2遥感物理基础
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《遥感原理与应用》习题答案解析遥感原理与应用习题第一章遥感物理基础一、名词解释1遥感:在不接触的情况下,对目标或自然现象远距离感知的一门探测技术。
2遥感技术:遥感技术是从人造卫星、飞机或其他飞行器上收集地物目标的电磁辐射信息,判认地球环境和资源的技术。
3电磁波:电磁波(又称电磁辐射)就是由同相震荡且互相横向的电场与磁场在空间中以波的形式移动,其传播方向旋转轴电场与磁场形成的平面,有效率的传达能量和动量。
电磁辐射可以按照频率分类,从高频率至高频率,包含存有无线电波、微波、红外线、红外线、紫外光、4电磁波五音:把各种电磁波按照波长或频率的大小依次排序,就构成了电磁波五音5绝对黑体:能够完全吸收任何波长入射能量的物体6灰体:在各种波长处的发射率相等的实际物体。
7绝对温度:热力学温度,又叫做热力学温标,符号t,单位k(开尔文,缩写上开)8色温:在实际测量物体的光谱电磁辐射通量密度曲线时,常常用一个最吻合灰体电磁辐射曲线的黑体电磁辐射曲线做为参考这时的黑体电磁辐射温度就叫做色温。
9大气窗口:电磁波通过大气层时较少被反射、吸收和散射的,透过率较高的波段称。
10发射率:实际物体与同温度的黑体在相同条件下的辐射功率之比。
11光谱反射率:物体的散射电磁辐射通量与入射光电磁辐射通量之比。
12波粒二象性:电磁波具备波动性和粒子性。
13光谱反射特性曲线:反射波谱曲线是物体的反射率随波长变化的规律,以波长为横轴,反射率为纵轴的曲线。
问答题1黑体电磁辐射遵从哪些规律?(1由普朗克定理知与黑体辐射曲线下的面积成正比的总辐射通量密度w随温度t的增加而迅速增加。
(2绝对黑体表面上,单位面积升空的总辐射能与绝对温度的四次方成正比。
(3黑体的绝对温度增高时,它的电磁辐射峰值向短波方向移动。
(4不好的辐射体一定就是不好的吸收体。
(5在微波段黑体的微波辐射亮度与温度的一次方成正比。
2电磁波五音由哪些相同特性的电磁波段共同组成?遥感技术中所用的电磁波段主要存有哪些?a.包括无线电波、微波、红外波、可见光、紫外线、x射线、伽玛射线等b.微波、红外波、可见光3物体的电磁辐射通量密度与短萼有关?常温下黑体的电磁辐射峰值波长就是多少?(1与光谱反射率,太阳入射在地面上的光谱照度,大气光谱透射率,光度计视场角,光度计有效接受面积。
第二章遥感物理基础复习题:1 由于太阳辐射能量的分布情况、各电磁波谱段的稳定性以及大气传输过程中发生的作用(导致大气窗口的存在)等几方面的原因,目前遥感技术使用的电磁波集中在紫外线、可见光、红外线和微波等光谱段,这几个谱段主要特性如何?紫外线的主要特性紫外线:波长范围0.01-0.38(或0.4)µm。
太阳辐射含有紫外线,通过大气层时,波长小于0.3µm的紫外线几乎都被吸收,只有0.3-0.4µm波长的紫外线部分能穿透大气层到达地面,且能量很少,并能使溴化银底片感光;但因散射严重,故大多数地物在该波段反差小。
紫外线在遥感中的主要用途:(1) 探测碳酸盐分布(因碳酸盐在0.4µm以下短波区域对紫外线的反射比其它类型的岩石强)(2) 水面油污染监测(因水面漂浮的油膜比周围水面反射的紫外线要强烈)(3) 石油普查与勘探(除石油外,荧石与周围其它地物的反差也较大)紫外遥感的使用条件:由于大气层中臭氧对紫外线的强烈吸收与散射作用,紫外遥感通常在2000米高度以下范围进行,高空遥感不宜采用。
可见光波长范围大约为0.38~0.76 µm ,可见光谱中的各种颜色成分大致属于如下的波长区间:红:0.62~0.76µm橙:0.59~0.62µm黄:0.56~0.59µm绿:0.50~0.56µm青:0.47~0.50µm蓝:0.43~0.47µm紫:0.38~0.43µm(或0.40~0.43µm )可见光的主要特性可见光波长范围:0.38(0.4)~ 0.76主要来源:太阳辐射可见光是遥感中最常用波段之一,原因:(1)人眼不但可直接感受可见光的全色光,且对不同波段的单色光也具有这种能力;(2)此波段大部分地物具有良好的亮度反差特性;尽管大气对它有一定的吸收和散射作用,但此波段大部分地物具有良好的亮度反差特性,不同图像易于区分,故此,可见光是鉴别物质特征的主要波段。
第二章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。
由于不同物体具有各自的电磁波反射或辐射特性,才可能应用遥感技术探测和研究远距离的物体。
理解并掌握地物的电磁波发射、反射、散射特性,电磁波的传输特性,大气层对电磁波传播的影响是正确解释遥感数据的基础。
本章重点是掌握可见光近红外、热红外和微波遥感机理,以及地物波谱特征。
图2-1第一节电磁波与电磁波谱2.1.1 电磁波与电磁波谱1. 电磁波一个简单的偶极振子的电路,电流在导线中往复震荡,两端出现正负交替的等量异种电荷,类似电视台的天线,不断向外辐射能量,同时在电路中不断的补充能量,以维持偶极振子的稳定振荡。
当电磁振荡进入空间,变化的磁场激发了涡旋电场,变化的电场又激发了涡旋磁场,使电磁振荡在空间传播,这就是电磁波。
2. 电磁辐射电磁场在空间的直接传播称为电磁辐射。
1887 年德国物理学家赫兹由两个带电小球的火花放电实验,证实了电磁场在空间的直接传播,验证了电磁辐射的存在。
装载在遥感平台上的遥感器系统,接收来自地表、地球大气物质的电磁辐射,经过成像仪器,形成遥感影像。
3. 电磁波谱γ射线、X 射线、紫外线、可见光、红外线和无线电波(微波、短波、中波、长波和超长波等)在真空中按照波长或频率递增或递减顺序排列,构成了电磁波谱。
目前遥感技术中通常采用的电磁波位于可见光、红外和微波波谱区间。
可见光区间辐射源于原子、分子中的外层电子跃迁。
红外辐射则产生于分子的振动和转动能级跃迁。
无线电波是由电容、电感组成的振荡回路产生电磁辐射,通过偶极子天线向空间发射。
微波由于振荡频率较高,用谐振腔及波导管激励与传输,通过微波天线向空间发射。
由于它们的波长或频率不同,不同电磁波又表现出各自的特性和特点。
可见光、红外和微波遥感,就是利用不同电磁波的特性。
电磁波与地物相互作用特点与过程,是遥感成像机理探讨的主要内容。
图2-2电磁辐射的性质4. 电磁辐射的性质电磁辐射在传播过程中具有波动性和量子性两重特性。
遥感概论期末复习知识点一遥感的定义遥感是应用探测仪器,不与探测目标相接触,从远处把目标的电磁波特性记录下来,通过分析,揭示出物体的特征性质及其变化的科学及综合性探测技术。
二遥感的基本原理自然界的任何物体本身都具有发射、吸收、反射以及折射电磁波的能力,遥感是利用传感器主动或被动地接受地面目标反射或发射的电磁波,通过电磁波所传递的信息来识别目标,从而达到探测目标物的目的。
三遥感的物理基础(一)电磁波电磁波是遥感技术的重要物理理论基础。
1、电磁波的性质:具有波的性质和粒子的性质(波粒二相性)2、波长越短(频率越高),能量越高。
3、电磁波谱电磁波几个主要的分段:宇宙射线、伽玛射线、X射线、紫外、可见光、红外(近、中、远)、微波、无线电波。
遥感常用的电磁波段主要是近紫外、可见光、红外、微波紫外:紫外线是电磁波谱中波长从0.01~0.38um辐射的总称,主要源于太阳辐射。
由于太阳辐射通过大气层时被吸收,只有0.3~0.38um波长的光能穿过大气层到达地面,且散射严重。
由于大气层中臭氧对紫外线的强烈吸收与散射作用,紫外遥感通常在2000m 高度以下的范围进行。
可见光:是电磁波谱中人眼可以感知的部分,遥感常用的可见光是蓝波段(0.45um附近)、绿波段(0.55um附近)和红波段(0.65um附近)红外,红外线是波长介乎微波与可见光之间的电磁波,波长在0.7um至1mm之间,遥感常用的在0.7um-100mm微波,波长在0.1毫米~1米之间的电磁波。
微波波段具有一些特殊的特性:①受大气层中云、雾的散射影响小,穿透性好,不受光照等条件限制,白天、晚上均可进行地物微波成像,因此能全天候的遥感。
②微波遥感可以对云层、地表植被、松散沙层和干燥冰雪具有一定的穿透能力。
微波越长,穿透能力越强。
4、黑体辐射定律辐射出射度:在单位时间内从物体表面单位面积上发出的各种波长的电磁波能量的总和。
黑体:如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收,又能全部发射,则该物体是绝对黑体。