第二章 遥感物理基础

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 。
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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
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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）。
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春小麦在不同生长期的反射波谱特性曲线
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不同地物
各种建筑物屋顶的波谱特性
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各种道路的波谱特性
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几种岩石的反射波谱曲线
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不同含水量的玉米叶子反射特性曲线
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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
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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。

a小于入射电磁波波长的十分 之一；(气体分子)
• 米氏散射：如果介质中不均匀
颗粒的直径a与入射波长同数 量级；(气溶胶)
• 非选择性散射（均匀散射）：
当不均匀颗粒的直径a>>λ时
发生。(大粒子尘埃)
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遥感电磁辐射基础 辐射传输基础
地物波谱特性与遥感光学基础
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大 大气成分 气 不变成分：氮、氧、氩、二氧化碳、甲烷、氧化氮、氢； 对 这些气体在80km以上的相对比例保持不变，称为不变气体。 1 2 电 可变成分：臭氧、水蒸气、液态和固态水（雨、雾、雪、 3磁 4 冰等）、盐粒、尘烟；这些气体的含量随高度、温度、位置 5辐 6 射 而变，称为可变成分。 7 的 气溶胶：固体或液体分散在气体中的分散体系叫做气溶胶。 影 比如，烟、尘、雾、云等都是气溶胶 。气溶胶是气体和在重 响 力场中具有一定稳定性和较小沉降速度的物质颗粒组成的混
散射影响：使原传播方向的辐射强度减弱，而增加向其他各方向
的辐射。尽管强度不大，但太阳辐射在照到地面又反射到传感器的 过程中，二次通过大气，在照射地面时，由于增加了漫入射的成分， 使地物反射的成分有所改变。 对遥感图像来说，增加了信号中的噪声成分，降低了传感器接收 数据的质量，造成图像模糊不清。 不同于吸收作用，只改变传播方向，不能转变为内能。 大气的散射是太阳辐射衰减的主要原因。

遥感的基本出发点
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2、地物的发射光谱特性 黑体 普朗克公式 斯蒂芬－玻尔兹曼定律（Stephen Boltzmann Law） 维恩位移定律（Wien’s Displacement Law） 基尔霍夫定律 地物的发射光谱
100-106cm ＞106cm
用于无线电通讯，分超短波、短波、中波、长波
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常用的遥感波段有：紫外线、可见光、红外线、微波
紫外线：波长范围0.1---0.38μm，太阳辐射只有0.3--0.4μm到达地面，能量较少；可探测的高度在2000m以 下，目前多用于探测碳酸岩分布，油污染的监测，能提 供土壤水份和作物病类信息。 可见光：波长范围0.38---0.76μm，人眼对该波段具有 敏锐的分辨能力，是鉴别物质的主要波段。遥感技术中 主要用摄影和扫描方式接收和纪录地物对可见光的反射 特征，是现在遥感中最常用的波段。

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太阳
太阳是太阳系唯一的恒星，它集中了太阳系99.865%的质量。 太阳是一个炽热的气体星球，没有固体的星体或核心。太阳从 中心到边缘可分为核反应区、辐射区、对流区和大气层。其能 量的99%是由中心的核反应区的热核反应产生的。太阳中心的 密度和温度极高。太阳大气的主要成分是氢（质量约占71%） 与氦（质量约占27%）。

2)
不同地物在不同波段反射率存在差异： 雪、 沙漠、湿地、小麦的光谱曲线
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)
1.2 地物的光谱特性
任何地物都有自身的电磁辐射规律，如
反射、发射、吸收电磁波的特性。少数还
有透射电磁波的特性。地物的这种特性称
为地物的光谱特性。
一、地物的反射光谱特性
地物的反射率、吸收率和透射率
–对于某波段反射率高的地物，其吸
收率就低，即为弱辐射体；反之，
吸收率高的地物，其反射率就低。
1. 地物的反射率（反射系数或亮度系数）：
2、遥感常用的电磁波波段的特性
2、遥感常用的电磁波波段的特性
紫外线(UV)：0.01-0.4μm，碳酸盐岩分布、水面
油污染。
可见光：0.4-0.76 μm，鉴别物质特征的主要波段；
是遥感最常用的波段。
红外线(IR) ：0.76-1000 μm。近红外0.76-3.0
μm’中红外3.0-6.0 μm；远红外6.0-15.0 μm；超远 红外15-1000 μm。（近红外又称光红外或反射红外； 中红外和远红外又称热红外。 微波：1mm-1m。全天候遥感；有主动与被动之分；具 有穿透能力；发展潜力大。
大气的透射率公式：透射率与路程、大
气的吸收、散射有关。
（一）大气的吸收作用
A. 氧气：小于0.2 μm；0.155为峰值。高
空遥感很少使用紫外波段的原因。 B. 臭氧：数量极少，但吸收很强。两个吸 收带；对航空遥感影响不大。 C. 水：吸收太阳辐射能量最强的介质。到 处都是吸收带。主要的吸收带处在红外 和可见光的红光部分。因此，水对红外 遥感有极大的影响。 D. 二氧化碳：量少；吸收作用主要在红外 区内。可以忽略不计。