地物电磁波发射特性课件

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1、遥感技术基础遥感技术基础第三讲第三讲 地物电磁波发射特性地物电磁波发射特性Electromagnetic Wave Emission Characteristics of object地物电磁波发射特性课件一、电磁波的概念二、电磁波的产生三、电磁波的基本性质四、电磁波谱内容回顾内容回顾地物电磁波发射特性课件电磁波、电磁波谱概念电磁波、电磁波谱概念电磁波电磁波：在真空或物质中通过传播电磁场的在真空或物质中通过传播电磁场的振动而传输电磁能量的波。振动而传输电磁能量的波。电磁波谱电磁波谱：将电磁波在真空中按照波长或频率的大小依将电磁波在真空中按照波长或频率的大小依顺序划分成波段，排列成谱即称为电磁波

2、谱。顺序划分成波段，排列成谱即称为电磁波谱。地物电磁波发射特性课件光的波动性和粒子性是光在不同条件下的不同表现：光的波动性和粒子性是光在不同条件下的不同表现：从数量上看：少量光子的运动表现出粒子性；大量从数量上看：少量光子的运动表现出粒子性；大量光子的运动表现出波动性。光子的运动表现出波动性。从频率上看：频率高的光子粒子性强，频率低的光从频率上看：频率高的光子粒子性强，频率低的光子波动性强。子波动性强。当光和其它物质发生相互作用时表现为粒子性，当光和其它物质发生相互作用时表现为粒子性，当光和其它物质发生相互作用时表现为粒子性，当光和其它物质发生相互作用时表现为粒子性，当在传播时表现为波动性。当

3、在传播时表现为波动性。当在传播时表现为波动性。当在传播时表现为波动性。波粒二象性波粒二象性地物电磁波发射特性课件在水面上的油膜、肥皂泡等在白光照射在水面上的油膜、肥皂泡等在白光照射下为什么会出现灿烂的彩色？下为什么会出现灿烂的彩色？思考思考地物电磁波发射特性课件一、辐射量的定义一、辐射量的定义二、黑体辐射二、黑体辐射 三、太阳辐射三、太阳辐射四、地物的波谱发射特性四、地物的波谱发射特性五、红外辐射特性五、红外辐射特性提纲提纲:地物电磁波发射特性课件 在遥感中测量从目标反射或目标本身发射的电磁波的能量的过程称为辐射量的测定辐射量的测定。辐射量的测定方式：辐射测量辐射测量和光度测量光度测量（不同的

4、术语和单位）辐射测量：从射线到电波（整个波长范围）光度测量：可见光波段一、辐射量的定义一、辐射量的定义地物电磁波发射特性课件辐射通量光谱分布曲线光谱辐射通量波长光谱辐射通量辐辐辐辐射射射射强强强强度度度度 ：在单位立体角、单位时间内，从微小辐射源向某一方向辐射的辐射能量点辐射通量辐辐辐辐射射射射能能能能量量量量 ：以电磁波形式传播的能量辐辐辐辐射射射射通通通通量量量量 ：在单位时间内传送的辐射能量 一、辐射量的定义一、辐射量的定义地物电磁波发射特性课件辐射照度辐射照度辐射照度辐射照度 ：在单位时间内、单位面积上接受的辐射能量 辐射出射度辐射出射度辐射出射度辐射出射度 ：在单位时间内、从单位面积

5、上辐射出的辐射能量 一、辐射量的定义一、辐射量的定义地物电磁波发射特性课件面的法线辐射面辐射亮度辐射亮度辐射亮度辐射亮度 ：在单位立体角、单位时间内、从外表的单位面积上辐射出的辐射能量 所谓“外表面的面积”是指从受到辐射的方向看过去的单位面积，它是以投射到与辐射方向成正交的平面上的正射投影为单位面积的物体表面部分的面积。在辐射测量的各个量中，当加上“光谱”（spectral）这一术语时，则是指单位波长宽度的量。例如：光谱辐射通量（spectral radiant flux），光谱辐射亮度（spectral radiance）一、辐射量的定义一、辐射量的定义地物电磁波发射特性课件二、黑体辐射二、

6、黑体辐射 1 1、什么是黑体、什么是黑体 2 2、为什么要研究黑体、为什么要研究黑体 3 3、黑体辐射规律、黑体辐射规律地物电磁波发射特性课件1 1、什么是黑体、什么是黑体 (black body)定定义义：能能全全部部吸吸收收外外来来电电磁磁波波辐辐射射而而毫毫无无反反射射和和透透射射的的理理想想物物体体。也也称称绝绝对黑体。对黑体。近似黑体的例子：近似黑体的例子：黑色的烟煤（吸收系数黑色的烟煤（吸收系数99%99%）太阳（接近黑体辐射的辐射源）太阳（接近黑体辐射的辐射源）白天看远处的屋内白天看远处的屋内 空腔模型空腔模型？地物电磁波发射特性课件空腔模型空腔模型地物电磁波发射特性课件2 2、

7、为什么要研究黑体、为什么要研究黑体 客客观观现现象象：凡凡是是温温度度大大于于绝绝对对温温度度0 0K K （-273.16273.16）的的任任何何物物体体都都具具有有发发射射电电磁磁波波的的能能力力。因因为为地地球球上上所所有有物物体体的的温温度度都都大大于于0 0K K，因因此此所所有有物物体体均均具具备备发发射射电电磁磁波波的的能能力力，能能力力大大小小与与温度有关。温度有关。如何比较物体的发射能力？如何比较物体的发射能力？必须有比较的标准。常以黑体辐射为标准。必须有比较的标准。常以黑体辐射为标准。地物电磁波发射特性课件3 3、黑体辐射规律、黑体辐射规律 18601860年年基基尔尔霍

8、霍夫夫得得出出了了好好的的吸吸收收体体也也是好的辐射体是好的辐射体的定律。的定律。19001900年年普普朗朗克克用用量量子子论论的的概概念念推推出出了了黑黑体体的的辐辐射射定定律律，它它表表明明了了黑黑体体辐辐射射的的能能量量大大小小即即辐辐射射通通量量密密度度（单单位位时时间间内内单单位位面面积积所所通通过过的的辐辐射射能能量量）与与温温度度波波长长的的关关系。系。地物电磁波发射特性课件W W ：分谱辐射通量密度，单位为（分谱辐射通量密度，单位为（W/mW/m3 3）；h h ：普朗克常数（普朗克常数（h=6.625610h=6.625610-34-34 WsWs2 2）；）；K K ：波

9、耳兹曼常数（波耳兹曼常数（k=1.3810k=1.3810-23-23 Ws/KWs/K）；：波长，单位为波长，单位为m ；c c ：光速，光速，3103108 8 m/sm/s；T T ：黑体的绝对温度，单位为黑体的绝对温度，单位为K K。普朗克公式普朗克公式3 3、黑体辐射规律、黑体辐射规律地物电磁波发射特性课件上式可看出：上式可看出：W W与与T T和辐射和辐射能量的波长能量的波长有关。有关。小、小、以以T T为第一变量、为第一变量、为第二变为第二变量可在直角平面坐标系中绘量可在直角平面坐标系中绘出出W W与与T T、的关系曲线，的关系曲线，该曲线也叫做该曲线也叫做黑体的波谱辐黑体的波谱

10、辐射曲线射曲线。900K500K600K700K800K3 3、黑体辐射规律、黑体辐射规律波长（微米波长（微米）分分光光谱谱辐辐射射通通量量密密度度0.20.40.60.80 2 4 6 8 10 12 14W W大；大；T T高，高，W W大。大。地物电磁波发射特性课件得到从1 1cmcm2 2的面积上黑体辐射到半球空间中的总辐射通量密度W为：W=T4 ：斯帝芬斯帝芬玻耳兹曼常数玻耳兹曼常数结论：结论：黑体黑体的总的总辐射通量密度与其绝对温度的辐射通量密度与其绝对温度的4 4次方成正次方成正比，比，即温度愈高，黑体辐射的能量愈大，被遥感器记录即温度愈高，黑体辐射的能量愈大，被遥感器记录的能力

11、也愈大；反之亦然。的能力也愈大；反之亦然。将普朗克公式对从零到无穷大进行积分可得（1 1）斯帝芬）斯帝芬玻耳兹曼定律玻耳兹曼定律地物电磁波发射特性课件遥感应用：遥感应用：不同温度的物体具有不同温度的物体具有不同的辐射能量，记录它不同的辐射能量，记录它们的辐射能量差别就为区们的辐射能量差别就为区别它们提供了基础。别它们提供了基础。这为在遥感图像上识这为在遥感图像上识别不同温度的物体提供了别不同温度的物体提供了基础。基础。900K500K600K700K800K波长（微米波长（微米）分分光光谱谱辐辐射射通通量量密密度度0.20.40.60.80 2 4 6 8 10 12 14（1 1）斯帝芬）斯

12、帝芬玻耳兹曼定律玻耳兹曼定律地物电磁波发射特性课件对普朗克公式微分并求极值：对普朗克公式微分并求极值：（2 2）维恩位移定律）维恩位移定律 maxT=2897.8 mK常数常数地物电磁波发射特性课件 从从 maxT=常数常数 可得结论：可得结论：黑体辐射能量的主波长黑体辐射能量的主波长max（峰值波长）与温度成反比峰值波长）与温度成反比 黑体辐射能量主要集中在黑体辐射能量主要集中在max附近附近 不同黑体的辐射通量密度在其不同黑体的辐射通量密度在其max处差别最大处差别最大举例：举例：铁块加热后逐渐铁块加热后逐渐变热变热 继续加热铁块继续加热铁块变红变红 max发生了向左的偏移发生了向左的偏移

13、 蓝火焰蓝火焰与与红火焰红火焰相比谁的温度高？相比谁的温度高？（2 2）维恩位移定律）维恩位移定律900K500K600K700K800K-发射红外、热红外光发射红外、热红外光发射红外、热红外光发射红外、热红外光-发射红光发射红光发射红光发射红光地物电磁波发射特性课件（2 2）维恩位移定律）维恩位移定律应用启示：应用启示：为很好的记录黑体的辐射特性，应选择在其为很好的记录黑体的辐射特性，应选择在其max附近为好，因而在设计遥感器通道时应以记录附近为好，因而在设计遥感器通道时应以记录黑体的黑体的max为参考。为参考。维恩位移定律为识别特定物体而设计传感器响应维恩位移定律为识别特定物体而设计传感器

14、响应波段提供了波段提供了理论基础理论基础。分波段记录时（因在分波段记录时（因在max附近），温度高的黑体，附近），温度高的黑体，其影像呈亮色调。其影像呈亮色调。地物电磁波发射特性课件每每根根曲曲线线互互不不相相交交，温温度度越越高高，黑体在所有波长处的黑体在所有波长处的W W也越大。也越大。表明：表明：不同温度的黑（物）体，不同温度的黑（物）体，在任何波长处的辐射通量密度在任何波长处的辐射通量密度都是有所区别的，因而在分波都是有所区别的，因而在分波段记录的遥感图像上，黑（物）段记录的遥感图像上，黑（物）体影像之间都是有色调或色彩体影像之间都是有色调或色彩差别的，也就是说它们是可区差别的，也就是

15、说它们是可区别的。别的。波长（微米）分光谱辐射通量密度900K500K600K700K800K（3 3）地物电磁波发射特性课件三、太阳辐射三、太阳辐射1 1、太阳和太阳常数、太阳和太阳常数2 2、太阳光谱、太阳光谱地物电磁波发射特性课件太阳基本物理参数太阳基本物理参数半径半径半径半径:696295:696295:696295:696295 千米千米千米千米质量质量质量质量:1.98910:1.98910:1.98910:1.9891030303030 千克千克千克千克温度温度温度温度:5800 (:5800 (:5800 (:5800 (表面表面表面表面)1560)1560)1560)1560

16、万万万万(核心核心核心核心)总辐射功率总辐射功率总辐射功率总辐射功率:3.8310:3.8310:3.8310:3.831026262626焦耳焦耳焦耳焦耳/秒秒秒秒平均密度平均密度平均密度平均密度:1.409:1.409:1.409:1.409 克克克克/立方厘米立方厘米立方厘米立方厘米日地平均距离日地平均距离日地平均距离日地平均距离:150,000,000 Km:150,000,000 Km:150,000,000 Km:150,000,000 Km年龄年龄年龄年龄:约约约约50505050亿年亿年亿年亿年组成太阳的物质大多是些普通的气体，其中氢约占组成太阳的物质大多是些普通的气体，其中氢

17、约占组成太阳的物质大多是些普通的气体，其中氢约占组成太阳的物质大多是些普通的气体，其中氢约占71717171,氦约占氦约占氦约占氦约占27272727,其它元素占其它元素占其它元素占其它元素占2 2 2 2。地物电磁波发射特性课件太阳系行星太阳系行星大小对比大小对比地物电磁波发射特性课件1 1、太阳和太阳常数、太阳和太阳常数太阳从中心向外可太阳从中心向外可分为分为核反应区核反应区、辐辐射区射区、对流区对流区和和太太阳大气阳大气。太阳大气又可分成太阳大气又可分成光球光球、色球色球和和日冕日冕三层。三层。地物电磁波发射特性课件1 1、太阳和太阳常数、太阳和太阳常数1 1个天文单位个天文单位：日地平

18、均距离（：日地平均距离（=149 597 870 km=149 597 870 km）历史上是利用历史上是利用金星凌日金星凌日(即太阳、金星、地球刚好即太阳、金星、地球刚好在一条直线上在一条直线上)方法测出地球到太阳的距离的。方法测出地球到太阳的距离的。地物电磁波发射特性课件金星凌日（金星凌日（16391639）凌日：指地内行星圆面经过日面的现象。水星和金星距离太阳比地球距离太阳近，在绕日运行过程中有时会处在太阳与地球之间。这时，地球上的观测者可看到一小黑圆点在日面缓慢移动，这就是凌日现象。金星有凌日现象，它以两次凌日为一组，两次凌日间隔8年，但两组之间的间隔却长达100多年，因此金星凌日是百

19、年难遇的。金星凌日看起来就像太阳面庞上的一颗黑痣。英国天文学家哈雷（Edmond Halley)曾提出利用观测凌日可得出精确的日地距离。俄罗斯天文学家罗蒙诺索夫在1761年观测金星凌日时发现了金星大气。19世纪，天文学家通过观测金星凌日成功地得出日地较准确的距离。地物电磁波发射特性课件1 1、太阳和太阳常数、太阳和太阳常数1 1个天文单位：日地平均距离（个天文单位：日地平均距离（=149 597 870 km=149 597 870 km）电磁辐射传播的时间为电磁辐射传播的时间为499.004782 s。把太阳近似看作黑体时，温度约为把太阳近似看作黑体时，温度约为6000K6000K，其辐射峰

20、其辐射峰值在值在0.470.470.500.50之间，输送到地面能量约之间，输送到地面能量约1.721.7210101616焦耳焦耳/秒。秒。历史上就是利用历史上就是利用金星凌日金星凌日(即太阳、金星、地球刚即太阳、金星、地球刚好在一条直线上好在一条直线上)方法测出地球到太阳的距离的。方法测出地球到太阳的距离的。地物电磁波发射特性课件1 1、太阳和太阳常数、太阳和太阳常数太太阳阳常常数数：在在日日地地平平均均距距离离的的条条件件下下，在在地地球球大大气气上上界界，垂垂直直于于太太阳阳光光线线的的1 1平平方方厘厘米米的的面面积积上上，在在1 1分分钟钟内所接受的太阳辐射能量。内所接受的太阳辐射

21、能量。太阳常数太阳常数=1.951.95卡卡/cm/cm2 2分分=1.360101.360103 3 W W/m m2 2 地地球球绕绕太太阳阳沿沿椭椭圆圆轨轨道道运运行行，日日地地距距离离在在一一年年内内是变化的。是变化的。由由于于大大气气对对电电磁磁波波传传输输的的影影响响而而使使太太阳阳辐辐射射能能量量损损失失，太太阳阳辐辐射射到到达达地地面面的的有有效效辐辐射射通通量量密密度度为为903W/m903W/m2 2，仅占大气上界太阳辐射的，仅占大气上界太阳辐射的64.5%64.5%。地物电磁波发射特性课件2 2、太阳光谱、太阳光谱150005002000100025003.02.62.2

22、1.81.41.00.60.2可见光可见光海平面上太阳辐射海平面上太阳辐射6000K黑体辐射黑体辐射大气上界太阳辐射大气上界太阳辐射地物电磁波发射特性课件太太阳阳的的辐辐射射光光谱谱范范围围从从x射射线线一一直直到到无无线线电电波波，绝绝大大部部分分能能量量集中在集中在0.20.23.03.0之间，大致分布如下：之间，大致分布如下：0.20.21.41.4 占占90.8%90.8%从紫外到近红外从紫外到近红外 1.41.41.81.8 占占5.2%5.2%近红外近红外 1.81.82.52.5 占占2.6%2.6%近红外近红外 3.03.04.24.2 占占1.1%1.1%中红外中红外 4.5

23、4.55.55.5 占占0.18%0.18%中红外中红外 7.57.51414 占占0.11%0.11%热红外热红外遥感中常用波段：遥感中常用波段：0.32 0.321.11.1，占占85%85%（可见光红外线）（可见光红外线）1.41.42.52.5，占占8%8%（短波红外（短波红外,在地质遥感中有重要作用）在地质遥感中有重要作用）这两个波段在这两个波段在RSRS中有重要的应用中有重要的应用2 2、太阳光谱、太阳光谱地物电磁波发射特性课件 0.2 0.21.41.4 1.41.41.81.8 1.8 1.82.52.5 3.0 3.04.24.2 4.54.55.55.5 7.5 7.514

24、 14 注意：注意：太阳辐射是太阳辐射是连续的，为什么这连续的，为什么这里给出的波段不是里给出的波段不是连续的？连续的？2 2、太阳光谱、太阳光谱地物电磁波发射特性课件四、地物的波谱发射特性四、地物的波谱发射特性1 1、地物波谱发射率、地物波谱发射率2 2、地物波谱发射特性、地物波谱发射特性地物电磁波发射特性课件1 1、地物波谱发射率、地物波谱发射率 为为了了衡衡量量不不同同的的地地物物发发射射电电磁磁波波能能力力的的大大小小，常常用用波波谱发射率谱发射率来表示地物的发射能力。来表示地物的发射能力。定义：定义：单单位位面面积积上上地地物物发发射射某某一一波波长长的的辐辐射射通通量量密密度度W

25、W与与同温下黑体在同一波长的辐射通量密度同温下黑体在同一波长的辐射通量密度W W之比，记做之比，记做，=W=W/W/W注意：注意：1 1、定义中强调了、定义中强调了“同一温度同一温度”，为什么？，为什么？2 2、符号中有波长，为什么？、符号中有波长，为什么？地物电磁波发射特性课件常温(20(200 0C)C)下部分地物的发射率人体皮肤 0.99 石 油 0.27木 板 0.98 灌 木 0.98柏 油 路 0.93 稻 田 0.89土 路 0.83 小麦 地 0.93干 沙 0.95 黑 土 0.87混 凝 土 0.90 黄 粘 土 0.85大 理 石 0.95 草 地 0.84该表说明什么？

26、该表说明什么？1 1、地物性质不、地物性质不同，波谱发射率同，波谱发射率是不同的。是不同的。2 2、如果遥感中、如果遥感中记录地物发射的记录地物发射的电磁波信息，就电磁波信息，就可以区分不同的可以区分不同的地物性质和位置。地物性质和位置。1 1、地物波谱发射率、地物波谱发射率地物电磁波发射特性课件地物波谱发射率随温度的变化地物波谱发射率随温度的变化地物温度地物温度 石英石石英石 花岗岩花岗岩 20200 0C 0.694 0.787C 0.694 0.787 0 00 0C 0.682 0.783C 0.682 0.783 20 200 0C 0.621 0.780C 0.621 0.780

27、40 400 0C 0.664 0.777C 0.664 0.777该表说明什么该表说明什么:1 1、发射率随温度变化。、发射率随温度变化。2 2、温度愈高，发射率为什、温度愈高，发射率为什么不一定就高呢？么不一定就高呢？（是与同温度下黑体发射能（是与同温度下黑体发射能量的比值）量的比值）3 3、如果遥感器获取得是地、如果遥感器获取得是地物的电磁波发射信息，在不物的电磁波发射信息，在不同时间获取得图像上，图像同时间获取得图像上，图像的深浅程度或颜色是不同的，的深浅程度或颜色是不同的，仍然可以区分地物。仍然可以区分地物。1 1、地物波谱发射率、地物波谱发射率地物电磁波发射特性课件1 1、地物波谱

28、发射率、地物波谱发射率结论：结论：不同的地物有不同的波谱发射率，同不同的地物有不同的波谱发射率，同一地物在不同波段的波谱发射率也不同。一地物在不同波段的波谱发射率也不同。不同地物间的波谱发射率的差异也代不同地物间的波谱发射率的差异也代表了地物间发射能力的不同，发射率大的表了地物间发射能力的不同，发射率大的地物，其发射电磁波的能力强。地物，其发射电磁波的能力强。地物电磁波发射特性课件2 2、地物波谱发射特性、地物波谱发射特性地物波谱发射特性地物波谱发射特性的定义：的定义：地物的波谱发射率随波长和温度的变地物的波谱发射率随波长和温度的变化而变化的性质。化而变化的性质。地物波谱发射特性曲线地物波谱发

29、射特性曲线的定义：的定义：以地物的波谱发射率为纵轴，以波长以地物的波谱发射率为纵轴，以波长为横轴，将发射率与波长的对应关系在平为横轴，将发射率与波长的对应关系在平面直角坐标系中绘制成的曲线。面直角坐标系中绘制成的曲线。地物电磁波发射特性课件波长1.000.5光谱发射率波长光谱辐射通量密度黑体选择性辐射体灰体灰体黑体选择性辐射体1)1)绝对黑体绝对黑体 1 1 2)2)灰体灰体 但（但（001)1)3)3)选择性辐射体选择性辐射体 f()f()4 4）绝对白体）绝对白体 0 0 2 2、地物波谱发射特性、地物波谱发射特性地物电磁波发射特性课件2 2、地物波谱发射特性、地物波谱发射特性 对地物来讲

30、是个变值，但在比较不同对地物来讲是个变值，但在比较不同的地物发射间发射能力的不同，常用的地物发射间发射能力的不同，常用平均平均发射率发射率来表达。来表达。地物电磁波发射特性课件2 2、地物波谱发射特性、地物波谱发射特性地物热辐射地物热辐射 地物因自身存在温度而向外发射电磁地物因自身存在温度而向外发射电磁波的现象。波的现象。地物电磁波发射特性课件沙漠中的蜥蜴地物电磁波发射特性课件2 2、地物波谱发射特性、地物波谱发射特性由于地物热学性质的差异，对太阳辐射的吸收由于地物热学性质的差异，对太阳辐射的吸收能力不一样，各地物的温度也不一样，它们随能力不一样，各地物的温度也不一样，它们随太阳周期变化的幅度

31、也不相同，衡量此变化情太阳周期变化的幅度也不相同，衡量此变化情况的术语是地物热惯性。况的术语是地物热惯性。地物热惯性：地物热惯性：又叫又叫“热接触系数热接触系数”，指两种不，指两种不同介质交界面上热传递速率的量，或简单讲，同介质交界面上热传递速率的量，或简单讲，它表示地物吸收热量后保持温度的能力，保温它表示地物吸收热量后保持温度的能力，保温能力大，热惯性亦大。能力大，热惯性亦大。举例：铁、铝。举例：铁、铝。地物电磁波发射特性课件时间温度沙地草地树林湖泊该图说明：该图说明：1 1、同样的地物，由于在一天、同样的地物，由于在一天的时间内的温度不同，波谱发的时间内的温度不同，波谱发射率是不同的。射率

32、是不同的。2 2、不同的地物，由于热学性、不同的地物，由于热学性质的差异，吸收太阳辐射的能质的差异，吸收太阳辐射的能力不同，相同的时间内，波谱力不同，相同的时间内，波谱发射率也是不同的。发射率也是不同的。2 2、地物波谱发射特性、地物波谱发射特性地物电磁波发射特性课件地物电磁波发射特性课件2 2、地物波谱发射特性、地物波谱发射特性的测定方法的测定方法 常温下地物的发射率常用常温下地物的发射率常用8 81414的辐射的辐射计通过量测地物计通过量测地物辐射温度辐射温度Tr来测定。来测定。Tr与实与实际温度际温度T和发射率和发射率的关系为：的关系为：地物电磁波发射特性课件2 2、地物波谱发射特性、地

33、物波谱发射特性入射到物体表面的电磁波与物体之间产生三种作用：入射到物体表面的电磁波与物体之间产生三种作用：反射反射(reflection)(reflection)、吸收吸收(absorption)(absorption)和和透射透射(transmission)(transmission)。设入射到物体表面的电磁波能量为设入射到物体表面的电磁波能量为E E，被物体反射的能量为，被物体反射的能量为EE，被物体吸收的能量为，被物体吸收的能量为EE，透过物体的电磁波能量为，透过物体的电磁波能量为EE，根据能量守恒定理有：，根据能量守恒定理有：地物电磁波发射特性课件2 2、地物波谱发射特性、地物波谱发射

34、特性 基基尔尔霍霍夫夫（18601860年年）定定律律指指出出：一一个个物物体体的的波波谱谱发发射射率率等等于于它它的的波波谱谱吸吸收收率率，即即 =。换换句句话话说说就就是是：好好的的吸吸收收体体也也是是好好的的发发射射体体。它它说说明明了了凡凡是是吸吸收收热热辐辐射射能能力力强强的的物物体体，它它们们的的热热发发射射能能力力也也强强；凡凡是是吸吸收收热热能能力差的物体，它们的热发射能力也就弱。力差的物体，它们的热发射能力也就弱。在在给给定定温温度度下下，地地物物的的辐辐射射通通量量密密度度与与其其吸吸收收率率之之比比对任何物体都是一个常数。即对任何物体都是一个常数。即所以有所以有=。对一般

35、地物而言，均不透射，即对一般地物而言，均不透射，即=0=0，则有：，则有：=1-=1-。它表明了它表明了与与的关系。的关系。地物电磁波发射特性课件五、红外辐射特性五、红外辐射特性大大气气中中的的红红外外电电磁磁波波由由两两部部分分组组成成：太太阳阳辐辐射射中中的红外部分和的红外部分和地物辐射地物辐射的红外部分。的红外部分。1 1、近红外（含短波红外）、近红外（含短波红外）范范围围0.70.73.03.0，能能量量主主要要来来自自太太阳阳辐辐射射，而而地地物物的的辐辐射射很很小小，二二者者之之比比约约为为10001000：1 1，因因而而在在此此波波段段的的图图像像上上反反映映的的是是地地物物对

36、对太太阳阳辐辐射射的的反反射射情情况况，而而不不是是反反映映地地物物本本身身温温度度的的高高低低，离离开开了了太太阳阳辐辐射射就就不不能能进进行行近近红红外外遥遥感感。此此波波段段只只能在白天成像。能在白天成像。地物电磁波发射特性课件2 2、中红外、中红外 波波段段范范围围3 35 5，既既有有太太阳阳辐辐射射，又又有有地地物物发发射射，它它正正好好处处于于太太阳阳辐辐射射峰峰值值（1010）之之间间，太太阳阳的的W W为为1 1010010-3-3 W W/cmcm2 2，地地物物的的W W为为1010-3-3 W W/cmcm2 2，二二者者之之比比为为1010：1 1，白白天天RSRS记

37、记录录的的主主要要是是地地物物的的反反射射信信息息，夜夜间间记记录录的的主主要要是是地地物物的发射信息，的发射信息，但白天获取的影像解译较困难。但白天获取的影像解译较困难。五、红外辐射特性五、红外辐射特性地物电磁波发射特性课件3 3、热红外、热红外 范围范围8 81414，此波段太阳辐射的能量很此波段太阳辐射的能量很小，地物热辐射的小，地物热辐射的W W随温度不同而变化（如随温度不同而变化（如一年四季温度变化，天气的变化），因而在一年四季温度变化，天气的变化），因而在白天白天二者约为二者约为1 1：100100，记录的主要是地物热记录的主要是地物热辐射，辐射，对太阳辐射的反射可忽略不计；对太阳

38、辐射的反射可忽略不计；在夜在夜间遥感时，记录的仅是地物热辐射。间遥感时，记录的仅是地物热辐射。五、红外辐射特性五、红外辐射特性地物电磁波发射特性课件4 4、远红外、远红外 范围范围15153030，主要是地物热辐射的能量主要是地物热辐射的能量，太阳辐射的能量较小，可以不计。但此波段在大太阳辐射的能量较小，可以不计。但此波段在大气中的透过率不高，不能进行远距离气中的透过率不高，不能进行远距离RSRS，只有部只有部分波段有可能用于遥感。分波段有可能用于遥感。五、红外辐射特性五、红外辐射特性地物电磁波发射特性课件内容小结内容小结一、辐射量的定义一、辐射量的定义二、黑体辐射二、黑体辐射 三、太阳辐射三

39、、太阳辐射四、地物的波谱发射特性四、地物的波谱发射特性五、红外辐射特性五、红外辐射特性本节重点：本节重点：1 1、黑体辐射三个特性、黑体辐射三个特性 2 2、地物发射特性、地物发射特性地物电磁波发射特性课件1 1、研究地物发射时，为什么要以黑体辐射为标、研究地物发射时，为什么要以黑体辐射为标准？准？2 2、试分析湖泊、树林在热红外像片上白天和晚、试分析湖泊、树林在热红外像片上白天和晚上的色调有何不同。上的色调有何不同。3 3、分析热红外像片上地物色调与、分析热红外像片上地物色调与，T T 的关的关系。系。思考思考预习预习 地物电磁波反射特性地物电磁波反射特性地物电磁波发射特性课件两两 小小 儿

40、儿 辩辩 日日 孔子东游，见两小儿辩斗，问其故。孔子东游，见两小儿辩斗，问其故。孔子东游，见两小儿辩斗，问其故。孔子东游，见两小儿辩斗，问其故。一儿曰：一儿曰：一儿曰：一儿曰：“我以日始出时去人近，而日中时远也。我以日始出时去人近，而日中时远也。我以日始出时去人近，而日中时远也。我以日始出时去人近，而日中时远也。”一儿曰：一儿曰：一儿曰：一儿曰：“我以日初出远，而日中时近也。我以日初出远，而日中时近也。我以日初出远，而日中时近也。我以日初出远，而日中时近也。”一儿曰：一儿曰：一儿曰：一儿曰：“日初出大如车盖。及日中，则如盘盂，此日初出大如车盖。及日中，则如盘盂，此日初出大如车盖。及日中，则如盘

41、盂，此日初出大如车盖。及日中，则如盘盂，此不为不为不为不为远者小而近者大远者小而近者大远者小而近者大远者小而近者大乎？乎？乎？乎？”一儿曰：一儿曰：一儿曰：一儿曰：“日初出沧沧凉凉，及其日中如探汤，此不日初出沧沧凉凉，及其日中如探汤，此不日初出沧沧凉凉，及其日中如探汤，此不日初出沧沧凉凉，及其日中如探汤，此不为为为为近者热而远者凉近者热而远者凉近者热而远者凉近者热而远者凉乎？乎？乎？乎？”孔子不能决也。两小儿笑曰：孔子不能决也。两小儿笑曰：孔子不能决也。两小儿笑曰：孔子不能决也。两小儿笑曰：“孰为汝多知乎？孰为汝多知乎？孰为汝多知乎？孰为汝多知乎？”地物电磁波发射特性课件地物电磁波发射特性课件n n太阳高度角愈大，等量的太阳辐射散布的面太阳高度角愈大，等量的太阳辐射散布的面积愈小；积愈小；n n清早空气湿度大，并且阳光穿行在地面厚密清早空气湿度大，并且阳光穿行在地面厚密的空气中，散射的阳光多；的空气中，散射的阳光多；n n地面经过一夜的长波辐射本身丧失热量多，地面经过一夜的长波辐射本身丧失热量多，地面热量亏损至低谷，气温降到最低点，在地面热量亏损至低谷，气温降到最低点，在晨曦之时，人自觉感到晨曦之时，人自觉感到“沧沧凉凉沧沧凉凉”，格外，格外寒冷。寒冷。地物电磁波发射特性课件