被动遥感技术全解析:物理原理与应用领域

时间:2025-04-28  作者:Diven  阅读:0

什么是被动遥感

被动遥感技术全解析:物理原理与应用领域

被动遥感又称无源遥感系统,是不依赖任何人为的辐射源,而全靠接收目标体自身辐射的能量,或目标体与周围介质的相互作用,以及与大气的相互作用后,产生的反射、散射、吸收和辐射等电磁波信息进行探测的技术。

遥感传感器就像能看到更宽光谱的“天眼”,依赖于地物的光谱特性,在可见光波段分不清的地物,换到近红外波段,或者做个图像代数(近红外/红)就能分清,这也是遥感较之于普通航拍的主要优势。如果说地物的光谱特性是地物的指纹,多光谱遥感就是其指纹识别仪。遥感图像处理就是“擦亮天眼”的过程。

被动遥感物理原理

图 电磁波谱 与 热辐射

热辐射的理想情况是黑体辐射,黑体即对所有波段电磁波都全部吸收的理想物体。黑体辐射满足普朗克定律如下。

即黑体向外辐射各波段电磁波,黑体温度越高,辐射功率峰值越大,辐射峰值对应电磁波波长越短。对同一物体辐射出的电磁波,有能量越大,波长越短,频率越高。如下图二所示。

我们可以看到,温度为太阳温度6000K的黑体可以辐射出从紫外线到远红外的各波段电磁波,在可见光波段达到辐射峰值。温度为地表温度300K左右的黑体可以辐射出中红外,远红外波段电磁波(我们也因此称该部分波段为热红外),在远红外波段达到辐射峰值且比太阳辐射峰值小很多。白炽灯温度比地球略高,辐射峰值在近红外波段。

图 黑体辐射功率-波长曲线

被动遥感的类型有哪些

被动遥感主要依赖目标和环境电磁热辐射进行探测。被动遥感不带有辐射源,而是直接接收目标物体自身发射或是反射来自自然辐射源(如太阳)的电磁波信息。根据工作频段的不同,被动遥感主要可以分为可见光遥感、红外遥感和微波遥感。

可见光遥感依赖物体对可见光的反射特性进行探测,通常用于获取地表物体的颜色和纹理信息。红外遥感则利用物体在红外波段的热辐射特性,常用于夜视、温度监测等领域。微波遥感能够穿透云雾和植被,对目标的物理几何构造敏感,可以实现多通道、多极化与极化合成,能够获取三维立体特征等定量信息,因此在空间遥感与对地观测中具有重要的应用。

被动遥感器还可以分为航空摄影机、电视摄影机、红外和多光谱扫描仪、微波辐射计、光谱辐射计等多种类型。

主动遥感和被动遥感区别

主动遥感和被动遥感是遥感技术的两种不同的工作方式。

主动遥感是指从遥感平台上的人工辐射源,向目标物发射一定形式的电磁波,再由传感器接收和记录其反射波的遥感系统。主动遥感的主要优点是不依赖太阳辐射,可以昼夜工作,而且可以根据探测目的的不同,主动选择电磁波的波长和发射方式。主动遥感一般使用的电磁波是微波波段和激光,多用脉冲信号,也有的用连续波束。普通雷达、侧视雷达,合成孔径雷达,红外雷达、激光雷达等都属于主动遥感系统。

被动遥感,又称无源遥感系统(Passive remote sensing),即遥感系统本身不带有辐射源的探测系统;亦即在遥感探测时,探测仪器获取和记录目标物体自身发射或是反射来自自然辐射源(如太阳)的电磁波信息的遥感系统。

审核编辑:黄飞

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