第二章電磁輻射與地物光譜特征

1、第二章 電磁輻射與地物光譜特征02107021 張波一、名詞解釋：1 遙感：在不接觸的情況下， 對目標或自然現象遠距離感知的一門探 測技術。2、后向散射：在兩個均勻介質的分界面上，當電磁波從一個介質中 入射時，會在分界面上產生散射，這種散射叫做表面散射。在表面散 射中，散射面的粗糙度是非常重要的， 所以在不是鏡面的情況下必須 使用能夠計算的量來衡量。 通常散射截面積是入射方向與散射方向的 函數，而在合成孔徑雷達及散射計等遙感器中， 所觀測的散射波的方 向是入射方向，這個方向上的散射就稱作后向散射3、電磁波：當電磁振蕩進入空間，變化的磁場激發(fā)了渦旋電場，變 化的電場又激發(fā)了渦旋磁場， 使電磁振蕩

2、在空間傳播， 這就是電磁波。4 電磁波譜：把各種電磁波按照波長或頻率的大小依次排列，就形成 了電磁波譜。5 絕對黑體：能夠完全吸收任何波長入射能量的物體6、瑞利散射：當大氣中的粒子的直徑比波長小得多時發(fā)生的散射。 這種散射主要由大氣中的原子和分子，如氮、二氧化碳、臭氧和氧分 子等引起的。7 灰體：在各種波長處的發(fā)射率相等的實際物體。8絕對溫度：按熱力學溫標度量的溫度。單位為開爾文，符號“K”9、輻射溫度：如果實際物體的總輻射出射度（包括全部波長）與某 一溫度絕對黑體的總輻射出射度相等，則黑體的溫度稱為該物體的輻 射溫度。10、光輻射通量密度：單位時間內通過單位面積的輻射通量，s , 單位：詁二

3、。S為面積。11大氣窗口：電磁波通過大氣層時較少被反射、吸收和散射的，透 過率較高的波段稱為大氣窗口。12發(fā)射率：實際物體與同溫度的黑體在相同條件下的輻射功率之比。13、米氏散射：當大氣中的粒子的直徑與輻射的波長相當時發(fā)生散射。 這種散射主要由大氣中的微粒，如煙、塵埃、小水滴以及氣溶膠等引 起的。14、地球輻射：地球及地球大氣系統(tǒng)所發(fā)射的輻射。15反射率：物體的反射輻射通量與入射輻射通量之比。16光譜反射特性曲線：反射波普曲線是物體的反射率隨波長變化的 規(guī)律，以波長為橫軸，反射率為縱軸的曲線。二、填空題：1、 電磁波譜按頻率由高到低排列主要有Y射線、X射線、 紫外線、可見光、紅外線、微波、無線

4、電波等組成。2、 絕對黑體輻射通量密度是斯蒂芬一玻爾茲曼和維恩位移函 數。3、 一般物體的總輻射量密度與發(fā)射率 和 物體溫度的四次方 成正比關系。4、維恩位移定律表明絕對黑體的 最強輻射的波長-乘體絕對溫度T是常數2897.8。當絕對黑體的溫度增高時，它的輻射峰值波長向 左 方向移動。5、大氣層頂上太陽的輻射峰值波長為0.47卩m三、選擇題：（單項或多項選擇）1、絕對黑體的反射率等于1反射率等于0發(fā)射率等于1發(fā)射率等于0。（）2、物體的總輻射功率與一下哪幾項成正比關系反射率發(fā)射率物體溫度一次方物體溫度二次方物體溫度三次方物體溫度四次方。（） 3、大氣窗口是指 沒有云的天空區(qū)域 電磁波能穿過大氣

5、層的局部天空區(qū)域 電磁波能穿過大氣的電磁波譜段沒有障礙物阻擋的天空區(qū)域。（）與波長的一次與波長的二次與波長的四次與波長的一次4、大氣瑞利散射與波長的一次方成正比關系 方成反比關系 與波長的二次方成正比關系 方成反比關系 與波長的四次方成正比關系 方成反比關系與波長無關 （）5、大氣米氏散射與波長的一次方成正比關系方成反比關系 與波長無關（與波長的二次方成反比關系） 四、問答題: 1、電磁波譜有哪些不同特性的電磁波組成？它們有哪些不同點，又有哪些共性？答:包括無線電波、微波、紅外波、可見光、紫外線、x射線、r射線等不同電磁波的特性:無線電波波長通常用頻率表示：30CKH曠30GHz微波 1m1m

6、紫外線0.00.4卩m紅外線 0.76-100Q1 mx 射線 0.010nm可見光:丫射線短于0.02nm紅 64(780nm橙 64(610nm黃 61530nm綠 505525nm藍 505470nm紫 47(380nm共性：是橫波在真空以光速傳播滿足：f; E=hf具有波粒二象性。2、物體輻射通量密度與哪些因素有關？常溫下黑體的輻射峰值 波長是多少？答：(1與光譜反射率，太陽入射在地面上的光譜照度，大氣光 譜透射率，光度計視場角，光度計有效接受面積。(2. b 為常數 2897.8' maxT 二 b3、敘述沙土、植物和水的光譜反射率隨波長變化的一般規(guī)律。答:(1)沙土：自然狀

7、態(tài)下土壤表面的反射率沒有明顯的峰值和谷 值，一般來講土壤的光譜特性曲線與一下因素有關，即土壤類別、含 水量、有幾只含量、砂等含量有關。土壤的反射波普特性曲線比較平 滑，因此在不同光譜段的遙感影像上，土壤的亮度區(qū)別不明顯。（2）植物：植物均進行光合作用，因此各類綠色植物具有相似的 反射波普特性，特征是：可見光附近有反射率為 10%-20%（綠光）的 一個波峰， 兩側藍紅各有兩個吸收帶。 這一特征是由葉綠素的影響造 成的，葉綠素對藍光和紅光吸收作用強而對綠掛光反射作用強。 近紅 外波段 0.8 到 1.0 微米間有一個反射的陡坡， 至 1.1 微米附近有一個 峰值，形成植被的獨有特性。（3） 水的

8、反射主要為藍綠光波段， 其他吸收率很強， 特別在近紅外、 中紅外波段有很強的吸收帶，反射率幾乎為 0，以此在遙感中常用近 紅外波段確定水體的位置和輪廓， 再次波段的黑白正偏上， 水體為黑 色，與周圍植物和土壤形成明顯反差，很容易識別判讀。但當水中很 有其他物質時，反射光譜曲線會發(fā)生變化。4、地物光譜反射率受哪些主要因素影響？答: 太陽位置,地理位置,地形,季節(jié)氣候變化,地面溫度變化 ,地物本 身的變異 , 大氣狀況5、何為大氣窗口？分析形成大氣窗口的原因，并列出用于從空 間對地面遙感的大氣窗口的波長范圍。答 : 大氣窗口：有些波段的電磁波的電磁輻射通過大氣后衰減較小， 透過率較高，對遙感十分有利。原因：太陽輻射到達地面要穿過大氣層， 大氣輻射. 反射共同影響 衰減強度，剩余部分才為透射部分，不同電磁波衰減程度不一樣，透 過率高的對遙感有利6、傳感器從大氣層外探測地面物體時， 接收到哪些電磁波能量？ 答：（1）目標反射其表面的輻射照度（ 2）目標自身輻射（ 3）在遙感 觀察器觀測方向上的大氣熱輻射。7、地球輻射的分段特性是什么？ 答：當太陽輻射達到地表后，就短波而言，地表反射的太陽輻射成為 地