò)率較高，對(duì)遙感十分有利，這些

14、波段通常稱為對(duì)遙感十分有利，這些波段通常稱為“大氣窗口大氣窗口”。研究和選擇有利的大氣窗口、最大限度地接收有用信息是遙感研究和選擇有利的大氣窗口、最大限度地接收有用信息是遙感技術(shù)的重要課題之一。技術(shù)的重要課題之一。 32可以用作遙感的大氣窗口 1.32.5m大氣窗口：屬于近紅外波段。3.55.0m大氣窗口：屬于中紅外波段，透射率為60-70%左右，用于探測(cè)高溫物體。814m熱紅外窗口：熱紅外窗口，透射率為80%左右，屬于地物的發(fā)射波譜。 1.0mm1m微波窗口。 33 0.30 1.15m大氣窗口：這個(gè)窗口包括全部可見(jiàn)光波段、部分紫外波段和部分近紅外波段，是遙感技術(shù)應(yīng)用最主要的窗口之一。 1.

15、2.3 (4)輻射傳輸方程 傳感器從高空探測(cè)地面物體時(shí)，所接收到的電磁波能量包括 ： 太陽(yáng)經(jīng)大氣衰減后照射地面，經(jīng)地物反射后，又經(jīng)大氣第二次衰減進(jìn)入傳感器的能量 地面物體本身輻射的能量經(jīng)大氣后進(jìn)入傳感器 大氣散射和輻射的能量等 341.2.4 一般物體的發(fā)射輻射 自然界中實(shí)際物體的發(fā)射和吸收的輻射量都比相同條件下絕對(duì)黑體的要低。 不僅依賴于波長(zhǎng)和溫度，還與構(gòu)成物體的材料、表面狀況等因素有關(guān)。 我們用發(fā)射率來(lái)表示它們之間的關(guān)系：= W/ W。發(fā)射率就是實(shí)際物體與同溫度的黑體在相同條件下輻射功率之比。 35 按照發(fā)射率與波長(zhǎng)的關(guān)系，把地物分為： 黑體或絕對(duì)黑體：發(fā)射率為1，常數(shù)。 灰體：發(fā)射率小于

16、1，常數(shù)。 選擇性輻射體：發(fā)射率小于1，且隨波長(zhǎng)而變化。 理想反射體：發(fā)射率等于0。 影響地物發(fā)射率的因素：地物的性質(zhì)、表面狀況、溫度（比熱、熱慣量）：比熱大、熱慣量大，以及具有保溫作用的地物一般發(fā)射率大，反之發(fā)射率就小。36主要地物發(fā)射率37等效黑體溫度等效黑體溫度TT等效38 實(shí)際測(cè)定物體的光譜輻射通量密度曲線并不像描繪的黑體光譜輻射通量密度曲線那么光滑 常常用一個(gè)最接近灰體輻射曲線的黑體輻射曲線作為參照，這時(shí)的黑體輻射溫度稱為等效黑體輻射溫度（或稱等效輻射溫度） 4TWW4TT等效實(shí)際物體的溫度基爾霍夫定律基爾霍夫定律 在任一給定溫度下，輻射通量密度與吸收率之比對(duì)任何材料都是一個(gè)常數(shù)，并

17、等于該溫度下黑體的輻射通量密度。 39WW4TW4TW任何材料的發(fā)射率等于其吸收率 基爾霍夫定律基爾霍夫定律 根據(jù)能量守恒定理，入射在地表面的輻射功率等于吸收功率、透射功率和反射功率三個(gè)分量之和。 對(duì)于不透射電磁波的物體 40EEEE101吸收率1.3 地物的反射輻射411.3 地物的反射輻射地物的反射類別地物的反射類別光譜反射率以及地物的反射光譜特性光譜反射率以及地物的反射光譜特性影響地物光譜反射率變化的因素影響地物光譜反射率變化的因素42 1.3.1 地物的反射類型 鏡面反射：是指物體的反射滿足反射定律。當(dāng)發(fā)生鏡面反射時(shí)，對(duì)于不透明物體，其反射能量等于入射能量減去物體吸收的能量。自然界中真

18、正的鏡面很少，非常平靜的水面可以近似認(rèn)為是鏡面。 漫反射：如果入射電磁波波長(zhǎng)不變，表面粗糙度h逐漸增加，直到h與同數(shù)量級(jí)，這時(shí)整個(gè)表面均勻反射入射電磁波，入射到此表面的電磁輻射按照朗伯余弦定律反射。 方向反射：實(shí)際地物表面由于地形起伏，在某個(gè)方向上反射最強(qiáng)烈，這種現(xiàn)象稱為方向反射。是鏡面反射和漫反射的結(jié)合。它發(fā)生在地物粗糙度繼續(xù)增大的情況下，這種反射沒(méi)有規(guī)律可尋。 431.3.1 地物的反射類型 粗糙度：相對(duì)概念，由入射波的波長(zhǎng)和地表微地貌的垂直高度決定。例如：對(duì)于波長(zhǎng)較長(zhǎng)的無(wú)線電波，粗糙的巖石構(gòu)成的地表是光滑的（鏡面）；對(duì)于可見(jiàn)光，細(xì)沙構(gòu)成的地面也顯得粗糙（漫反射）。441.3.2光譜反射率

19、以及地物反射光譜特性 反射率 反射率是物體的反射輻射通量與入射輻射通量之比 這個(gè)反射率是在理想漫反射體的情況下，整個(gè)電磁波長(zhǎng)的反射率。 光譜反射率 45EE 實(shí)際上由于物體固有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)于不同波長(zhǎng)的電磁波有選擇的反射，例如綠色植物的葉子由于表皮、葉綠素顆粒組成的柵欄組織和多孔薄壁細(xì)胞組織構(gòu)成，入射到葉子上的太陽(yáng)輻射透過(guò)上表皮，藍(lán)、紅光輻射能被葉綠素吸收進(jìn)行光合作用；綠光也吸收了一大部分，但仍反射一部分，所以葉子呈現(xiàn)綠色；而近紅外線可以穿透葉綠素，被多孔薄壁細(xì)胞組織所反射。因此，在近紅外波段上形成強(qiáng)反射。 46EE光譜反射率：反射波譜 反射波譜是某物體的反射率（或反射輻射能）隨波長(zhǎng)變化的規(guī)律

20、，以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，反射率為縱坐標(biāo)所得的曲線即稱為該物體的反射波譜特性曲線。 物體的反射波譜限于紫外、可見(jiàn)光和近紅外，尤其是后兩個(gè)波段。47反射波譜特性曲線 正因?yàn)椴煌匚镌诓煌ǘ斡胁煌姆瓷渎蔬@一特性，物體的反射特性曲線才作為判讀和分類的物理基礎(chǔ)反射特性曲線才作為判讀和分類的物理基礎(chǔ)，廣泛地應(yīng)用于遙感影像的分析和評(píng)價(jià)中。48圖圖1-14 1-14 四種地物的反射波譜特性曲線圖四種地物的反射波譜特性曲線圖1-15 1-15 四種植物的反射波譜特性曲線四種植物的反射波譜特性曲線 反射波譜特性曲線 同一地物的反射波譜特性 時(shí)間效應(yīng) 空間效應(yīng) 不同地物的反射波譜特性 城市道路、建筑物的反射波譜特性

21、水體的反射波譜特性 土壤的反射波譜特性 植物的反射波譜特性 巖石的反射波譜特性 49同一地物的反射波譜特性 花期的春小麥反射率明顯高于灌漿期和乳熟期。 黃葉期，由于不具備綠色植物特征，其反射光譜近似于一條斜線。這是因?yàn)辄S葉的水含量降低，導(dǎo)致在1.45m，1.95m，2.7m附近3個(gè)水吸收帶的減弱。 當(dāng)葉片有病蟲(chóng)害時(shí)，也有與黃葉期類似的反射率。 50圖圖1-15 同一春小麥在花期、灌漿期、同一春小麥在花期、灌漿期、乳熟期、黃葉期的光譜測(cè)試所得的結(jié)果。乳熟期、黃葉期的光譜測(cè)試所得的結(jié)果。不同地物的反射波譜特性51不同地物的反射波譜特性52不同地物的反射波譜特性 城市道路、建筑物的反射波譜特性 水體

22、的反射波譜特性 土壤的反射波譜特性 植物的反射波譜特性 巖石的反射波譜特性 53城市道路、建筑物的反射波譜特性 在城市遙感影像中，通常只能看到建筑物的頂部或部分建筑物的側(cè)面，所以掌握建筑材料所構(gòu)成的屋頂?shù)牟ㄗV特性是我們研究的主要內(nèi)容之一。 54城市道路、建筑物的反射波譜特性55 城市道路、建筑物的光譜反射特性 紅外波段較可見(jiàn)光波段反射強(qiáng) 石棉瓦較其他材料反射強(qiáng) 瀝青較其他材料反射弱水體的反射波譜特性 水體的反射主要在藍(lán)綠光波段； 近紅外、中紅外波段有很強(qiáng)的 吸收帶，反射率幾乎為零； 但是當(dāng)水中含有其他物質(zhì)時(shí)， 反射光譜曲線會(huì)發(fā)生變化56圖7-13 不同葉綠素含量的海水的反射特性曲線(p177)

23、57Green ReflectanceNIR Reflectance土壤的反射波譜特性 自然狀態(tài)下土壤表面的反射率沒(méi)有明顯的峰值和谷值 。 土壤的光譜特性曲線與土壤質(zhì)地組成有關(guān) 土壤反射波譜特性曲線較平滑，因此在不同光譜段的遙感影像上，土壤的亮度區(qū)別不明顯。58植物的反射波譜特性59葉綠素葉綠素吸收帶吸收帶水吸收帶水吸收帶0.450.45m(m(藍(lán)藍(lán)) )、 0.670.67m(m(紅紅) )：吸收帶：吸收帶 0.550.55m(m(綠綠) )：強(qiáng)反射：強(qiáng)反射0.80.81.01.0（近紅外）：（近紅外）：1.11.1植被特有的峰值植被特有的峰值1.3 1.3 2.52.5（近紅外）：（近紅外

24、）：1.451.45、1.951.95、2.72.7水的吸收帶水的吸收帶60植物的反射波譜特性幾種不同反射波譜特性對(duì)比 巖石成分、礦物質(zhì)含量、含水狀況、風(fēng)化程度、顆粒大小、色澤、表面光滑程度等都影響反射波譜特性曲線的形態(tài)。 在遙感探測(cè)中可以根據(jù)所測(cè)巖石的具體情況選擇不同的波段。 6162武漢大學(xué)武測(cè)校區(qū)武漢大學(xué)武測(cè)校區(qū)彩紅外影像彩紅外影像1.3.3 影響地物光譜反射率變化的因素 63太陽(yáng)高度（日期、時(shí)間）太陽(yáng)高度（日期、時(shí)間）大氣條件大氣條件地形（陰影）地形（陰影）地形（坡度）地形（坡度）氣候、植物的病變氣候、植物的病變環(huán)境狀況環(huán)境狀況1.4地物波譜特性的測(cè)定地物波譜特性的概念地物波譜特性的概

25、念地物波譜特性的測(cè)定原理地物波譜特性的測(cè)定原理地物波譜特性的測(cè)定步驟地物波譜特性的測(cè)定步驟641.4.1 地物波譜特性的概念 地物波譜也稱地物光譜。 地物波譜特性是指各種地物各自所具有的電磁波特性（發(fā)射輻射或反射輻射）。 測(cè)量地物的反射波譜特性曲線主要作用： 它是選擇遙感波譜段、設(shè)計(jì)遙感儀器的依據(jù) 在外業(yè)測(cè)量中，它是選擇合適的飛行時(shí)間的基礎(chǔ)資料 它是有效地進(jìn)行遙感圖像數(shù)字處理的前提之一，是用戶判讀、識(shí)別、分析遙感影像的基礎(chǔ)。 651.4.2 地物波譜特性的測(cè)定原理 對(duì)于不透明的物體，其發(fā)射率與反射率有下列關(guān)系：()=1-() 各種地物發(fā)射輻射電磁波的特性可以通過(guò)間接地測(cè)試各種地物反射輻射電磁波

26、的特性得到。 地物波譜特征（反射波譜）測(cè)定的原理是：用光譜測(cè)定儀器（置于不同波長(zhǎng)或波譜段）分別探測(cè)地物和標(biāo)準(zhǔn)板，測(cè)量、記錄和計(jì)算地物對(duì)每個(gè)波譜段的反射率，其反射率的變化規(guī)律即為該地物的波譜特性。 66測(cè)定地物反射波譜特性的儀器 分光光度計(jì)，光譜儀，攝譜儀 儀器由收集器、分光器、探測(cè)器和顯示或記錄器組成。 收集器的作用是收集來(lái)自物體或標(biāo)準(zhǔn)板的反射輻射能量。它一般由物鏡、反射鏡、光欄（或狹縫）組成； 分光器的作用是將收集器傳遞過(guò)來(lái)的復(fù)色光進(jìn)行分光（色散），它可選用棱鏡、光柵或?yàn)V光片； 探測(cè)器的類型有光電管、硅光電二極管、攝影負(fù)片（現(xiàn)多為感光器件）等； 顯示或記錄器是將探測(cè)器上輸出信號(hào)顯示或記錄下來(lái)

27、。 67測(cè)量的原理 分別測(cè)量地物和標(biāo)準(zhǔn)板的反射輻射通量密度 經(jīng)光電管轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鲝?qiáng)度在電表上指示讀數(shù) 電流強(qiáng)度相比，求得地物的光譜反射率 繪制地物的反射特性曲線68GE1GE001kI 00II00kI 1.4.3 地物波譜特性的測(cè)定步驟 架設(shè)好光譜儀，接通電源并進(jìn)行預(yù)熱；架設(shè)好光譜儀，接通電源并進(jìn)行預(yù)熱； 安置波長(zhǎng)位置，調(diào)好光線進(jìn)入儀器的狹縫寬度；安置波長(zhǎng)位置，調(diào)好光線進(jìn)入儀器的狹縫寬度； 將照準(zhǔn)器分別照準(zhǔn)地物和標(biāo)準(zhǔn)板，并測(cè)量和記錄地物、標(biāo)將照準(zhǔn)器分別照準(zhǔn)地物和標(biāo)準(zhǔn)板，并測(cè)量和記錄地物、標(biāo)準(zhǔn)板在波長(zhǎng)準(zhǔn)板在波長(zhǎng)1 1 ，2 2，n n處的觀測(cè)值處的觀測(cè)值I I和和I I00； 按照（按照（1-3

28、81-38）式計(jì)算）式計(jì)算1 1 ，2 2，n n處的處的； 根據(jù)所測(cè)結(jié)果，以根據(jù)所測(cè)結(jié)果，以為縱坐標(biāo)軸，為縱坐標(biāo)軸，為橫坐標(biāo)軸畫出地為橫坐標(biāo)軸畫出地物反射波譜特性曲線。物反射波譜特性曲線。 6970本章結(jié)束711.1 1.1 概述概述電磁波的幾個(gè)重要性質(zhì)：干涉、衍射、偏振電磁波的幾個(gè)重要性質(zhì)：干涉、衍射、偏振電磁波波譜及遙感應(yīng)用的光譜范圍電磁波波譜及遙感應(yīng)用的光譜范圍遙感采用的電磁波段可以從遙感采用的電磁波段可以從紫外線紫外線一直到一直到微波波段微波波段72黑體輻射：絕對(duì)黑體、吸收率、反射率黑體輻射：絕對(duì)黑體、吸收率、反射率普朗克定律普朗克定律黑體輻射的三個(gè)特性黑體輻射的三個(gè)特性1.2.1

29、1.2.1 物體的發(fā)射輻射物體的發(fā)射輻射- -黑體輻射黑體輻射小結(jié)小結(jié)第一章第一章 電磁波及遙感物理基礎(chǔ)電磁波及遙感物理基礎(chǔ)輻射源輻射源自然輻射源：自然輻射源：太陽(yáng)輻射、地球的電磁輻射人工輻射源：人工輻射源：微波輻射源、激光輻射源731.2.2 1.2.2 物體的發(fā)射輻射物體的發(fā)射輻射- -太陽(yáng)輻射太陽(yáng)輻射太陽(yáng)輻射的特點(diǎn)太陽(yáng)輻射的特點(diǎn)太陽(yáng)光譜是連續(xù)的，其輻射特性與黑體基本一致。近紫外到中紅外波段區(qū)間能量集中、穩(wěn)定。近紫外到中紅外波段區(qū)間能量集中、穩(wěn)定。被動(dòng)主要利用可見(jiàn)光、紅外波段等穩(wěn)定輻射。被動(dòng)主要利用可見(jiàn)光、紅外波段等穩(wěn)定輻射。海平面處的太陽(yáng)輻射照度分布曲線與大氣層外的曲線有很大不同，這主要是地球大氣層對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收和散射造成的。1.2.3 1.2.3 大氣對(duì)輻射的影響大氣對(duì)輻射的影響 (1)(1)大氣的垂直分布大氣的垂直分布 (2)(2)大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收、散射及反射吸收、散射及反射