遥感物理

《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。

P = h/λ
h : 普朗克常数，6.6260755×10－34 J s c : 光速； v : 频率
能量和动量是粒子属性，频率和波长是波动属性。可见光， 红外线；微波和无线电波；紫外线和X射线Y射线。
u n
电磁波的叠加原理
当两列波在同一空间传播时，空间 尚各点的振动为各列波单独振动的 合成。 任何复杂的电磁波都可以分解成许 多比较简单的电磁波； 比较简单的电磁波也可以合成为复 杂的电磁波。
α ( λ , T ) = M ( λ , T ) Mb ( λ , T )
ε =α
发射率等于吸收率。好的吸收体也是好的发 射体，如果不吸收某些波长的电磁波，也不 发射该波长的电磁波。
u n
3 大气对太阳辐射的衰减
3.1 太阳辐射源 3.3 大气分层 3.5 大气窗口
3.2 大气成分组成
3.4 大气对太阳辐射的衰减
θ： 太阳高度角
3.4.1 散射作用
太阳辐射通过大气层时，受到大气中气体分子的散射 和大气中固体、微粒、液体的散射。
u n
1 瑞利（Rayleigh） 散射
质点的直径 d << λ(电磁波波长)时，一般认为（d < λ/10）
γ (λ ) ∝
大气中的气体分子; 晴朗的天空为蓝色； 出现蓝色蒙 雾，紫外区不适于进行遥感
u n
1.2 电磁波谱（2）
传播的方向性、穿透性、可见性、颜色不同。 共性：传播速度相同
遵守相同的反射、折射、透射、吸收和散射定律 无线电波：电磁振荡
红外线、可见光、紫外线、X射线等由分子、原子、核 子的运动状态的改变或能级跃迁。 紫外线 （0.01－0.4微米），碳酸盐，油污
可见光 （0.4－0.76微米），人眼、单色、全色 红外线 （0.76－1000微米）

精选PPT
16
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
精选PPT
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。
精选PPT
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。
精选PPT
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
精选PPT
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。
精选PPT
8
三、电磁辐射源 1. 自然辐射源

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