2.1.4电磁辐射的基本性质 电磁辐射是能量的一种动态形式，它把辐射源的能量通过自由空间传送到传感器上。 那么，电磁辐射是怎样传播的呢？在传播中有那些基本特性？这里主要介绍与遥感有关的 基本性质。 1电磁波传播的性质 (1)波的叠加原理 数列波在传播过程中，相遇后仍能保持它们各自原有的特性（频率、波长、振幅、振动 方向等)不变，按照自己原来的传播方向继续前进，好象在各自的传播过程中，没有遇上其 他波一样，在相遇区域内，任一点的振动为各波所引起的振动的合成。这也叫波的独立传 播原理。电磁波的传播遵守这一原理。 在遥感中，所遇到的电磁波的波形都很复杂。但是，不管波的形式多么复杂，也无论 其产生方式如何，实际上都可以用无穷个正弦波叠加构成，只要这些正弦波具有适当的振 幅、频率和相位。 (2)电磁波的干涉 频率相同、振动方向相同、相位相同或相位相差恒定的两（数）列波相遇时，使某些 方振动始终加强，而在另一些地方振动始终减弱的现象叫做波的干涉现象。能产生干涉现 象的波叫做相干波，其波源叫相干波源。相干现象的基本原理是波的叠加原理。 电磁波的相干对遥感来说是很重要的。如果有两列波投射到一个传感器上，这些波传 递给探测器的功率能够被测量出来。假如是非相干波，则合成的波功率是两个分波的功率 之和，投射到传感器上的总辐射强度为两分波辐射强度之和，即1=11十I2,且传感器 上的任何位置的强度是一致的。假如是相干波，合成波的功率可能大于也可能小于两个波 分别投射时的功率之和，其辐射强度和振幅分别为： I=I+I:+2/2 cos8 (2-7a (2-7b) 且传感器得到的辐射强度各个位置也不同。干涉有利的方面是利用能量增大趋势，使图像 清晰，方向性强：不利的地方是造成同一物质所表现的性质不同。在分析图像时对于这些 影响要特别注意。 (3)电磁波的衍射 波在传播过程中遇到阻碍物时，其传播方向要发生改变，能够绕过障碍物的边缘维续 前进，这种现象叫做波的衍射。衍射现象可以用惠更斯原理解释。电磁波的衍射对遥感技 术影响很大： 1)电磁波通过传感器的孔径而被切割时，就要发生衍射，使电磁辐射通量的数量， 0
10 2.1.4 电磁辐射的基本性质 电磁辐射是能量的一种动态形式，它把辐射源的能量通过自由空间传送到传感器上。 那么，电磁辐射是怎样传播的呢？在传播中有那些基本特性？这里主要介绍与遥感有关的 基本性质。 1 电磁波传播的性质 (1)波的叠加原理 数列波在传播过程中，相遇后仍能保持它们各自原有的特性(频率、波长、振幅、振动 方向等)不变，按照自己原来的传播方向继续前进，好象在各自的传播过程中，没有遇上其 他波一样，在相遇区域内，任一点的振动为各波所引起的振动的合成。这也叫波的独立传 播原理。电磁波的传播遵守这一原理。 在遥感中，所遇到的电磁波的波形都很复杂。但是，不管波的形式多么复杂，也无论 其产生方式如何，实际上都可以用无穷个正弦波叠加构成，只要这些正弦波具有适当的振 幅、频率和相位。 (2)电磁波的干涉 频率相同、振动方向相同、相位相同或相位相差恒定的两(数)列波相遇时，使某些地 方振动始终加强，而在另一些地方振动始终减弱的现象叫做波的干涉现象。能产生干涉现 象的波叫做相干波，其波源叫相干波源。相干现象的基本原理是波的叠加原理。 电磁波的相干对遥感来说是很重要的。如果有两列波投射到一个传感器上，这些波传 递给探测器的功率能够被测量出来。假如是非相干波，则合成的波功率是两个分波的功率 之和，投射到传感器上的总辐射强度为两分波辐射强度之和，即Ｉ＝Ｉ1＋Ｉ2，且传感器 上的任何位置的强度是一致的。假如是相干波，合成波的功率可能大于也可能小于两个波 分别投射时的功率之和，其辐射强度和振幅分别为： Ｉ＝Ｉ１＋Ｉ２＋２ I1I 2 cosδ (2-7a) Ａ＝ 1 2 0 2 2 2 A1 + A + 2A A cos (2-7b) 且传感器得到的辐射强度各个位置也不同。干涉有利的方面是利用能量增大趋势，使图像 清晰，方向性强；不利的地方是造成同一物质所表现的性质不同。在分析图像时对于这些 影响要特别注意。 （3）电磁波的衍射 波在传播过程中遇到阻碍物时，其传播方向要发生改变，能够绕过障碍物的边缘继续 前进，这种现象叫做波的衍射。衍射现象可以用惠更斯原理解释。电磁波的衍射对遥感技 术影响很大： １）电磁波通过传感器的孔径而被切割时，就要发生衍射，使电磁辐射通量的数量
质量和方向都发生变化，结果测量不准确，对目标物的解译也带来困难。 2)影响遥感所用仪器的分辨能力，理论上光学仪器的最小分辨角0。为： 0=1222 (2-8) 式中入为电磁辐射的波长，D为光学仪器的孔径。 3)缩小阴影区域。 (4电磁波的偏振（极化 ①偏振的概念一般情况下，天然波的振动在垂直于传播方向的平面上可以取所有可 能的方向，且波的振幅完全相等。如果波在各方向上振幅大小不相同，而且各方向振动之 间没有固定位相关系，极大值与极小值之间的夹角为90°，则称该波发生了偏振现象，常 用偏振度P'来衡量偏振程度。 P ' Imar-Inin (2-9) Imax+Imin 如果电磁波的电场强度E的振动只限于某一确定方向，则称这种波为全偏振波，其中 p=1:如果1<p<0则称为部分偏根波。 ②信振的产生偏振波可以用偏振罢生产，如图23所示，在由陵波传播方向上依次 放两块偏振器P、P2,当天然波（光）经过偏振器P,时，只有与偏振器P,方向一致的分振 矢量才能通过，与P,方向垂直的分振不能通过。通过偏振器P,的波就成为偏振波E,。偏 振光再通过第二个偏振器P,时，视P,方向而定，如果P,与偏振波E1成一角度，则偏振波 E,在P,方向的分量可以通过，垂直P,方向的分量被挡住，令通过的分量为E,若E,的 振幅为A1,E:的振幅为Az,则光强分别为I1=A:2,I=A:2,且Az=Acos(日 为P,与p,的夹角)，所以 12=11cos20 (2-10) 当p1‖p时，0=0、1：=I1:当P1⊥P时，0=90°，Iz=0。 图2-3偏振的产生 ③偏振的作用在遥感中，电磁波的偏振非常重要，如进入传感器的电磁波都有一定 的偏振性，偏振摄影、侧视雷达成像接收的完全是偏振波，利用偏振原理制作立体镜进行
11 质量和方向都发生变化，结果测量不准确，对目标物的解译也带来困难。 ２）影响遥感所用仪器的分辨能力，理论上光学仪器的最小分辨角θ０为： θ０＝1.22 D (2-8) 式中λ为电磁辐射的波长，D 为光学仪器的孔径。 ３）缩小阴影区域。 (4)电磁波的偏振(极化) ①偏振的概念 一般情况下，天然波的振动在垂直于传播方向的平面上可以取所有可 能的方向，且波的振幅完全相等。如果波在各方向上振幅大小不相同，而且各方向振动之 间没有固定位相关系，极大值与极小值之间的夹角为 90°，则称该波发生了偏振现象，常 用偏振度ｐ′来衡量偏振程度。 ｐ′＝ ax in ax in m m m m I I I I + − (2－９) 如果电磁波的电场强度 E 的振动只限于某一确定方向，则称这种波为全偏振波，其中 ｐ′=１；如果１＜ｐ′＜０则称为部分偏振波。 ②偏振的产生 偏振波可以用偏振器生产，如图 2-3 所示，在电磁波传播方向上依次 放两块偏振器 P１、P２，当天然波(光)经过偏振器 P１时，只有与偏振器 P１方向一致的分振 矢量才能通过，与 P１方向垂直的分振不能通过。通过偏振器 P１的波就成为偏振波Ｅ１。偏 振光再通过第二个偏振器 P２时，视 P２方向而定，如果 P２与偏振波Ｅ1 成一角度，则偏振波 Ｅ１在 P２方向的分量可以通过，垂直 P２方向的分量被挡住，令通过的分量为Ｅ２，若Ｅ１的 振幅为Ａ１，Ｅ２的振幅为Ａ２，则光强分别为Ｉ１＝Ａ１ ２，Ｉ２＝Ａ２ ２，且Ａ２＝Ａ１cosθ(θ 为ｐ１与ｐ２的夹角)，所以 Ｉ２＝Ｉ１cos ２θ (2-10) 当ｐ１‖ｐ２时，θ＝0、Ｉ２＝Ｉ１；当 P１⊥P２时，θ＝90°，Ｉ２＝0。 图 2-3 偏振的产生 ③偏振的作用 在遥感中，电磁波的偏振非常重要，如进入传感器的电磁波都有一定 的偏振性，偏振摄影、侧视雷达成像接收的完全是偏振波，利用偏振原理制作立体镜进行