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English| 發(fā)布日期：2019-04-16 |
摘要
地物光譜特征是自然界中任何地物都具有其自身的電磁輻射規(guī)律，如具有反射，吸收外來的紫外線、可見光、紅外線和微波的某些波段的特性，它們又都具有發(fā)射某些紅外線、微波的特性；少數(shù)地物還具有透射電磁波的特性，這種特性稱為地物的光譜特性。
地物光譜特征定義
自然界中任何地物都具有其自身的電磁輻射規(guī)律，如具有反射，吸收外來的紫外線、可見光、紅外線和微波的某些波段的特性，它們又都具有發(fā)射某些紅外線、微波的特性；少數(shù)地物還具有透射電磁波的特性，這種特性稱為地物的光譜特性。
當(dāng)電磁輻射能量入射到地物表面上，將會出現(xiàn)三種過程：一部分入射能量被地物反射；一部分入射能量被地物吸收，成為地物本身內(nèi)能或部分再發(fā)射出來，一部分入射能量被地物透射。具體見如下公式
能量守恒公式
能量守恒
公式中：E0為入射的總能量；Eρ為地物的反射能量；Eα為地物的吸收能量；Eτ為地物的透射能量。
令ρ=Eρ/Eο×100%，即地物反射能量與入射總能量的百分率，稱之為反射率；
α=Eα/Eο×100%，即地物吸收能量與入射總能量的百分率，稱之為吸收率；
τ=Eτ/Eο×100%，即地物透射的能量與入射總能量的百分率，稱之為透射率。
則公式改為
由此可知：對于某一波段反射率高的地物，其吸收率就低，即為弱輻射體；反之，吸收率高的地物，其反射率就低。
地物光譜特征分類
1 地物的反射光譜特性
不同地物對入射電磁波的反射能力是不一樣的，通常采用反射率來表示。當(dāng)電磁輻射能到達(dá)兩種不同介質(zhì)的分界面時，入射能量的一部分或全部返回原介質(zhì)的現(xiàn)象，稱之為反射。反射的特征可以通過反射率表示，它是波長的函數(shù)，故稱為光譜反射率r(l)。
反射率不僅是波長的函數(shù)，同時也是入射角，物體的電學(xué)性質(zhì)（電導(dǎo)、介電、磁學(xué)性質(zhì)等）以及表面粗糙度、質(zhì)地等的函數(shù)。一般地說，當(dāng)入射電磁波波長一定時，反射能力強的地物，反射率大，在黑白遙感圖像上呈現(xiàn)的色調(diào)就淺。反之，反射入射光能力弱的地物，反射率小，在黑白遙感圖像上呈現(xiàn)的色調(diào)就深。在遙感圖像上色調(diào)的差異是判讀遙感圖像的重要標(biāo)志。
2.地物的發(fā)射光譜特性
發(fā)射率 任何地物當(dāng)溫度高于絕對溫度0 K時，組成物質(zhì)的原子、分子等微粒，在不停地做熱運動，都有向周圍空間輻射紅外線和微波的能力。通常地物發(fā)射電磁輻射的能力是以發(fā)射率作為衡量標(biāo)準(zhǔn)。地物的發(fā)射率是以黑體輻射作為基準(zhǔn)。上述斯特藩-玻耳茲曼定律、維恩位移定律只適用黑體輻射，但是在自然界中，黑體輻射是不存在的，一般地物輻射能量總要比黑體輻射能量小。如果利用黑體輻射有關(guān)公式，則需要增加一個因子，這個因子就是發(fā)射率（ελ），或稱"比輻射率"。
對于某一波長來說，發(fā)射率定義如下：發(fā)
射率根據(jù)物質(zhì)的介電常數(shù)、表面的粗糙度、溫度、波長、觀測方向等條件而變化，取0到1之間的值。地物發(fā)射率的差異也是遙感探測的基礎(chǔ)和出發(fā)點。
地物發(fā)射光譜 地物的發(fā)射率隨波長變化的規(guī)律，稱為地物的發(fā)射光譜。按地物發(fā)射率與波長間的關(guān)系繪成的曲線（橫坐標(biāo)為波長，縱坐標(biāo)為發(fā)射率）稱為地物發(fā)射光譜曲線。
3.地物的透射光譜特性
當(dāng)電磁波入射到兩種介質(zhì)的分界面時，部份入射能穿越兩介質(zhì)的分界面的現(xiàn)象。稱為透射。透射的能量穿越介質(zhì)時，往往部分被介質(zhì)吸收并轉(zhuǎn)換成熱能再發(fā)射。
介定透射能量的能力，用透射率τ來表示。透射率就是入射光透射過地物的能量與入射總能量的百分比。地物的透射率隨著電磁波的波長和地物的性質(zhì)而不同。例如，水體對0.45～0.56μm的藍(lán)綠光波具有一定的透射能力，較混濁水體的透射深度為1～2m，一般水體的透射深度可達(dá)10～20m。又如，波長大于1mm的微波對冰體具有透射能力。
一般情況下，絕大多數(shù)地物對可見光都沒有透射能力。紅外線只對具有半導(dǎo)體特征的地物，才有一定的透射能力。微波對地物具有明顯的透射能力，這種透射能力主要由入射波的波長而定。因此，在遙感技術(shù)中，可以根據(jù)它們的特性，選擇適當(dāng)?shù)膫鞲衅鱽硖綔y水下、冰下某些地物的信息。
對于攝影遙感系統(tǒng)，膠片和濾光片的透射率是個十分關(guān)鍵的參數(shù)。自然界中，人們熟悉的是水體的透射能力。這是因為人們可以直接觀察到可見光波段輻射能的透射現(xiàn)象。然而，可見光以外的透射，雖人眼看不見，但它是客觀存在的，如植物葉子，對于可見光輻射是不透明的，但它能透射一定量的紅外輻射。
