红外波段中的太阳辐射和地表地物辐射的作用探究

常温下地物热辐射的电磁波主要集中在热红外波段，而太阳也在热红外波段有较强的辐射。因此在整个红外光谱区，传感器所接收的电磁波由太阳辐射和地物辐射两部分组成。这与可见光辐射有本质的区别，因为地表自身的辐射在可见光区域几乎为零。因此，在红外波段，要考虑太阳辐射与地表地物辐射的联合作用。

1.近红外

近红外光谱区为0.7～3.0μm，这部分辐射主要还是来自太阳辐射，其太阳的辐射通量密度约为102W/m2的数量级，而地物辐射在近红外波段能量很小，其大小只有0.1 W/m2的数量级。这个比值约为1 000∶1。因此，在此波段只反映地物对太阳辐射的反射，而基本上不考虑地物本身的热辐射。离开了太阳辐射就不能进行近红外遥感，因此，近红外遥感只能在白昼成像。

2.中红外

中红外波段是3～5 μm，这个波段既有太阳辐射，又有地物辐射。在此波段范围内太阳的辐射能量减小，其太阳的辐射通量密度约为10 W/m2的数量级，而地物辐射在该波段反而增大，其大小有1 W/m2的数量级。这样，它们之间的比值变为10∶1。所以在此波段，地物对太阳辐射能量的反射是传感器得到的主要信息。由于夜间没有太阳辐射，夜间的遥感信息只能靠地物本身的热辐射，这时对地面上的高温物体效果较好。在此波段昼夜均可成像，但白天成像的影像难以解译。

3.热红外

热红外波段是8～14 μm，在此波段内太阳辐射能量很小，太阳的辐射通量密度继续减小，约为1 W/m2的数量级，而地物辐射在此波段继续增大，其大小10～1 000 W/m2的数量级。当地表温度为40 °C时，地球的辐射通量密度为100 W/m2。因此在此波段内遥感响应的主要是地物本身的热辐射，地物反射的太阳辐射能量可以忽略不计。(www.xing528.com)

4.远红外

远红外即15～30 μm波段。地球在此波段的热辐射能量较大，其数量级可达10 W/m2，太阳辐射在此波段更小，可以忽略。但由于大气在此波段的透过率不高，所以远红外波段不能用于远距离遥感。

太阳辐射与地表辐射的相互作用见图2-12，它们的交叉区域在4～9 μm之间。因此大于9 μm之后，不用考虑太阳辐射，只须考虑地表热辐射。而小于4 μm时，要重点考虑太阳辐射，可忽略地表热辐射。

图2-12　太阳辐射与地表辐射的相互作用

【注释】

[1]编者注：数学界常用log表示自然对数。