遥感基本知识超强汇总,测绘人学起来~(4)

2021-01-01 23:13:49 徕康小助手 1

电磁辐射与地球的光谱特征

1.电磁波谱与电磁辐射

(1)基本概念

1)波:振动的传播。如:水波、声波、地震波等。

2)机械波:振动的是弹性介质中的位移矢量。

3)电磁波:电磁振源产生的电磁振荡在空间中的传播。

4)电磁波的特点

①不需要传播介质

②电磁波是横波,在真空中以光速传播

③满足波粒二象性

④波长与频率成反比,且两者之积为光速:f×λ=c。

⑤传播遇到气体、固体、液体介质时,会发生反射、投射、折射、吸收等现象。

5)电磁波谱:按照电磁波波长的长短,依次排列成的图表称为电磁波谱。

(2)电磁辐射的量度

1)辐射源:任何物体都是辐射源,既能吸收其它物体的辐射,也能向外辐射电磁波。

2)辐射能量:电磁辐射的能量,单位:J(焦耳)。

3)辐射通量:单位时间内通过某一面积的辐射能量,单位:W。

4)辐射通量密度:单位时间内通过表面单位面积上的辐射通量。

5)辐照度:被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量。

6)辐射出射度:辐射源物体表面单位面积上的辐射通量。

7)辐射亮度:辐射源在某一方向,单位投影表面,单位立体角内的辐射通量。

8)黑体辐射定律

①普朗克公式:描述黑体辐射出射度与温度、波长等的关系

②斯蒂芬-玻尔兹曼定

③维恩位移定律

9)实际物体的辐射

物体的发射率是温度和波长的函数,且与种类、物理状况(如粗糙度、颜色等)等有关。

按照发射率和波长的关系,辐射源可分为:

①黑体:ελ=ε=1

②灰体:ελ=ε=常数<1

③选择性辐射体:ελ<1,且随波长而变

2.太阳辐射及大气对辐射的影响

1)太阳辐射源: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)大气成分组成:

①永久气体:氮气、氧气、CO2、惰性气体、氢气、甲烷等。

②浓度可变的气体:水蒸气、臭氧、SO2、氨气等。

③固体和液体微粒。

3)大气垂直分层(大气结构):电离层:距地面85km直到几百千米的范围均为热电离层,温度范围为500K到2000K

平流层:在平流层最下面直到20km的高度之内,温度几乎为常数

对流层:厚约为10km,温度随高度的增加而降低

4)大气辐射衰弱的原因:反射、吸收、散射。

大气吸收17%,散射22%,反射30%,其余31%太阳辐射到达地面。

5)散射:①瑞利(Rayleigh)散射:当大气中粒子的直径比辐射波长小得多时发生的散射;散射强度与波长的四次方成反比。

②米氏散射:当大气中粒子的直径与波长相当时发生的散射;散射强度与波长的二次方成反比。

③非选择性散射:当大气中粒子的直径比波长大得多时发生的散射;散射强度与波长无关

6)吸收作用:大气吸收电磁辐射的主要物质是:水、二氧化碳和臭氧

7)反射作用:云量越多、云层越厚,反射越强

8)折射作用:折射率与大气密度有关,密度越大折射率越大。

3.地球的辐射与地物波谱特征

1)太阳辐射与地表的相互作用

①温度为300K的黑体,其电磁辐射的波长范围是:2.5~50μm(0.3-2.5um)。

②地球表面的发射辐射能量集中于近红外波段和热红外波段;在热红外波段,地球的发射辐

射能量远远大于太阳的电磁辐射能量,通常称地球的发射辐射为热辐射

③地球表面的热辐射(能量)与自身的发射率、波长、温度有关

2)地物波谱特征

在可见光与近红外波段,地表物体自身的热辐射几乎等于零。所以地物发出的波谱主要以反射太阳辐射为主。

到达地面的太阳辐射能量=反射能量+吸收能量+透射能量

①反射率:物体反射的辐射能量占总入射能量的百分比

②物体的反射:镜面反射、漫反射和实际物体的反射。


标签: 航测
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