¿Cuáles son las bandas comúnmente utilizadas en la tecnología de detección remota en el espectro electromagnético?
En el espectro electromagnético, la longitud de onda más larga son las ondas de radio, que se dividen en ondas largas, ondas medias, ondas cortas, ondas ultracortas y microondas según la longitud de onda. Seguido de infrarrojos, luz visible, ultravioleta y rayos X. Las longitudes de onda más cortas son los rayos gamma. Todo el espectro electromagnético forma un espectro completo y continuo. Las diferentes longitudes de onda (o frecuencias) de varias ondas electromagnéticas se deben a las diferentes fuentes de ondas que generan ondas electromagnéticas. Por ejemplo, las ondas de radio se emiten mediante oscilación electromagnética, las microondas se excitan y emiten a través de resonadores y guías de ondas, y se emiten al espacio a través de antenas de microondas; la radiación infrarroja es causada por vibraciones moleculares y transiciones de niveles de energía rotacionales de electrones externos en átomos y moléculas; producen luz visible y radiación ultravioleta cercana, los rayos ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma se generan por transiciones de electrones y cambios de estado dentro del núcleo. Los rayos cósmicos provienen del espacio.
En el espectro electromagnético, debido a las diferentes longitudes de onda (o frecuencias), las propiedades de los distintos tipos de ondas electromagnéticas son muy diferentes (como diferencias en la direccionalidad de propagación, penetración, visibilidad, color, etc.). Por ejemplo, el ojo humano puede sentir directamente la luz visible y pueden verse objetos de varios colores; los rayos infrarrojos pueden superar obstáculos durante la noche; las microondas pueden penetrar las nubes, la niebla, el humo, la lluvia, etc. Pero también tienen algo en común:
1. Varias ondas electromagnéticas se propagan a la misma velocidad en el vacío (o el aire), que es igual a la velocidad de la luz:
c = 3×1010 cm/segundo
2 Observa las mismas leyes de reflexión, refracción, interferencia, difracción y polarización.
Las ondas electromagnéticas utilizadas actualmente en la tecnología de detección remota se concentran en bandas espectrales que van desde la luz ultravioleta, la luz visible, la infrarroja hasta las microondas, y los límites de cada banda espectral en diferentes datos son ligeramente diferentes. Este libro utiliza los rangos de longitud de onda enumerados en la Tabla 2-1.
Tabla 2-1 Nombres de clasificación y rangos de longitud de onda de las ondas electromagnéticas utilizadas en la tecnología de detección remota
Las principales características de las bandas espectrales comúnmente utilizadas en la detección remota son las siguientes:
El rango de longitud de onda ultravioleta es de 0,01 a 0,4 μm. La radiación solar contiene rayos ultravioleta. Cuando atraviesa la atmósfera, casi todos los rayos ultravioleta con longitudes de onda inferiores a 0,3 μm son absorbidos. Sólo los rayos ultravioleta con longitudes de onda de 0,3 a 0,4 μm pueden atravesar la atmósfera y llegar al suelo. La energía es muy pequeña y puede producir plata. Sensible a la película de bromuro. La aplicación de la banda ultravioleta en la teledetección fue posterior a la de otras bandas. Actualmente se utiliza principalmente para detectar la distribución de rocas carbonatadas. Las rocas carbonatadas reflejan los rayos ultravioleta en la región de longitud de onda corta por debajo de 0,4 μm con más fuerza que otros tipos de rocas. Además, la película de aceite que flota en el agua refleja rayos UV más fuertes que el agua circundante, por lo que puede usarse para monitorear la contaminación por petróleo. Sin embargo, la altura detectable de la banda ultravioleta desde el aire es aproximadamente inferior a 2.000 m, lo que no es adecuado para la detección remota a gran altitud.
Luz visible En el espectro electromagnético, la luz visible sólo ocupa un rango muy estrecho, con un rango de longitud de onda de 0,4-0,76 micras. Está compuesta por rojo, naranja, amarillo, verde, cian, azul y. luz violeta. El ojo humano puede sentir directamente la luz visible, no sólo en todos los colores de la luz visible, sino también en la luz monocromática en diferentes bandas de longitud de onda. Por tanto, la luz visible es la banda principal para identificar las características de los materiales. En la tecnología de teledetección, la fotografía óptica se utiliza a menudo para recibir y registrar las características de reflexión de la luz visible por los objetos terrestres. La luz visible también se puede dividir en varias bandas, y la misma escena se puede fotografiar simultáneamente para obtener fotografías de diferentes bandas y las características de reflexión de la luz visible también se pueden recibir y registrar mediante escaneo. La luz visible es la banda más utilizada en teledetección.
El rango de longitud de onda infrarroja es de 0,76-1000 μm, que se divide en infrarrojo cercano (0,76-3,0 μm), infrarrojo medio (3,0-6,0 μm) e infrarrojo lejano (6,0-15,0 μm). para mayor comodidad, infrarrojo lejano (15).
El infrarrojo cercano es de naturaleza similar a la luz visible, por lo que también se le llama infrarrojo óptico. Debido a que refleja principalmente la radiación infrarroja del sol en la superficie terrestre, también se le llama infrarrojo reflectante. En la tecnología de teledetección, la fotografía y el escaneo se utilizan para recibir y registrar el reflejo infrarrojo de la radiación solar por objetos terrestres. Actualmente, debido a las limitaciones en la sensibilidad de los materiales fotosensibles, sólo se puede detectar el rango de longitud de onda de 0,76 a 1,3 micrones. La banda del infrarrojo cercano también es una banda de uso común en la tecnología de detección remota.
El infrarrojo medio, el infrarrojo lejano y el infrarrojo ultra lejano son los responsables de la sensación térmica, por eso también se les llama infrarrojo térmico. Cualquier objeto en la naturaleza puede irradiar rayos infrarrojos cuando su temperatura es superior a la temperatura absoluta (-273,15°C).
La longitud de onda infrarroja emitida por los objetos a temperatura normal es principalmente de entre 3 y 4 micrones, mientras que los rayos infrarrojos ultra lejanos por encima de 15 μm son fácilmente absorbidos por la atmósfera y las moléculas de agua. Por lo tanto, la tecnología de detección remota utiliza principalmente la banda de 3 a 15 micrones. 3-5 micras y 8-14 La banda de micras se utiliza principalmente. La detección remota por infrarrojos utiliza inducción térmica para detectar la radiación de objetos terrestres (como contaminación térmica, volcanes, incendios forestales, etc.), por lo que se puede realizar no solo durante el día, sino también durante la noche, y se puede realizar detección remota. todo el día.
El rango de longitud de onda del microondas es de 1 mm-1 m. Las microondas se pueden dividir en ondas milimétricas, centimétricas y decimétricas, como se muestra en la Tabla 2-1. Tanto la radiación de microondas como la radiación infrarroja tienen propiedades de radiación térmica. Dado que la longitud de onda de las microondas es más larga que la luz visible y la luz infrarroja, pueden penetrar las nubes y la niebla sin verse afectadas por el clima, por lo que pueden realizar detección de detección remota en todo clima. La teledetección por microondas puede emplear imágenes activas o pasivas. Además, las microondas tienen cierta capacidad de penetración en determinadas sustancias y pueden penetrar directamente en la vegetación, el hielo, la nieve, el suelo y otras superficies. Por lo tanto, las microondas son una banda de teledetección prometedora en la tecnología de teledetección.
En diferentes bandas del espectro electromagnético, las unidades de longitud de onda comúnmente utilizadas también son diferentes. Las unidades de longitud de onda en la banda de radio son kilómetros o metros, y las unidades de longitud de onda en la banda de microondas son centímetros o milímetros. En la banda infrarroja, la unidad común es el micrón (micrón), y en la luz visible y ultravioleta, la unidad común es el nanómetro (nm) o micrón. La conversión de unidades de longitud de onda es la siguiente:
1 nm = 10-3 μm = 10-7 cm = 10-9 m
1 μm = 10-3 mm = 10-4 cm = 10- 6m
p>Además de la longitud de onda, las ondas electromagnéticas también se pueden expresar por frecuencia. Por ejemplo, una unidad común para las ondas de radio es GHz. Es habitual utilizar longitud de onda para representar ondas cortas (como rayos gamma, rayos X, rayos ultravioleta, luz visible, rayos infrarrojos, etc.) y frecuencia para representar ondas largas (como ondas de radio, microondas, etc.).