地物光譜特徵

地物光譜特徵是自然界中任何地物都具有其自身的電磁輻射規律，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，它們又都具有發射某些紅外線、微波的特性；少數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。

基本介紹

• 中文名：地物光譜特徵
• E0：入射的總能量
• Eρ：地物的反射能量
• Eα：地物的吸收能量

地物光譜特徵定義

當電磁輻射能量入射到地物表面上，將會出現三種過程：一部分入射能量被地物反射；一部分入射能量被地物吸收，成為地物本身內能或部分再發射出來，一部分入射能量被地物透射。具體見如下公式

能量守恆公式中：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。

能量守恆公式

能量守恆公式

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：對於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。

電磁輻射公式

地物光譜特徵分類

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，通常採用反射率來表示。當電磁輻射能到達兩種不同介質的分界面時，入射能量的一部分或全部返回原介質的現象，稱之為反射。反射的特徵可以通過反射率表示，它是波長的函式，故稱為光譜反射率r(l)。

反射率不僅是波長的函式，同時也是入射角，物體的電學性質（電導、介電、磁學性質等）以及表面粗糙度、質地等的函式。一般地說，當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的色調就淺。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的色調就深。在遙感圖像上色調的差異是判讀遙感圖像的重要標誌。

地物的發射光譜特性

發射率 任何地物當溫度高於絕對溫度0 K時，組成物質的原子、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。通常地物發射電磁輻射的能力是以發射率作為衡量標準。地物的發射率是以黑體輻射作為基準。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公式，則需要增加一個因子，這個因子就是發射率（ελ），或稱“比輻射率”。

對於某一波長來說，發射率定義如下：發

射率根據物質的介電常數、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。地物發射率的差異也是遙感探測的基礎和出發點。

地物發射光譜 地物的發射率隨波長變化的規律，稱為地物的發射光譜。按地物發射率與波長間的關係繪成的曲線（橫坐標為波長，縱坐標為發射率）稱為地物發射光譜曲線。

地物的透射光譜特性

當電磁波入射到兩種介質的分界面時，部份入射能穿越兩介質的分界面的現象。稱為透射。透射的能量穿越介質時，往往部分被介質吸收並轉換成熱能再發射。

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而不同。例如，水體對0.45～0.56μm的藍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10～20m。又如，波長大於1mm的微波對冰體具有透射能力。

一般情況下，絕大多數地物對可見光都沒有透射能力。紅外線只對具有半導體特徵的地物，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，在遙感技術中，可以根據它們的特性，選擇適當的感測器來探測水下、冰下某些地物的信息。

對於攝影遙感系統，膠片和濾光片的透射率是個十分關鍵的參數。自然界中，人們最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，對於可見光輻射是不透明的，但它能透射一定量的紅外輻射。