1.1.4 电磁辐射的度量

遥感信息是从遥感器定量记录的地表物体电磁辐射数据中提取的。

（1）辐射能量：以电磁波形式向外传播能量，单位J。

（2）辐射通量（Raiant flux）Φ：单位时间内通过某一面积的辐射能量。也称为辐射功率，记为：Φ=dW/dt，用W（J/s）表示。

（3）辐射通量密度E：单位时间内通过单位面积的辐射能量。

（4）辐照度（Irradiance）I：面辐射源在单位时间内，从单位面积上接收的辐射能量，记为：I=dΦ/dS，单位是W/m2，S为面积。

（5）辐射出射度（Radiant exitance）：面辐射源在单位时间内，从单位面积上辐射出的辐射能量，记为dΦ/dS，单位是W/m2。

（6）辐射亮度（Radiance）：面辐射源在单位立体角、单位时间内，在某一垂直于辐射方向单位面积上辐射出的辐射能量，记为：L=d2Φ/dωdAcosθ，单位是W/（sr •m2）。

地物的电磁波响应特性随电磁波长改变而变化的规律，称为地物光谱。地物光谱是电磁辐射与地物相互作用的结果。不同的物质反射、透射、吸收、散射和发射电磁波的能量不同，都具有本身特有的变化规律，表现为地物波谱随波长而变的特性，叫做地物光谱特性。地物的光谱特征是遥感识别地物的基础。

1.2.1 太阳辐射与地球辐射

被动遥感的辐射源主要来自与人类最密切相关的两个星球，即太阳和地球。其中太阳是最主要的辐射源。

（1）太阳辐射

太阳发出的电磁波辐射习惯上称为太阳光。太阳送到地球的能量估计约为17.3×1016J/s，具体可用太阳常数表示。太阳常数是地球处于日地平均距离时（1.495985 × 1013cm），单位时间内投射到位于地球大气上界，垂直于太阳光射线的单位面积的太阳辐射能量——1.36 ×103 W/m2。

太阳辐射在从近紫外到中红外这一波段区间内能量最集中而且相对来说最稳定，太阳强度变化最小。太阳辐射接近于温度为 6150K 的黑体辐射太阳的电磁辐射主要集中在波长较短的部分，即从紫外、可见光到近红外区段。太阳最大辐射的对应波长 λmax日＝ 0.47μm 。太阳总能量的43.5%集中在可见光波段（图1-5）。因此，太阳辐射一般称为短波辐射。

就遥感而言，被动遥感主要利用可见光、红外波段等稳定辐射，而主动遥感则利用微波，使太阳活动对遥感的影响减至最小。在电磁波遥感中，传感器从空中所接收的地物反射的电磁波，主要来自太阳辐射的一种转换形式，地物的电磁波谱辐射特性与太阳照射关系密切。图1-6 显示了太阳辐射的电磁波谱。

（2）地球辐射

地球是另一个大的天然电磁辐射源。地球除以反射太阳辐射的方式以外，还可以火山喷发、温泉、大地热流等形式向宇宙空间不断地辐射能量。每年通过在地面流出的总热量1×1021J。地球表面的平均温度约27℃，地球的电磁辐射接近于温度为300K的黑体辐射（图1-6）。地球最大辐射的对应波长 λmax 地＝ 9.66μm。地球自身辐射集中在长波，即6μm以上的热红外波段，在这一区段太阳辐射的影响几乎可以忽略不计。小于3μm的波长主要是太阳辐射的能量；大于6μm的波长，主要是地物本身的热辐射；3-6μm之间，太阳和地球的热辐射都要考虑。地球辐射的分段特性如表1-1所示。

 

1.2.2 地物的反射光谱特性

1、地物反射电磁波

太阳光通过大气层射到地球表面，总能量I可以分为三部分：反射（R）、吸收（A）和透射（T）（图1-7）。