可见光与热红外遥感原理与应用 2 第一章 遥感基本原理 1 .1 电磁波及电磁波谱 电磁波 根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场能够在它周围引起变化的磁场，这一变化的磁场又在较远的区域内引起新的变化电场，并在更远的地方引起新的变化磁场。这种变化的电场和磁场交替产生，以有限的速度由近及远在空间传播的过程称为电磁波。 电磁波的传播过程也就是能量的传递过程。 电磁波遥感：一切物体，由于种类、特征和环境条件不同，而具有完全不同的电磁波的反射或者发射特征。遥感技术是建立在物体反射或发射电磁波的原理上。电磁波的存在是获取遥感图像的物理前提。 电磁波在真空中传播的波长或者频率，按照递增或递减顺序排列成谱，就得到了电磁波谱。 电磁波谱的范围表示方法：波长/ 频率 电磁波谱 3 黑体辐射 黑体（基尔霍夫1806 年）是指在任何温度下，对所有波长的电磁辐射都能够完全吸收，同时能够在热力学定律所允许的范围内最大限度地把热能变成辐射能的理想辐射体。 它是作为研究物体发射的计量标准。（黑色烟煤） 电磁辐射的度量 电磁辐射是具有能量的。 ➢ 辐射能量（Q）的单位是焦耳（J） ➢ 辐射通量：在单位时间内通过的辐射能量，单位是瓦特=焦耳/秒（W=J/S） ➢ 辐射出射度（辐射通量密度）: 单位面积上的辐射通量,单位是瓦/米²（W/m²） 物理定律 电磁波发射遵循三个物理定律：普朗克定律、斯特潘-波尔曼定律、维恩位移定律。 ➢ 普朗克辐射（p lan k）定律 对于黑体辐射源，普朗克成功给出了辐射通量密度Wλ 与温度T、波长λ 的关系： 4 式中： W λ 为辐射出射度（辐射通量密度），λ 是以m 为单位的波长，Ｔ绝对温度(Ｋ)，h 为普朗克常数，k 为波尔兹曼常数，c 是光速。 ✓ 在给定温度下，黑体的光谱辐射能力随波长而变化。 ✓ 温度愈高，Wλ愈大，即光谱辐射能力越强。 ➢ 斯特潘-玻尔曼（Stefan-boltzmann）定律 将普朗克公式从零到无穷大的波长范围内积分，得到从单位面积的黑体上辐射到半球空间里的总辐射出射度w。 式中：σ 称为斯-波常数。 ✓ 黑体的发射能量随温度的升高而迅速增大。 ✓ 热红外遥感就是利用这一原理进行识别地物的。 ➢ 维恩位移（wien’s）定律 微分普朗克公式，并求极值，可得到黑体光谱出射率最大值所对应的波长，及峰值波长λmax。 式中，λmax 的单位为μm。T 的为绝对温度。 ✓ 黑体的分支波长λmax 与其绝对温度成反比。 ✓ ...
