遥感原理与应用 课件 武汉大学 第一章 遥感物理基础

### 遥感原理与应用课程知识点总结 #### 第一章 遥感物理基础 ##### 1.1 概述 **研究对象与处理对象** 遥感技术的研究对象主要是地表物体，而处理的对象则是由这些物体产生的图像。在遥感过程中，传感器接收的是来自地物发射和反射的电磁波，通过图像提取地物信息，建立起图像与地物之间的联系。 **传感器接收原理** 传感器通过接收地物发射和反射的电磁波来成像。在这个过程中，关键在于理解图像像素与地物之间的关系以及图像是如何获取的。 **遥感的基本原理** 遥感技术能够根据收集到的电磁波来判断地物目标和自然现象。这是因为所有物体由于其种类、特征和环境条件的不同，具有完全不同的电磁波反射或发射辐射特征。遥感技术主要建立在物体反射或发射电磁波的原理之上。 ##### 1.2 物体的发射辐射 **电磁波简介** 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，这种变化的电场和磁场交替产生，以光速在空间内传播的过程形成了电磁波。电磁波是一种横波，即质点振动的方向与电磁波传播方向垂直。 **电磁波的性质** 电磁波具有波粒二象性，既表现出波动性（如衍射、干涉、偏振），也表现出粒子性（如光电转换）。这些性质决定了电磁波在遥感中的应用。 **电磁波谱** 电磁波谱覆盖了从γ射线到无线电波的广阔范围，波长比例可达10^22倍以上。遥感常用的波段包括紫外线至微波部分。不同波段的电磁波可以用来实现特定的遥感目的。 **电磁辐射的度量** - **辐射能量（Q）**：单位为焦耳（J），表示电磁波辐射的能量总量。 - **辐射通量（辐射功率，φ）**：单位为瓦特（W），表示单位时间内通过某一表面的辐射能量。 - **辐射出射度（W）**：单位为瓦特/平方米，表示单位时间内从单位面积上辐射出的辐射能量。 - **辐射照度（E）**：单位为瓦特/平方米，表示单位时间内照射到物体单位面积上的辐射能量。 - **辐射强度（I）**：单位为瓦特/球面度，表示点辐射源在单位立体角、单位时间内向某一方向发出的辐射能量。 - **辐射亮度（L）**：单位为瓦特/平方米·球面度，表示辐射源在单位投影面积上、单位立体角内的辐射通量。 ##### 1.2.1 黑体辐射 **黑体定义** 绝对黑体是指能够吸收全部入射辐射能量的物体。黑体辐射是在热力学定律所允许的范围内，最大限度地将热能转变为辐射能的理想热辐射体。在实际中，可以通过特殊的实验装置模拟绝对黑体。 **普朗克公式** 普朗克公式描述了黑体辐射的能量与温度、波长之间的关系。具体来说，单位时间内单位面积上黑体辐射的单位波长的能量是温度和波长的函数。 **黑体辐射定律** - **斯忒藩-玻耳兹曼定律**：绝对黑体表面上，单位面积发出的总辐射能与绝对温度的四次方成正比。该定律提供了估算物体总辐射能量或绝对温度的基础，是热红外遥感的关键原理之一。 通过上述知识点的总结，我们可以了解到遥感技术的基本原理及其在不同波段的应用，以及如何通过电磁波谱和辐射特性来实现对地物的有效探测。这对于理解遥感技术的核心概念和技术细节至关重要。