遥感的概念与基础（一）：引言 & 能源与辐射原理

0 引言

遥感（remote sensing），即不接触被探测的目标，利用传感器获取目标数据，通过对数据进行分析，获取被探测目标的相关信息的技术。从广义上来说，当您阅读这段文字时，您就正在进行遥感：您的眼睛作为传感器，获取了屏幕上的光信号，通过大脑对其进行组织与分析，从而获取了这段文字的信息。从狭义上来说，本文介绍的遥感特指利用航空、航天、卫星等平台搭载的光谱传感器通过电磁波传输来获取地物信息的技术。

0-1 遥感的过程

下图简要概括了地球资源电磁遥感的过程。

1 能源和辐射原理

1-1 波动理论

电磁能以光速 \(c\) 按简谐振动的正弦波形式传播，服从公式$$c = \nu \lambda$$

1-2 粒子理论

电磁辐射由离散的单元组成，每个量子的能量为$$Q = h \nu$$

量子的能量与其波长成反比。故长波辐射比短波辐射更难被探测。一般情况下，要探测低能量的长波辐射，需要更大的探测器，或者更长的探测时间。

1-3 辐射原理

太阳光是遥感中电磁辐射最主要的来源。基于黑体（black Body）条件，物体表面的辐射出射度为$$M = \sigma T^4$$其中，\(\sigma\) 为斯忒藩-玻尔兹曼常数。这一特性被称为斯忒藩-玻尔兹曼定律（Stefan–Boltzmann law）。

随着温度的增高，黑体辐射分布的峰值向短波方向移动。主波长与其温度的关系服从维恩位移定律（Wien's displacement law）：$$\lambda_m = A / T$$其中，\(\lambda_m\) 为主波长，\(A=2989\mu m K\)。

本身备有能源来照射被检测的目标的遥感，称为主动遥感（active remote sensing）；感知被检测目标自身辐射的遥感，称为被动遥感（passive remote sensing）。

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