北京大学：《遥感概论》第二章 电磁波谱与地球波谱特征

《遥感概论》课程 第二章电磁波谱与地物波谱特征 主讲教师:秦其明 北京大学地球与空间科

主讲教师：秦其明 主讲教师：秦其明 北京大学地球与空间科学学院 北京大学地球与空间科学学院 第二章 电磁波谱与地物波谱特征 电磁波谱与地物波谱特征 《遥感概论》课程

RSGIS 本节主要内容 电磁波与电磁辐射 太阳辐射及大气对辐射的影响 地球的辐射及地物波谱 北京大学遥感与地理信息系统研」

本节主要内容 ƒ 电磁波与电磁辐射 电磁波与电磁辐射 ƒ 太阳辐射及大气对辐射的影响 太阳辐射及大气对辐射的影响 ƒ 地球的辐射及地物波谱 地球的辐射及地物波谱

RSGIS 电磁波 电磁波: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 电磁波在传播中遵循波的反射,折射,衍射, 干涉,吸收,散射等传播规律 E 北京大学遥感与地理信息系统研」

电磁波 ƒ 电磁波:当电磁振荡进入空间，变化的磁场 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 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 磁场，使电磁振荡在空间传播 ƒ 电磁波在传播中遵循波的反射，折射，衍射， 电磁波在传播中遵循波的反射，折射，衍射， 干涉，吸收，散射等传播规律 干涉，吸收，散射等传播规律

RSGIS 电磁波 横波,在真空以光速传播 满足方程: 二 描述物理量 E=h·f 频率 相位 里 极化 北京大学遥感与地理信息系统研」

电磁波 ƒ 横波,在真空以光速传播 在真空以光速传播 ƒ 满足方程： ƒ 描述物理量： –频率 –相位 –能量 –极化 f v c E hf ⋅ = = ⋅

RSGIS 电磁波谱 按电磁波在真空中传播的波长或频率, 递增或递减排列,则构成了电磁波谱 波段 波长 长波 3000m 中波和短波0-300m 超短波 1-10m 波 Imm-1m 红外5-1000um 外 红外 15 u m 波中红外P-6um 段质红外 H m 可见光 0.38-0.76pm 紫外线 10-3-3.8×10-3pm 射线 106-103um 射线 10-6um 北京大学遥感与地理信息系统研」

电磁波谱 ƒ 按电磁波在真空中传播的波长或频率， 按电磁波在真空中传播的波长或频率， 递增或递减排列，则构成了电磁波谱 递增或递减排列，则构成了电磁波谱 波段 波长 长波 中波和短波 超短波 >3000m 10-3000m 1-10m 微波 1mm-1m 红 外 波 段 超远红外 远红外 中红外 近红外 15-1000μm 6-15μm 3-6μm 0.76-3μm 可见光 0.38-0.76μm 紫外线 10-3-3.8×10-3μm X射线 10-6-10-3μm γ射线 < 10-6μm

RSGIS 电磁波的度量 遥感信息是从遥感器定量记录的地表物 体电磁辐射数据中提取的 辐射测量( radiometry) 光度测量( photometry) 比辐射率 亮温 北京大学遥感与地理信息系统研」

电磁波的度量 ƒ 遥感信息是从遥感器定量记录的地表物 遥感信息是从遥感器定量记录的地表物 体电磁辐射数据中提取的 体电磁辐射数据中提取的 –辐射测量（radiometry radiometry ） –光度测量（photometry photometry ） –比辐射率 –亮温

RSGIS 太阳辐射 太阳发出的电磁波辐射 太阳辐射在从近紫外到中红外这一波段内能量最 集中而且相对来说最稳定,太阳强度变化最小 200 Exdat mospheric solar irradiance Fo() 150 Solar irradiance reaching the surface F() 500 Wavelength(um) 太阳辐照度分布曲线 北京大学遥感与地理信息系统研」

太阳辐射 ƒ 太阳发出的电磁波辐射 太阳发出的电磁波辐射 ƒ 太阳辐射在从近紫外到中红外这一波段内能量最 太阳辐射在从近紫外到中红外这一波段内能量最 集中而且相对来说最稳定，太阳强度变化最小 集中而且相对来说最稳定，太阳强度变化最小 Exoatmospheric solar irradiance F0(λ) Solar irradiance reaching the surface F(λ) 0 2 1 Wavelength (µm) 3 200 0 Irradiance (W m-2 µm-1 ) 150 0 100 0 500 0 太阳辐照度分布曲线 太阳辐照度分布曲线

RSGIS 大气成分 大气成分主要有: 体分子(氮气\氧气\二氧化碳) 其它微粒(水汽\气溶胶\其他粒子等) 它们对电磁辐射具有吸收与散射作 用 北京大学遥感与地理信息系统研」

大气成分 ƒ 大气成分主要有： 大气成分主要有： –气体分子（氮气 气体分子（氮气\氧气\二氧化碳） –其它微粒(水汽\气溶胶\其他粒子等) ƒ 它们对电磁辐射具有吸收与散射作 它们对电磁辐射具有吸收与散射作 用

RSGIS 大气吸收作用 太阳辐射穿过大气层时,大气分子对电磁波的某些波 段有吸收作用,引起这些波段的太阳辐射强度衰减 sL▲角身阳品。1 ATION CURVE OUTSIDE ATHO$ PHERE SOAR IRRADIA TION CURVE AT SEA LEVEL to cAve FoR SLACKBOOY AT 5900* H2o. CO2 Hio, COz 020.4°60.a1。121.41.6182.0222.42,62.83.03.2 HAVELENCTH (H№〕 ure 2: Solar irradiance at the top and bottom of the earth's atmosphere, for the sun at the zenith. shaded are indicate absorption by atmospheric gases. After Valley (1965)

大气吸收作用 ƒ 太阳辐射穿过大气层时，大气分子对电磁波的某些波 太阳辐射穿过大气层时，大气分子对电磁波的某些波 段有吸收作用，引起这些波段的太阳辐射强度衰减 段有吸收作用，引起这些波段的太阳辐射强度衰减

RSGIS 大气散射作用 电磁波与物质相互作用后电磁波偏离原来的 传播方向 瑞丽散射 Satellite Received radiance 135° 45 0 detector Total radian 225 Solar irradiance 米散射 Diffuse sk 90°45° Atmosphere 3K5° Reflectance from Reflectance from eighboring area, study area. 北京大学遥感与地理信息系统研」

大气散射作用 „ 电磁波与物质相互作用后电磁波偏离原来的 电磁波与物质相互作用后电磁波偏离原来的 传播方向 瑞丽散射 180° 90° 270° 0° 135° 45° 225° 315° 米散射 180° 135° 225° 90° 270° 0° 45° 315°