遥感技术基础遥感物理基础ppt课件
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遥感技术基础遥感物理基础ppt课件
21
遥感物理基础>物体的发射辐射（ Emission ）
§ 2-2 物体的发射辐射
◇一般物体的发射辐射
地物发射波谱 – 地物的发射率随波长变化的规律，称为地物的
发射光谱。 – 地物发射率的不同是红外遥感技术的重要依据。
22
遥感物理基础>物体的发射辐射（ Emission ）
§ 2-2 物体的发射辐射
38
◇不同地物的光谱反射特性
• 水体反射波谱曲线
水体的反射主要在蓝绿 光波段，其他波段吸收都很 强，特别到了近红外波段， 吸收就更强，所以水体在遥 感影像上常呈黑色。但当水 中含有其他物质时，反射光 谱曲线会发生变化。水中含 泥沙时，由于泥沙散射，反 射率峰值出现在黄红区。水 中含叶绿素时，近红外波段 明显抬升，这些都成为影像 分析的重要依据。
§ 2-2 物体的发射辐射
◇太阳辐射（Solar Radiation）
– 太阳辐射是地球上生物、地球大气运动的能源， 也是被动式遥感系统中遥感器接收信息的主要 来源。
– 太阳送到地球的能量约估计为17.3 1016J/s 。太阳可以被看作是近似5762K的 黑体。由于太阳辐射总能量的46%集中在 0.4-0.76m之间的可见光波段，所以太阳辐 射一般称为短波辐射。
§ 2-2 物体的发射辐射
◇一般物体的发射辐射
地物发射光谱特征的特点： – 任何温度大于AZ的物体，都能发射红外线和微
波，高温物体，还能发射可见光； – T恒定时，物体吸收和发射的电磁波波长一致； – 任何物体发射红外线的强度与温度有关，而发射
微波的差别与物体性质有关； – 不同性质的物体具有不同的发射波谱曲线； – 一般而言，粗糙的物体发射系数较大。
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遥感物理基础>电磁波基础
遥感物理基础>物体的发射辐射（ Emission ）
§ 2-2 物体的发射辐射
◇一般物体的发射辐射
地物发射波谱 – 地物的发射率随波长变化的规律，称为地物的
发射光谱。 – 地物发射率的不同是红外遥感技术的重要依据。
22
遥感物理基础>物体的发射辐射（ Emission ）
§ 2-2 物体的发射辐射
38
◇不同地物的光谱反射特性
• 水体反射波谱曲线
水体的反射主要在蓝绿 光波段，其他波段吸收都很 强，特别到了近红外波段， 吸收就更强，所以水体在遥 感影像上常呈黑色。但当水 中含有其他物质时，反射光 谱曲线会发生变化。水中含 泥沙时，由于泥沙散射，反 射率峰值出现在黄红区。水 中含叶绿素时，近红外波段 明显抬升，这些都成为影像 分析的重要依据。
§ 2-2 物体的发射辐射
◇太阳辐射（Solar Radiation）
– 太阳辐射是地球上生物、地球大气运动的能源， 也是被动式遥感系统中遥感器接收信息的主要 来源。
– 太阳送到地球的能量约估计为17.3 1016J/s 。太阳可以被看作是近似5762K的 黑体。由于太阳辐射总能量的46%集中在 0.4-0.76m之间的可见光波段，所以太阳辐 射一般称为短波辐射。
§ 2-2 物体的发射辐射
◇一般物体的发射辐射
地物发射光谱特征的特点： – 任何温度大于AZ的物体，都能发射红外线和微
波，高温物体，还能发射可见光； – T恒定时，物体吸收和发射的电磁波波长一致； – 任何物体发射红外线的强度与温度有关，而发射
微波的差别与物体性质有关； – 不同性质的物体具有不同的发射波谱曲线； – 一般而言，粗糙的物体发射系数较大。
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遥感物理基础>电磁波基础
2遥感的物理基础PPT优秀课件
三、物体的反射辐射
2.光谱反射率及地物反射光谱特性 （1）光谱反射率:物体的反射辐射通量与入射辐
射通量之比 。
2021/6/3
22
（1）光谱反射率
物体的反射波谱限于紫外、可见光和近红 外，尤其是后两个波段。
一个物体的反射波谱的特征主要取决于该 物体与入射辐射相互作用的波长选择。
2021/6/3
23
2021/6/3
31
第二章 电磁波及遥感物理基础
三、物体的反射辐射
3.影响地物光谱反射率变化的因素
太阳位置、传感器位置、地理位置、地 形、季节、气候变化、地面湿度变化、地物 本身的变异、大气状况等
2021/6/3
32
第二章 电磁波及遥感物理基础
四、地物波谱特性的测定
1. 地物波谱特性是指各种地物各自所具有的电 磁波特性（发射辐射或反射辐射）。
2021/6/3
25
春小麦在不同生长期的反射波谱特性曲线
2021/6/3
26
不同地物
各种建筑物屋顶的波谱特性
2021/6/3
27
各种道路的波谱特性
2021/6/3
28
几种岩石的反射波谱曲线
2021/6/3
29
不同含水量的玉米叶子反射特性曲线
2021/6/3
30
三种低含水量土壤的反射特性曲线
第二章 电磁波及遥感物理基础
一、电磁波 二、物体的发射辐射 三、物体的反射辐射 四、地物波谱特性的测定 五、大气对辐射的影响
2021/6/3
1
第二章 电磁波及遥感物理基础
遥感技术是建立在物体电磁波辐射 理论基础上的。本章主要学习电磁波的 发射和反射特性、地物波谱特性曲线及 应用。
2.光谱反射率及地物反射光谱特性 （1）光谱反射率:物体的反射辐射通量与入射辐
射通量之比 。
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（1）光谱反射率
物体的反射波谱限于紫外、可见光和近红 外，尤其是后两个波段。
一个物体的反射波谱的特征主要取决于该 物体与入射辐射相互作用的波长选择。
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第二章 电磁波及遥感物理基础
三、物体的反射辐射
3.影响地物光谱反射率变化的因素
太阳位置、传感器位置、地理位置、地 形、季节、气候变化、地面湿度变化、地物 本身的变异、大气状况等
2021/6/3
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第二章 电磁波及遥感物理基础
四、地物波谱特性的测定
1. 地物波谱特性是指各种地物各自所具有的电 磁波特性（发射辐射或反射辐射）。
2021/6/3
25
春小麦在不同生长期的反射波谱特性曲线
2021/6/3
26
不同地物
各种建筑物屋顶的波谱特性
2021/6/3
27
各种道路的波谱特性
2021/6/3
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几种岩石的反射波谱曲线
2021/6/3
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不同含水量的玉米叶子反射特性曲线
2021/6/3
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三种低含水量土壤的反射特性曲线
第二章 电磁波及遥感物理基础
一、电磁波 二、物体的发射辐射 三、物体的反射辐射 四、地物波谱特性的测定 五、大气对辐射的影响
2021/6/3
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第二章 电磁波及遥感物理基础
遥感技术是建立在物体电磁波辐射 理论基础上的。本章主要学习电磁波的 发射和反射特性、地物波谱特性曲线及 应用。
《遥感物理基础》PPT课件
精选PPT
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3、黑体辐射定律
(1)普朗克热辐射定律
表示出了黑体辐射出射度与温度的关系以
及按波长分布的规律。
M(、 T)2h5c2ech/1kT1
P19
辐射出射度：辐射源物体表面
在单位时间内，从单位面积上
辐射出的辐射能量
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17
黑体辐射的三个特性
A. 辐射出射度随波长连 续变化，每条曲线只 有一个最大值。
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21
按照发射率与波长的关系，把地物分为：
➢ 黑体或绝对黑体：发射率为1，常数。 ➢ 灰体(grey body)：发射率小于1，常数 ➢ 选择性辐射体：反射率小于1，且随波长而变化。
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22
2) 基尔霍夫定律： 3) 在一定温度下，地物单位面积上的辐射
通量W和吸收率之比，对于任何物体都是 一个常数，并等于该温度下同面积黑体辐 射通量W黑。
W 0 02h 5c2ech/1kT1dT4
辐射通量：单位时间内通过某一面积的辐射能量
总辐射通量：各波段辐射通量之和或辐射通量的
积分值
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19
(3)维恩位移定律 随着温度的升高，辐射最大值对应
的峰值波长向短波方向移动。
max •T b
b=2897±0.4m ·k
温度 300 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 波长 9.66 5.80 2.90 1.45 0.97 0.72 0.58 0.48 0.41
➢ 微波：1mm-1m。全天时、全天候遥感；有主动与被
动之分；具有穿透能力；发展潜力大。
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8
三、电磁辐射源 1. 自然辐射源
遥感第三讲遥感的物理基础优秀课件
美国发现号航天飞机安全着陆 结束27年飞行生涯
2011-03-10 09:45:53 来源: 国际在线(北京)
美国发现号航天飞机安全着陆 结束27年飞行生涯
2011-03-10 09:45:53 来源: 国际在线(北京)
美国“发现”号航天飞机9日在佛罗里达州肯尼迪航天中心安 全着陆，在完成最后一次国际空间站之行的同时，也结束了近 27年的飞行生涯。其在太空累计停留时间长达365天，时速高 达2.8万千米，总飞行里程近2.3亿千米。
中红外（3.0—6.0微米），记录反射和发射的混合信息， 只能扫描，多用于岩性的识别。
热红外（6.0—15微米、15—1000微米），遥感常用8— 14微米的波长，通过扫描方式接收地面的热辐射信息，白 天黑夜都可以工作（全天时），主要用于监测热污染、城 市热岛效应、火山喷发、火灾地热等信息。
（ 5 ） 微 波 ， 1 毫 米 —1 米 ； 遥 感 常 用 0.8 厘 米—30厘米波长，通过扫描方式主动接收 地表发射或回波（后向散射）信息。 它可以全天时和全天候的工作，可以 穿透植被、冰雪、土壤、地下埋藏等物体， 也可显示微地貌类型以及洋面的粗糙度等。
也就是说，要研究地物的电磁波是如何发射 的，又是如何传输的，以及在传播过程中与物体作 用的种种现象。因而可以说电磁波理论是遥感的物 理基础，遥感技术得以实现的基础就是依据不同地 物所具有的不同电磁波辐射能力（大小）。
由于遥感物理基础涉及的面很广，本讲只介 绍遥感应用中主要的物理基础，如电磁波与电磁波 谱、电磁辐射的特征以及太阳辐射与大气效应以及 地物光谱特性等。
5、地物反射光谱的测量—
主要采用多通道的地物光谱仪进行测量。 根据所测数据绘制地物反射光谱曲线图。
《遥感课程》视频资料
《遥感技术基础》课件
20世纪60年代
卫星遥感技术的出现，使得遥感技术 从单一的军事用途扩展到民用领域。
21世纪
随着高光谱、超光谱、雷达等新型传 感器的出现和应用，遥感技术进入了 一个新的发展阶段。
遥感技术的应用领域
资源调查
遥感技术用于土地、森林、水域等资源 的调查和监测，为政府决策提供科学依
据。
城市规划
遥感技术用于城市空间布局、交通规 划、城市更新等方面，提高城市规划
信息提取
从处理后的图像中提取有用的信息 ，如目标检测、分类等。
03
02
图像增强
通过对比度拉伸、滤波等手段增强 图像的视觉效果。
可视化表达
将提取的信息以图表、地图等形式 进行可视化表达。
04
遥感数据的解译与信息提取
解译方法
01
遥感图像解译的方法包括监督分类、非监督分类、面向对象分
类等。
信息提取
02
从遥感图像中提取有用的信息，如土地利用类型、植被覆盖度
详细描述
无人机遥感技术在应急救援、土地调查、农 业植保等领域具有广泛的应用前景，能够提
高遥感监测的时效性和精细化程度。
THANKS
THANK YOU FOR YOUR WATCHING
等。
应用领域
03
遥感技术在环境监测、城市规划、资源调查等领域有广泛应用
。
04
遥感技术的应用实例
土地利用变化监测
总结词
通过遥感技术，可以快速、准确地监测土地利用的变化情况，为土地规划和资源管理提供数据支持。
பைடு நூலகம்详细描述
遥感技术能够获取大范围、多时相的土地覆盖信息，通过对比不同时期的遥感影像，可以发现土地利 用的变化趋势和规律。这些数据对于土地规划、城市发展、环境保护等方面具有重要意义。
遥感物理基础1.pptx
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电磁波谱
第4页/共84页
遥感应用的电磁波波谱段
❖紫 外 线 ： 波 长 范 围 为 0.01 ～ 0.38μm ， 太 阳 光 谱 中，只有0.3～0.38μm波长的光到达地面，对油 污染敏感，但探测高度在2000 m以下。
❖可 见 光 ： 波 长 范 围 ： 0.38 ～ 0.76μm ， 人 眼 对 可 见光有敏锐的感觉，是遥感技术应用中的重要波 段。
第20页/共84页
❖ 米氏散射：大气中的气溶胶颗粒，云滴，雨云滴等的 直径与入射光的波长可以比拟或大于入射光的波长时 发生的散射。
❖ 米氏散射的特征： （1）电磁波可以穿透介质表面而深入到散射颗粒的 内部。 （2）由于颗粒尺度与波长可以比拟，所以颗粒的不 同部位往往处在不同的电场强度下，导致诱发电流的 产生，一方面这高度电流会产生高变的磁场，另一方 面电流的存在意味着焦耳热损耗的出现——电磁波的 吸收。
• 气压随高度是以负指数形式递减。
第14页/共84页
大气层次
大气厚度约为1000km,从地面到大气上界，可垂直分为4层：
➢对流层：高度在7～12 km,温度随高度而降低，空气明 显垂直对流，天气变化频繁，航空遥感主要在该层内。上 界随纬度和季节而变化。
➢平流层：高度在12～50 km，没有对流和天气现象。底 部为同温层（航空遥感活动层），同温层以上为暖层，温 度由于臭氧层对紫外线的强吸收而逐渐升高。
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BACK
大气对辐射的吸收
❖ 大气中氮气对电磁波的作用都在紫外光以外 的范围内（ <0.2um 的电磁波几乎被氮气或 氧气吸收）。
❖ 大气上层臭氧的存在，而臭氧对小于0.3um 的电磁波具有极强的吸收能力，所以到达地 面的太阳短波辐射中，已不存在小于0.3um 的短波辐射。
电磁波谱
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遥感应用的电磁波波谱段
❖紫 外 线 ： 波 长 范 围 为 0.01 ～ 0.38μm ， 太 阳 光 谱 中，只有0.3～0.38μm波长的光到达地面，对油 污染敏感，但探测高度在2000 m以下。
❖可 见 光 ： 波 长 范 围 ： 0.38 ～ 0.76μm ， 人 眼 对 可 见光有敏锐的感觉，是遥感技术应用中的重要波 段。
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❖ 米氏散射：大气中的气溶胶颗粒，云滴，雨云滴等的 直径与入射光的波长可以比拟或大于入射光的波长时 发生的散射。
❖ 米氏散射的特征： （1）电磁波可以穿透介质表面而深入到散射颗粒的 内部。 （2）由于颗粒尺度与波长可以比拟，所以颗粒的不 同部位往往处在不同的电场强度下，导致诱发电流的 产生，一方面这高度电流会产生高变的磁场，另一方 面电流的存在意味着焦耳热损耗的出现——电磁波的 吸收。
• 气压随高度是以负指数形式递减。
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大气层次
大气厚度约为1000km,从地面到大气上界，可垂直分为4层：
➢对流层：高度在7～12 km,温度随高度而降低，空气明 显垂直对流，天气变化频繁，航空遥感主要在该层内。上 界随纬度和季节而变化。
➢平流层：高度在12～50 km，没有对流和天气现象。底 部为同温层（航空遥感活动层），同温层以上为暖层，温 度由于臭氧层对紫外线的强吸收而逐渐升高。
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BACK
大气对辐射的吸收
❖ 大气中氮气对电磁波的作用都在紫外光以外 的范围内（ <0.2um 的电磁波几乎被氮气或 氧气吸收）。
❖ 大气上层臭氧的存在，而臭氧对小于0.3um 的电磁波具有极强的吸收能力，所以到达地 面的太阳短波辐射中，已不存在小于0.3um 的短波辐射。
遥感的物理基础-PPT课件
电磁波通过电场和磁场之间相互联系进行传播
电磁辐射:电磁能量的传递过程（包括辐射、吸收、
反射和透射）称为电磁辐射。
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第3页/共33页
电磁波四要素
频率：1秒钟内波 的传播次数，单 位为赫兹（Hz） 振幅：电场振动的 强度，振幅的平方 与电磁波具有的能 量大小成正比 偏振面：包含电 场方向的平面。 偏振面的方向一 定的情况叫直线 偏振 传递方向
规律的运动。 有
电磁波的粒子性，使得电磁辐射的能量具有
统计性
❖ 波粒二象性的程度与电磁波的波长有关：波长愈短，辐射的粒子性愈明 显；波长愈长，辐射的波动特性愈明显
第4页/共33页
二、电磁波谱
1. 电磁波谱：按电磁波在真空中的波长长短，依次排列 制成的图表。 在电磁波谱中，波长最长的是无线电波， 其按波长可分为长波、中波、短波和微波。波长
➢ 传感器探测波段的设计，是通过分 析比较地物光谱数据而确定的。
➢ 多光谱扫描仪（MSS）的波段设计：
➢ MSS1(0.5-0.6 μm) ➢ MSS2(0.6-0.7 μm) ➢ MSS3(0.7-0.8 μm) ➢ MSS4(0.8-1.1 μm)
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3) 同类地物的反射光谱具有相似性，但也有差异性。不同植物；植物病虫害 4) 地物的光谱特性具有时间特性和空间特性。
3、黑体辐射定律
Max Planck (1858 – 1947) Nobel Prize 1918
(1)普朗克热辐射定律
表示出了黑体辐射出
射度与温度的关系以
及按波长分布的规律。
M
(、T )
2hc2 5
ech /
1
kT
1
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电磁辐射:电磁能量的传递过程（包括辐射、吸收、
反射和透射）称为电磁辐射。
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电磁波四要素
频率：1秒钟内波 的传播次数，单 位为赫兹（Hz） 振幅：电场振动的 强度，振幅的平方 与电磁波具有的能 量大小成正比 偏振面：包含电 场方向的平面。 偏振面的方向一 定的情况叫直线 偏振 传递方向
规律的运动。 有
电磁波的粒子性，使得电磁辐射的能量具有
统计性
❖ 波粒二象性的程度与电磁波的波长有关：波长愈短，辐射的粒子性愈明 显；波长愈长，辐射的波动特性愈明显
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二、电磁波谱
1. 电磁波谱：按电磁波在真空中的波长长短，依次排列 制成的图表。 在电磁波谱中，波长最长的是无线电波， 其按波长可分为长波、中波、短波和微波。波长
➢ 传感器探测波段的设计，是通过分 析比较地物光谱数据而确定的。
➢ 多光谱扫描仪（MSS）的波段设计：
➢ MSS1(0.5-0.6 μm) ➢ MSS2(0.6-0.7 μm) ➢ MSS3(0.7-0.8 μm) ➢ MSS4(0.8-1.1 μm)
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3) 同类地物的反射光谱具有相似性，但也有差异性。不同植物；植物病虫害 4) 地物的光谱特性具有时间特性和空间特性。
3、黑体辐射定律
Max Planck (1858 – 1947) Nobel Prize 1918
(1)普朗克热辐射定律
表示出了黑体辐射出
射度与温度的关系以
及按波长分布的规律。
M
(、T )
2hc2 5
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◇遥感应用的电磁波波谱段
❖ 紫外线：波长范围为0.01～0.38μm，太阳光 谱中，只有0.3～0.38μm波长的光到达地面， 且能量很小。
主要用于探测碳酸盐岩的分布和油污染的监测。 由于大气层中臭氧对紫外线的强烈吸收和散射作
用，通常探测高度在2000米以下。
.
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遥感物理基础>电磁波及电磁波谱
§ 2-1 电磁波及电磁波谱
.
9
遥感物理基础>电磁波基础
§ 2-1 电磁波基础
◇电磁波谱
✓定义
将电磁波在真空中传播的波长或频率按递增 或递减顺序排列制成的图表叫做电磁波谱。
✓依次为：
γ射线—X射线—紫外线—可见光—红外 线—微波—无线电波。
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10
电磁波谱
§ 2-1 电磁波及电磁波谱
遥感物理基础>电磁波及电磁波谱
§ 2-1 电磁波及电磁波谱
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遥感物理基础>物体的发射辐射（ Emission ）
§尔霍夫辐射定律（Kirchhoff ’s law of radiation ） ：
– 一定温度下的物体，对某一波长的电磁波辐 射的吸收能力和发射能力相对应。吸收能力越 强，发射能力也越强。
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遥感物理基础>物体的发射辐射（ Emission ）
◇遥感应用的电磁波波谱段
❖ 可见光：波长范围：0.38～0.76μm，人眼对 可见光有敏锐的感觉，是遥感技术应用中的重 要波段。
尽管大气对它也有一定的吸收和散射作用，它仍 是遥感成像所使用的主要波段之一。在此波段 大部分地物都具有良好的亮度反差特性，不同 地物在此波段的图象易于区分。
.
13
遥感物理基础>电磁波及电磁波谱
◇电磁波的定义 ◇电磁波的特性 ◇电磁波谱 ◇遥感应用的电磁波波谱段
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4
遥感物理基础>电磁波基础
§ 2-1 电磁波基础
◇电磁波的定义
✓ 电磁波（Electromagnetic Wave)：在真空
或物质中通过电磁场的振动而传输电磁能量的波。 光波、热辐射、微波、无线电波等都是由振源 发出的电磁振荡在空间的传播。
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6
遥感物理基础>电磁波基础
§ 2-1 电磁波基础
◇电磁波的定义
Electromagnetic radiation
.
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遥感物理基础>电磁波基础
§ 2-1 电磁波基础
◇电磁波的特性
✓电磁波具有波粒二象性，即波动性和粒子性。
✓光的波动性形成了光的干涉、衍射、偏振等现象
✓电磁波是一种横波，电场和磁场的振动方向是相
§ 2-1 电磁波及电磁波谱
◇遥感应用的电磁波波谱段
❖ 红外线：波长范围为0.76～1000μm， 根据性质分为近红外、中红外、远红外 和超远红外。
红外遥感是采用热感应方式探测地物本身 的辐射（如热污染、火山、森林火灾 等），所以不仅白天可以进行，夜间也 可进行，能进行全天时遥感。
.
14
遥感物理基础>电磁波及电磁波谱
.
17
遥感物理基础>物体的发射辐射（ Emission ）
§ 2-2 物体的发射辐射
◇黑体辐射
黑体（Blackbody） ： – 定义：入射的全部电磁波被完全吸收，既无反
射也没有透射的物体。 – 自然界中，黑体是不存在的。黑色的烟煤其吸
收吸收系数为99%，因而被认为是最接近黑 体的自然物质。恒星和太阳的辐射也被看作是 接近黑体辐射的辐射源。
.
2
遥感物理基础
第二章 遥感物理基础
遥感的基础
• 能够根据收集到的电磁波来判断地物目标和自
然现象。
• 一切物体由于其种类、特征和环境条件的不同，
具有完全不同的电磁波反射或发射、辐射特征。
• 遥感技术主要是建立在物体反射或发射电磁波
的原理之上的。
.
3
遥感物理基础>电磁波基础
§ 2-1 电磁波基础
本节主要内容:
本节主要内容:
◇黑体辐射 ◇太阳辐射 ◇一般物体的发射辐射
.
16
遥感物理基础>物体的发射辐射（ Emission ）
§ 2-2 物体的发射辐射
◇黑体辐射
概念的引入： – 温度高于绝对零度的物体，均有发射电磁波
的能力。 – 遥感技术中，物体的电磁波发射强度是以
“发射率”为量度的，而发射率又以“黑体” 作为基准。
遥感物理基础
第二章 遥感物理基础
.
1
遥感物理基础
第二章 遥感物理基础
本章主要内容:
知识点：
◇电磁波基础 ◇物体的发射辐射
掌握：概念：电磁波与电磁 波谱、大气窗口、黑体、基 尔霍夫辐射定律
◇物体的反射辐射 ◇大气对电磁波
遥感技术所用的主要电磁波 及其特性、物体发射、反射 光谱特征的特点
传输的影响
了解：电磁波的特性、大气 对太阳辐射的影响
.
5
遥感物理基础>电磁波基础
§ 2-1 电磁波基础
◇电磁波的定义
电磁波是通过电场和磁场之间相互联系传播 的。根据麦克斯韦电磁场理论，空间任何一处只 要存在着场，也就存在着能量，变化着的电场能 够在它的周围激起磁场，而变化的磁场又会在它 的周围感应出变化的电场。这样，交变的电场和 磁场相互激发并向外传播，闭合的电力线和磁力 线就象链条一样，一个接一个地套连着，在空间 传播开来，形成了电磁波。
互垂直的，且垂直于波的传播方向。
.
8
遥感物理基础>电磁波基础
§ 2-1 电磁波基础
◇电磁波的特性
✓电磁波的波长（wavelength) 和频率f
（frequency) 及波速v（velocity）之间的关 系： ＝v／f
✓电磁波在真空中以光速c(=2.998×108m/s）
传播，不需要媒质也能传播，与物质发生作用时 会有反射、吸收、透射、散射等，并遵循同一规 律。
§ 2-2 物体的发射辐射
◇太阳辐射（Solar Radiation）
– 太阳辐射是地球上生物、地球大气运动的能源， 也是被动式遥感系统中遥感器接收信息的主要 来源。
– 太阳送到地球的能量约估计为17.3 1016J/s 。太阳可以被看作是近似5762K的黑 体。由于太阳辐射总能量的46%集中在0.40.76m之间的可见光波段，所以太阳辐射一 般称为短波辐射。
§ 2-1 电磁波及电磁波谱
◇遥感应用的电磁波波谱段
❖ 微波：波长范围为1 mm～1 m，穿透 性好，不受云雾的影响，所以能进行全 天时全天候的遥感探测。
另外，微波对某些物质具有一定的穿透能 力，能直接透过植被、冰雪、土壤等表 层覆盖物。
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遥感物理基础>物体的发射辐射（ Emission ）
§ 2-2 物体的发射辐射
❖ 紫外线：波长范围为0.01～0.38μm，太阳光 谱中，只有0.3～0.38μm波长的光到达地面， 且能量很小。
主要用于探测碳酸盐岩的分布和油污染的监测。 由于大气层中臭氧对紫外线的强烈吸收和散射作
用，通常探测高度在2000米以下。
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遥感物理基础>电磁波及电磁波谱
§ 2-1 电磁波及电磁波谱
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遥感物理基础>电磁波基础
§ 2-1 电磁波基础
◇电磁波谱
✓定义
将电磁波在真空中传播的波长或频率按递增 或递减顺序排列制成的图表叫做电磁波谱。
✓依次为：
γ射线—X射线—紫外线—可见光—红外 线—微波—无线电波。
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电磁波谱
§ 2-1 电磁波及电磁波谱
遥感物理基础>电磁波及电磁波谱
§ 2-1 电磁波及电磁波谱
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遥感物理基础>物体的发射辐射（ Emission ）
§尔霍夫辐射定律（Kirchhoff ’s law of radiation ） ：
– 一定温度下的物体，对某一波长的电磁波辐 射的吸收能力和发射能力相对应。吸收能力越 强，发射能力也越强。
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遥感物理基础>物体的发射辐射（ Emission ）
◇遥感应用的电磁波波谱段
❖ 可见光：波长范围：0.38～0.76μm，人眼对 可见光有敏锐的感觉，是遥感技术应用中的重 要波段。
尽管大气对它也有一定的吸收和散射作用，它仍 是遥感成像所使用的主要波段之一。在此波段 大部分地物都具有良好的亮度反差特性，不同 地物在此波段的图象易于区分。
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遥感物理基础>电磁波及电磁波谱
◇电磁波的定义 ◇电磁波的特性 ◇电磁波谱 ◇遥感应用的电磁波波谱段
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遥感物理基础>电磁波基础
§ 2-1 电磁波基础
◇电磁波的定义
✓ 电磁波（Electromagnetic Wave)：在真空
或物质中通过电磁场的振动而传输电磁能量的波。 光波、热辐射、微波、无线电波等都是由振源 发出的电磁振荡在空间的传播。
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遥感物理基础>电磁波基础
§ 2-1 电磁波基础
◇电磁波的定义
Electromagnetic radiation
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遥感物理基础>电磁波基础
§ 2-1 电磁波基础
◇电磁波的特性
✓电磁波具有波粒二象性，即波动性和粒子性。
✓光的波动性形成了光的干涉、衍射、偏振等现象
✓电磁波是一种横波，电场和磁场的振动方向是相
§ 2-1 电磁波及电磁波谱
◇遥感应用的电磁波波谱段
❖ 红外线：波长范围为0.76～1000μm， 根据性质分为近红外、中红外、远红外 和超远红外。
红外遥感是采用热感应方式探测地物本身 的辐射（如热污染、火山、森林火灾 等），所以不仅白天可以进行，夜间也 可进行，能进行全天时遥感。
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遥感物理基础>电磁波及电磁波谱
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遥感物理基础>物体的发射辐射（ Emission ）
§ 2-2 物体的发射辐射
◇黑体辐射
黑体（Blackbody） ： – 定义：入射的全部电磁波被完全吸收，既无反
射也没有透射的物体。 – 自然界中，黑体是不存在的。黑色的烟煤其吸
收吸收系数为99%，因而被认为是最接近黑 体的自然物质。恒星和太阳的辐射也被看作是 接近黑体辐射的辐射源。
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2
遥感物理基础
第二章 遥感物理基础
遥感的基础
• 能够根据收集到的电磁波来判断地物目标和自
然现象。
• 一切物体由于其种类、特征和环境条件的不同，
具有完全不同的电磁波反射或发射、辐射特征。
• 遥感技术主要是建立在物体反射或发射电磁波
的原理之上的。
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遥感物理基础>电磁波基础
§ 2-1 电磁波基础
本节主要内容:
本节主要内容:
◇黑体辐射 ◇太阳辐射 ◇一般物体的发射辐射
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遥感物理基础>物体的发射辐射（ Emission ）
§ 2-2 物体的发射辐射
◇黑体辐射
概念的引入： – 温度高于绝对零度的物体，均有发射电磁波
的能力。 – 遥感技术中，物体的电磁波发射强度是以
“发射率”为量度的，而发射率又以“黑体” 作为基准。
遥感物理基础
第二章 遥感物理基础
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遥感物理基础
第二章 遥感物理基础
本章主要内容:
知识点：
◇电磁波基础 ◇物体的发射辐射
掌握：概念：电磁波与电磁 波谱、大气窗口、黑体、基 尔霍夫辐射定律
◇物体的反射辐射 ◇大气对电磁波
遥感技术所用的主要电磁波 及其特性、物体发射、反射 光谱特征的特点
传输的影响
了解：电磁波的特性、大气 对太阳辐射的影响
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遥感物理基础>电磁波基础
§ 2-1 电磁波基础
◇电磁波的定义
电磁波是通过电场和磁场之间相互联系传播 的。根据麦克斯韦电磁场理论，空间任何一处只 要存在着场，也就存在着能量，变化着的电场能 够在它的周围激起磁场，而变化的磁场又会在它 的周围感应出变化的电场。这样，交变的电场和 磁场相互激发并向外传播，闭合的电力线和磁力 线就象链条一样，一个接一个地套连着，在空间 传播开来，形成了电磁波。
互垂直的，且垂直于波的传播方向。
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遥感物理基础>电磁波基础
§ 2-1 电磁波基础
◇电磁波的特性
✓电磁波的波长（wavelength) 和频率f
（frequency) 及波速v（velocity）之间的关 系： ＝v／f
✓电磁波在真空中以光速c(=2.998×108m/s）
传播，不需要媒质也能传播，与物质发生作用时 会有反射、吸收、透射、散射等，并遵循同一规 律。
§ 2-2 物体的发射辐射
◇太阳辐射（Solar Radiation）
– 太阳辐射是地球上生物、地球大气运动的能源， 也是被动式遥感系统中遥感器接收信息的主要 来源。
– 太阳送到地球的能量约估计为17.3 1016J/s 。太阳可以被看作是近似5762K的黑 体。由于太阳辐射总能量的46%集中在0.40.76m之间的可见光波段，所以太阳辐射一 般称为短波辐射。
§ 2-1 电磁波及电磁波谱
◇遥感应用的电磁波波谱段
❖ 微波：波长范围为1 mm～1 m，穿透 性好，不受云雾的影响，所以能进行全 天时全天候的遥感探测。
另外，微波对某些物质具有一定的穿透能 力，能直接透过植被、冰雪、土壤等表 层覆盖物。
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遥感物理基础>物体的发射辐射（ Emission ）
§ 2-2 物体的发射辐射