Page 129 - 现代测绘技术在水利工程中的应用
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The Application of Modern Surveying and Mapping Technology in Water Conservancy Engineering
现代测绘技术在水利工程中的应用
（二）大气对电磁波的衰减与大气窗口
1. 大气对电磁波的散射
散射的实质是电磁波在大气传输过程中遇到各种微粒（气体分子、尘埃、水滴、
工业废气等）所引起的一种衍射现象。研究大气对电磁波的散射主要有两种理论：
（1）瑞利散射
瑞利散射是指比波长小得多的大气分子引起的散射，其散射强度与波长的 4 次方
4
（λ ）成反比，即波长越长，散射强度越弱，波长越短，散射强度越强。
（2）米氏散射
米氏散射是指比波长大得多的大气粒子（如水滴、烟尘、气溶胶等）引起的散射。
2
粒子直径与波长相等时，散射强度与波长的二次方（λ ）成反比；粒子直径为波长的 1.5
倍时，散射强度与波长成反比；粒子直径为波长的 2 倍或 2 倍以上时，散射强度与波
长无关。
2. 大气对电磁波的吸收
大气成分主要是水蒸气、二氧化碳、臭氧等。它们对不同波长的电磁辐射有不同
程度的吸收。水汽的吸收：水汽吸收的波长很广，其中 0.7~3.0μm 波段是强吸收带；
二氧化碳的吸收：吸收 14.5μm、4.3μm、2.7μm、0.017μm、1.0μm 波长的电磁辐射；
臭氧的吸收：0.3μm 以下的短波全部吸收；氧的吸收：主要吸收 0.2μm 的紫外线。
3. 大气对电磁波的反射
大气对电磁波的反射主要是云层的反射。当云层的厚度大于 50m 时，反射量大
于 50%；云层厚度为 500m 时，反射量大于 80%。另外，大气中直径大于 1μm 的微
粒也会产生反射作用。
4. 大气窗口
由于大气对电磁波的散射、吸收和反射作用，使得能够穿透地球大气的辐射局限
于某些波段范围内，通常将这些透过率较高的电磁辐射波段称为大气窗口。遥感器使
用的波段范围都在大气窗口范围内。遥感常用的大气窗口有以下 5 个：
可摄影窗口（0.3~1.3μm）：属地物反射紫外、可见光和近红外，透过率达
90%，可用于摄影和扫描成像，但只能在强光照（白天）条件下作业。
近红外窗口（1.5~2.5μm）：属地物反射红外，透过率约 80%，可用于摄影和扫
描成像，但只能在强光照（白天）条件下作业。
中红外窗口（3.5~4.0μm；4.5~5.5μm）：属地物反射和地物自身发射的混合辐射。
透过率为 50%~90%，仅用于扫描成像，但可全天候作业。
远（热）红外窗口（8~14μm）：属地物自身热辐射，透过率为 70%~80%，仅用
于扫描成像，但可全天候作业。
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