将各种电磁波按波长的大小(或频率的高低)依次排成图表,此表即为电磁波
电磁波的波长(频率)不同,是因为产生电磁波的波源不同。
波长(wavelength)是指波在一个振动周期内传播的距离。也就是沿着波的传播方向,相邻两个振动位相相差2π的点之间的距离。波长λ等于波速u和周期T的乘积,即λ=uT。同一频率的波在不同介质中以不同速度传播,所以波长也不同
在电磁波谱中,各种类型的电磁波,由于波长不同,他们的性质就有很大差别,但是也有一些共性:
- 在真空中(或空气)中传播的速度相同,都等于光速c
- 遵守同一的反射、折射、干涉、衍射及偏振定律
- 紫外线:波长范围为0.01-0.38um,太阳辐射中含有紫外线,通过大气层时,波长小于0.3um的紫外线几乎都被吸收,只有0.3-0.38um能到地面且能量很少。可探测高度在2000m以下,对高空遥感不适用
- 可见光:0.38-0.76um,由红橙黄绿青蓝紫组成,是鉴别物质特征的主要波段。最常用波段
- 红外线:波长范围为0.76-1000um,分为近红外、中红外、远红外和超远红外。近红外主要是由于地表面反射太阳的红外辐射,因此称为反射红外;中红外、远红外和超远红外是产生热感的原因,利用热感应技术。全天应用
- 微波:波长范围为1mm-1m,具有穿透性,全天性。
入射总能量=反射能量+吸收能量+透射能量
反射率越高,在黑白图像上呈现色调越浅;越低则相反
地物的光谱特性,在此不做过多叙述,可见光内反射率最高的呈现什么颜色即可,拿最特殊的植物来说。
例如叶绿素强烈吸收波谱段中心约0.45um和0.67um(常称这个谱带为叶绿素吸收带)的能量。植物叶子强烈吸收蓝区和红区的能量,而强烈反射绿区能量,因此肉眼觉得健康的植被呈绿色。
如果植物受到某种形式的抑制而中断了正常的生长发育,它会减少甚至停止叶绿素的产生。这将导致叶绿素的蓝区和红区吸收带减弱,常使红波段反射率增强,以至于我们可以看到植物变黄(绿色和红色合成)。
从可见光区到大约0.7um的近红外光谱区,可看到健康植被的反射率急剧上升。在0.7-1.3um区间,植物的反射率主要来自植物叶子内部结构。 健康绿色植物在0.7-1.3um间,的光谱特征的反射率高达(45%-50%),透过率高达(45%-50%),吸收率低至(<5%)。植物叶子一般可反射入射能量的40%-50%,其余能量大部分透射过去,因为在这一光谱区植物叶子对入射能量的吸收最少(一般少于5%)。
许多种类的植物在可见光波段差异小,但近红外波段的反射率差异明显。同时,与单片叶子相比,多片叶子能够在光谱的近红外波段产生更高的反射率(高达85%),这是因为附加反射率的原因,因为辐射能量透过最上层的叶子后,将被第二层的叶子反射,结果在形式上增强了第一层叶子的反射能量。(约八层叶子时反射率达到最大)
电磁辐射源
自然辐射源:太阳辐射是可见光及近红外遥感的主要辐射源(被太阳大气氢氮吸收一部分),地球是远红外遥感的主要辐射源
人工辐射源:微波辐射源,激光辐射源
大气窗口:通常把通过大气而较少被反射、吸收或散射透射率较高的电磁辐射波段称为大气窗口(具体资料可见课本)
环境对地物光谱特性的影响:
- 与地物的物理性状有关
- 与光源的辐射强度有关
- 与季节有关
- 与探测时间有关
- 与气象条件有关