Page 216 - 现代测绘技术在水利工程中的应用

第九章 遥感技术基础与地理信息系统的应用与研究

第二节 遥感物理基础

一、电磁波谱

自然界中各种目标物的组成和结构不同，其物理化学性质各异，反射或发射各种

波长电磁波的能量也不相同。遥感技术通过传感器接收目标物反射或发射的电磁波信
息，遥感图像会因电磁波能量差异产生不同的色调和亮度，根据影像的色调、亮度以

及图斑的形状、大小、位置、阴影等特点，可以对遥感影像进行分析和解译。
凡是温度高于绝对温度 0K（-273℃）的物体都发射电磁波。产生电磁波的方式
有能级跃迁（即“发光”）、热辐射以及电磁振荡等。电磁波有很多类型，其波长、
频率也不一样，从波长最短的宇宙射线开始，依次有 γ 射线、X 射线、紫外线、可

见光、红外线、微波、无线电波和低频电波等，组成一个连续的电磁波谱。虽然各波
段有不同的名称，但在两个光谱之间没有明显的界限，而且对波段的划分方法也不尽
相同。目前遥感技术所能够利用的主要限于紫外线、可见光、红外线和微波的某些波段。

二、电磁波辐射源

电磁波的辐射源分为人工辐射源和天然辐射源两种。在自然界中，最大的天然辐
射源是太阳和地球，太阳辐射是遥感中最重要的自然辐射源。地球上的一切物体，都

能够同时反射和发射电磁波，地面物体反射的电磁波主要来自太阳，物体本身发射的
电磁波也与太阳辐射有关，都是电磁波的辐射源。由于地球表面的温度远低于太阳表
面的温度，因此两者的辐射特征截然不同。太阳辐射的是波长较短的电磁波，地球辐

射的是波长较长的电磁波。所以，地面物体的电磁波辐射信息包括两部分，一部分是
反射信息，它只能在白天接收；另一部分是发射信息，它既能在白天接收，也能在夜
间接收。

太阳辐射光谱的组成非常复杂，在进入大气层之前是一条连续光谱。太阳辐射能
量的峰值位于波长 0.47 微米的青蓝光波段，主要辐射能量集中在紫外至中红外波段，
其中可见光波段最强。当太阳辐射穿过大气层时，会受到各种气体分子、水滴、冰晶

和尘埃等的干扰，产生反射、吸收和散射，太阳辐射的连续光谱发生了很大变化，有
些光谱波段被部分或全部吸收，形成一些不同波段的吸收带。

三、大气窗口

电磁波通过大气层时，损失了很大一部分能量。卫星遥感的传感器位于大气层之
外，被大气层反射、吸收和散射的电磁波能量不但不能对地面成像，反而会影响传感

• 203 •