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遥感导论第二章张明华
电磁波谱与电磁辐射
一、电磁波
二、电磁波谱
三、遥感应用电磁波段
一、电磁波
1 概念：
电磁波是交变电场和磁场
在空中的转化和传播
2 特点：
电磁波是横波，传播速度为光速
有反射、吸。、。由于太阳辐射在红外区能量很少，这一吸收带可忽略不计。
尘埃：
它对太阳辐射也有一定的吸收作用，但吸收量很少。当有沙暴、烟雾和火山爆发等现象发生时，大气中尘埃急剧增加，这时它的吸收作用才比较显著。
2）大气的散射作用
大气散射集中于可见光区，是太阳辐射能衰减的主要原因。散射的强弱可用散射系数表示：
ϕ为波长的指数，它由微粒直径（d）的大小决定。
根据波长与散射微粒的大小之间的关系，散射可分为三种：
瑞利散射
当大气微粒的直径（d）比辐射波长（λ）小得多时，即：当d＜λ/10时，ϕ＝4，发生的散射称瑞利散射。
γ∞1/λ4
可见光对瑞利散射的影响较大。
常见雨过天睛后，晴朗天空呈碧蓝色，大气中的粗粒物质被雨水带走，大气中的气体分子粒径较小，把波长较短的蓝光散射到天空中的缘故。
米氏散射
当大气中微粒的直径与辐射波长相近时，即d≈λ，ϕ=2 ，发生的散射称为米氏散射。
γ=1/λ2
它是由大气中气溶胶所引起的散射。-15μm的红外线的波长差不多，因此，云、雾对红外线的米氏散射是不可忽视的。
非选择性散射
当微粒的直径比波长大得多时，即d＞λ，ϕ＝0， γ＝1，所发生的散射称为非选择性散射。
这种散射与波长无关，即任何波长散射强度相同。如大气中的水滴、雾、烟、尘埃等气溶胶对太阳辐射，常常会出现这种散射。
云或雾之所以看起来是白色，是因为它对各种波长的电磁波的散射是一样的。
三、大气窗口
大气层的反射、吸收和散射作用，削弱了太阳辐射的能量。把太阳辐射通过大气层时，反射、吸收和散射比较低，即透射率高的波段范围，称为大气窗口。
主要的大气窗口：
-：
包括部分紫外（-）、可见光（-）和部分近红外波段（-），属于地物的反射光谱。对电磁波的透射率达90%以上。可以采用摄影方式、扫描方式成像，-，超出这个波谱范围则不能采用摄影方式成像。
-：
近红外波段的中段。仍属于地物反射光谱，但不能用胶片摄影，仅能用光谱仪和扫描仪来记录地物的电磁波信息。透射率都接近80％。
目前近红外窗口应用不多，但在某些波段对区分蚀变岩石有较好的效果，因此在遥感地质应用方面很有潜力。--。
-：
中红外波段。包括地物反射光谱、发射光谱，属于混合光谱范围。中红外窗口应用很少，目前多用于航空多光谱扫描方式成象。
8-14μm：
远红外波段，热辐射光谱。透射率约为60—70％。是地物在常温下热辐射能量最集中的波段，在遥感地质、环境遥感中应用较多。利用扫描仪和热辐射计来获得地物发射的电磁波信息。
-25cm：
微波窗口，属于发射光谱范围。不受大气干扰，透射率可达100％，是全天候的遥感波段。
地物光谱特征
地物的光谱特性是遥感技术的重要理论依据，它既为传感器工作波段的选择提供依据，又是遥感数据正确分析和判读的理论基础，同时也可作为利用计算机进行数字图像处理和分类时的参考标准。
一、 地物的反射光谱特征
二、 地物的发射光谱特征
一、地物反射光谱特征
辐射能量入射到任何地物表面上，一部分被反射；一部分被吸收，还有一部分透射穿过地物。根据能量守恒定律可得：
Pλ=Pρ+Pα+Pτ
Pλ总能量；Pρ反射能量；Pα吸收能量；Pτ透射能量。
除以Pλ，则有：
ρ+α+τ=1
ρ、α、τ分别为反射率、吸收率、透射率
1 地物反射率
不同地物对入射光的反射能力是不一样的，通常采用反射率（或反射系数）来表示。反射率等于地物的反射能量与入射的总能量的比值，通常用百分数表示。
ρ= Pρ/Pλ* 100%
2 地物反射光谱特征
地物反射率与入射光波波长密切相关，地物反射率是入射电磁波波长的函数，这种函数关系称之为地物反射光谱特征。可以用曲线表示，称之为地物反射光谱曲线。
植被的光谱特征
土壤光谱特征
水体光谱特征
岩石光谱特征
不同地物，反射率不同。
同一物质，不同存在形态，反射率不同。
同一类地物，反射