遥感教程简介-第2部分第3页¶
电磁波谱的特定（命名）区域或细分被命名并绘制出来。综述了电磁辐射产生的机理。回顾了太阳入射辐射或辐照度的概念及其与大气的相互作用（相对吸收），并用一组天文实例说明了不同光谱间隔的多光谱遥感概念。
电磁波谱：辐射能的分布¶
如前一页所述，电磁辐射（EMR）扩展到能量和波长（频率）的广泛范围。人眼探测到的一个很窄的EMR范围从0.4到0.7微米，称为 可见区域 （也称为 光 但是物理学家经常用这个术语来包括可见光以外的辐射。白光包含可见区域中所有波长的混合。正是艾萨克牛顿爵士在1666年首次进行了一项实验，证明可见光是一系列连续的波长，代表了眼睛能看到的不同颜色。他将白光通过玻璃棱镜，得到了这样的结果：
支持这一结果的原理是，当辐射从一种介质传递到另一种介质时，它会根据一个称为折射率的数字弯曲。该指数取决于波长，因此弯曲角度从红色（较长波长；较低频率）到蓝色（较短波长；较高频率）有系统地变化。在白光下分离组成颜色的过程称为 分散 . 这些现象适用于可见光以外波长的辐射（例如，晶体的原子晶格用作衍射装置，在不同方向弯曲X射线）。
所有辐射能的连续体分布可以用波长或频率的函数绘制在一张称为电磁（EM）光谱的图表中。多年来，科学家们利用分光镜和其他辐射探测仪器，随意地将电磁波谱划分为不同的区域或间隔，并用描述性的名称对它们进行描述。这里以波长为单位绘制的电磁波谱如图所示。
下面是一张图表，显示了引起这些辐射类型的物理现象以及用于检测辐射的仪器（传感器）。尽管此图的宽度与上面频谱图的宽度非常接近，但第二个图（类型下的类型）的居中难度会迫使一些向左偏移；狭窄的一对垂直线与上面图表中的可见范围一致。
这个诊断表明电磁辐射，即光子释放，是以多种方式产生的。大多数涉及原子电子结构内的作用或分子结构内原子的运动（受键合类型的影响）。基本物理包括在短时间间隔内改变电磁辐射源中电场和磁场的方向和/或大小。一种常见的机制是通过加热或电子轰击来激发原子，使特定轨道壳层中的电子瞬间移动到更高的能级；当返回到原始壳层时，所获得的能量以离散波长的辐射形式发射。在高能下，甚至原子本身也能被解离，释放出波长较短的光子。在辐照模式下，光子本身能够在产生发射光子的目标材料中引起原子或分子响应（在反射光过程中，产生响应的入射光子不一定是离开目标的相同光子）。
的不同名称 长度单位 在电磁频谱的间隔内（按类型指定），所有这些都是基于公制的，物理学家已采用，如图所示：
虽然这有点多余，但我们在这里复制了另一个电磁频谱图，添加了一些不言而喻的项目：
在高能（高频和短波）端是伽马射线和X射线（其波长通常以埃为单位测量）。 [Å] ，公制单位为10-8 厘米）。紫外线辐射从300_扩展到4000_。用两个单位中的一个来测量光谱的中间区域是很方便的：微米（μm），它是10的倍数。-6 m或纳米（nm），基于10-9 m.可见光区域占0.4到0.7μm的范围，或其等效值为4000到7000_或400到700 nm。红外区域在0.7到1000μm（或1 mm）之间，具有四个特别感兴趣的子间隔：（1）反射红外（0.7-3.0μm）和（2）其膜响应子集，在（3-5μm）和（8-14μm）处的摄影红外（0.7-0.9μm）；（3）和（4）热波段。我们以毫米到厘米为单位测量较长的波长间隔。至米。微波区域覆盖0.1到100厘米，包括雷达系统使用的所有间隔。这些系统产生自己的主动辐射，并将其引向感兴趣的目标。超过100cm的最低频率最长波长区域是从VHF（甚高频）到ELF（极低频）的无线电波段；应用于该区域的单位通常以赫兹（1赫兹=每秒1个周期；kHz、MHz和GHz为千、兆赫和千兆赫）为单位表示。分别是RTZ）。在任何一个区域内，连续波长的集合可以分割成离散的间隔，称为 乐队 .
` <>`__I-8 ： Given that 1 nanometer (NM) = 10:sup:`-9` m, 1 micrometers = 10:sup:`-6` m and 1 Angstrom (A) = 10:sup:`-10` m, how many nanometers in a micrometer; how many Angstrom units in a micrometer? **ANSWER**
大多数遥感工作都是在地球上空进行的，不管是在大气内部还是大气上方。大气中的气体与太阳辐射和地球表面的辐射相互作用。尽管入射辐射是空气中原子和分子以及在表面发现的任何材料的单一激发源，但EMR辐射将经历不同程度的透射、吸收、发射和/或散射，这取决于所考虑的波长。这是一张显示这种辐射“命运”的简图。
在某些波长上，辐射部分地被完全透射；在另一些波长上，这些光子通过与空气分子的相互作用而被可变地吸收。这是一个广义图，显示了不同波长的相对大气辐射传输和吸收。
蓝色区域表示进入和/或离开辐射的最小通道，而白色区域表示大气窗口，其中辐射与空气分子的相互作用不大，因此不会被吸收。下一幅图是用Aviris高光谱光谱仪绘制的（见第页 page 13-9) ，给出了一个更详细的光谱，该光谱是在向上观察大气的领域中制作的，间隔为0.4到2.5微米（在图中转换为400-2500纳米）。
大多数在空中或空间平台上的遥感仪器都是在其中一个或多个窗口中工作的，它们通过调整探测器来测量穿过大气层的特定频率（波长）。然而，一些传感器，特别是气象卫星上的传感器，直接测量吸收现象，如与二氧化碳、二氧化碳、二氧化碳、二氧化碳和二氧化碳有关的吸收现象。2 以及其他气体分子。请注意，在中红外部分区域和所有远红外区域，大气对电磁辐射几乎是不透明的。相比之下，在微波区域，大部分辐射通过不受阻碍的地方，所以雷达波到达了表面（尽管雨滴会引起后向散射，使其能够被探测到）。幸运的是，吸收和其他相互作用发生在许多较短的波长区域，因此只有一小部分进入的辐射到达表面；因此，有害的宇宙射线和紫外线（UV）辐射可以抑制或破坏某些生命形式。
` <>`__I-9 ： ** ** 从第一个大气吸收图中，列出四个主要窗口（按波长间隔），可从大气上方进行有效的遥感。 ** ** 回答**
后向散射是大气中的一个主要现象（位于源侧的半球内目标上方的各个方向的光子散射）。 米氏散射 指大气成分（如烟）对辐射的反射和折射，其尺寸为辐射波长的顺序。 瑞利散射 成分（例如分子气体）的结果 [O:sub:2, N2 {{and other nitrogen compounds}}, and CO2] 以及水蒸气）比辐射波长小得多。瑞利散射随波长的减小（较短）而增大，导致蓝光优先散射（蓝天效应）；然而，日落和日出时的红天色调是由于大气层的“深度”较大，对较短波长可见光的显著吸收所致。太阳离地平线很近。比辐射波长大得多的粒子产生 nonselective (wavelength-independent) scattering . 在一定条件下，大气后向散射可以占航天器传感器观测到的辐射通量的80%到90%。
地球的遥感传统上利用可见光和红外的反射能量以及热红外和微波区域的发射能量来收集辐射，这些辐射可以进行数值分析，也可以用来生成代表不同光子强度的图像。与传感器接收的波长范围相关的。这种波长范围（连续或不连续）的聚集是通常被称为多光谱遥感的本质。
由不同波长/强度信号生成的图像将显示黑白版本中的灰度变化或彩色版本中的颜色（色调、饱和度和强度）。不同光谱区域中目标对象和特征的图像（图像）表示，通常使用不同的传感器（通常带有带通滤波器），每个传感器都经过调整以接受和处理每个区域的波频率（波长），通常会显示出显著的差异。在颜色或灰度的分布（图案）中。
