[交通運(yùn)輸]遙感原理與應(yīng)用-第二章(已修改)
2025-01-28 04:54 本頁面
【正文】 第二章 遙感的理論基礎(chǔ) —電磁輻射與地物光譜特性 第一節(jié) 電磁輻射與地物光譜特性 RS的理論基礎(chǔ)主要是 物理學(xué) ，也涉及天文、大氣、地理、地質(zhì)、數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)等學(xué)科。迄今為止，在各部門中應(yīng)用的遙感技術(shù)大多是電磁波 RS。 因此可以說， RS的理論基礎(chǔ)是物理學(xué)，其核心是電磁波理論。 （ 1）波： 振動(dòng)在空間的傳播。 如聲波、水波、地震波等都是振源發(fā)出的振動(dòng)在彈性媒介中的傳播， 稱為機(jī)械波。 （ 2）電磁波 (ElectroMagic wave) ： 由振源發(fā)出的電磁振動(dòng)在空間的傳播。 振動(dòng)的是空間電場(chǎng)矢量 E和磁場(chǎng)矢量 B。 電磁波是通過電場(chǎng)和磁場(chǎng)間的 相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)化傳播的。變化的電場(chǎng)能夠在它周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng)。交變電 場(chǎng)周圍會(huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。交變磁場(chǎng)周圍會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)，它們互相套環(huán)， 沿直線迅速向遠(yuǎn)方傳播。 即： 交變電場(chǎng)和交變磁場(chǎng)迅速向遠(yuǎn)方傳播的過程叫做電磁波。 第二章 遙感的理論基礎(chǔ) —電磁輻射與地物光譜特性 電磁波性質(zhì)： ? 電場(chǎng)矢量 E和磁場(chǎng)矢量 B互相垂直，且都垂直于電磁波傳播方向 V， 因此， 電磁波是橫波。（聲波是典型的縱波） ? 在真空中以光速傳播 ? 電磁波的幾個(gè)主要參量：周期 （ T）， 頻率 （ f） ， 波長 （ ?） ， C=?f=?/T 其中， C為真空中的光速， C=3 1010cm/s 圖 22 電磁波 第二章 遙感的理論基礎(chǔ) —電磁輻射與地物光譜特性 電磁波性質(zhì)： ?電磁波具有波粒二象性 : 電磁波在傳播過程中，主要表現(xiàn)為波動(dòng)性； 在與物質(zhì)相互作用時(shí)，主要表現(xiàn)為粒子性，這就是電磁波的波粒二象性。 波動(dòng)性： 電磁波是以波動(dòng)的形式在空間傳播的，因此具有波動(dòng)性 粒子性： 是由密集的光子微粒組成的，電磁輻射的實(shí)質(zhì)是光子微粒的有規(guī)律 的運(yùn)動(dòng)。電磁波的粒子性，使得電磁輻射的能量具有統(tǒng)計(jì)性 ? 波粒二象性的程度與電磁波的波長有關(guān)：波長愈短，輻射的粒子性愈明顯；波長愈長，輻射的波動(dòng)特性愈明顯。 第二章 遙感的理論基礎(chǔ) —電磁輻射與地物光譜特性 （ 3） 波段： 兩個(gè)波長之間的全體波長的集合。 （ 4）輻射： 電磁波在空間中的傳播叫做電磁輻射，簡稱輻射。 分為入射、發(fā)射、反射、透射、散射、吸收。 （ 5）輻射源： 任何物體都是輻射源，不僅能夠吸收其它物體對(duì)它的輻射， 也能夠向外輻射。 （ 6）輻射通量（ ?）： 單位時(shí)間內(nèi)通過某一面積的輻射能量， ?=dW/dt， 單位為 W（ 瓦） 。 （ 7）輻射通量密度（ E）： 單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的輻射能量， E= d? /ds， 單位為 W/m2。 （ 8）輻照度（ I）： 被輻射的物體表面單位面積上的輻射通量， I= d? /ds （ 9）輻射出射度（ M）： 輻射源物體表面單位面積上的輻射通量， M= d? /ds。 輻照度與輻射出射度都是輻射通量密度的概念，但 I為物體接收的輻射， M是物體發(fā)出的輻射，都與波長有關(guān)。 第二章 遙感的理論基礎(chǔ) —電磁輻射與地物光譜特性 （ 10）黑體： 絕對(duì)黑體，指能夠?qū)⑼鈦磔椛淠芰咳课盏奈矬w。 （ 11）發(fā)射率： 地物單位面積上發(fā)射（輻射）能量 M與同一溫度下同面積黑體 發(fā)射能量 M黑 之比值。即： ε =M/M黑 （ 12）反射率： 地物的反射能量與入射總能量之比，其數(shù)值用百分?jǐn)?shù)表示。 （ 13）透射率： 地物的透射度與其表面的輻照度之比。 （ 14）吸收率： 地物的吸收度與其表面的輻照度之比。 第二章 遙感的理論基礎(chǔ) —電磁輻射與地物光譜特性 (electromagic spectrum) （ 1）定義： 按照波長的長短順序?qū)⒏鞣N電磁波排列制成的一張圖表叫做電磁波譜。 在電磁波譜中，從左到右，波長逐漸增大。從左到右依次是宇宙射線、 ?射線、 X射線、紫外線、可見光、紅外線、微波、以及其它無線電波等。 圖 23 電磁波譜 electromagic spectrum: radio waves microwaves infrared radiation visible ultraviolet rays Xrays and gamma rays. The only difference between them is their wavelength, which is directly related to the amount of energy the waves carry. The shorter the wavelength of the radiation, the higher the energy. Radio waves: are used to transmit radio and television signals. Xrays: are high energy waves which have great perating power and are used extensively in medical applications and in inspecting welds. Gamma rays: Gamma rays are used in many medical applications. The Electromagic Spectrum More than meets the eye! ?Speed of light = wavelength (?) x frequency = 3 x 108 m/s in vacuum Language of the Energy Cycle: The Electromagic Spectrum Energy Wavelength ? In resources and environment remote sensing application, the main spectrum is visible, infrared, and microwave, Ultraviolet radiation is only used in special fields under limited conditions. 第二章 遙感的理論基礎(chǔ) —電磁輻射與地物光譜特性 （ 2） 遙感中常用的電磁波段： ?紫外線（ UV）： 波長范圍是 ?m～ ?m（ 1 ?m=106m）， 其中波長 ? ?m的能量被大氣層吸收 ， 只有 ～ ?m。 由于紫外線在大氣中傳輸時(shí)受到很大衰減 ， 在 RS中很少被應(yīng)用 。 一般 只用來探測(cè)海面石油污染的范圍和油膜厚度 ， 以及測(cè)定碳酸鹽巖分布 。 紫外線從空中可探測(cè)的高度 2022m， 對(duì)高空遙感不適用 。 Shortest wavelengths used for remote sensing Ultraviolet Radiation Not much is done with UV for remote sensing since these shorter wavelengths are easily scattered by the atmosphere. Some earth rocks and minerals fluoresce when illuminated with u
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