总结-地物的反射波谱特性

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,地物波谱：地物的电磁波响应特性随电磁波长改变而变化的规律，称为地表物体波谱,，简称地物波谱。,地物波谱特性是电磁辐射与地物相互作用的一种表现。,地物波谱的作用：不同类型的地物，其电磁波响应的特性不同，因此地物波谱特征是遥感识别地物的基础。,地物波谱的特性,不同电磁波段中地物波谱特性,可见光和近红外波段：主要表现地物反射作用和地物的吸收作用。（树叶苍翠欲滴、水下温度）,热红外波段：主要表现地物热辐射作用。（热红外灵敏遥感器夜间成像河流为亮色条带，但热红外白天成像河流为暗色条带）,微波波段：主动遥感利用地物后向散射；被动遥感利用地物微波辐射。,可见光和近红外波段地物波谱特征,地物反射波谱特征,太阳辐射到达地表后，一部分反射，一部分吸收，一部分透射，即：,到达地面的太阳辐射能量反射能量吸收能量透射能量。,一般而言，绝大多数物体对可见光都不具备透射能力，而有些物体如水，对一定波长的电磁波则透射能力较强，特别是,0. 450. 56m,的蓝绿光波段。一般水体的透射深度可达,10,20 m,，清澈水体可达,100 m,的深度。,地表反射的太阳辐射成为遥感记录的主要辐射能量。,地物反射,地物的反射：太阳光通过大气层照射到地球表面，地物会发生发射作用，反射后的短波辐射一部分为遥感器所接收。,反射率,（,）：,地物的反射能量与入射总能量的比，即,=(,P,/,P,0,)100%,。,表征物体对电磁波谱的反射能力。,反射率是可以测定的。,地物在不同波段的反射率是不同的，利用地物反射率的差别，可以判断地物的属性。,反射率也与地物的表面颜色、粗糙度和湿度等有关。,地物反射率,地物的反射类型：根据地表目标物体表面性质的不同，物体反射大体上可以分为,3,种类型，即镜面反射、漫反射、实际物体的反射,（,1,）镜面反射：发生在光滑物体表面的一种反射。物体的反射满足反射定律，反射波和入射波在同一平面内，入射角等于反射角。,只有在反射波射出的方向才能探测到电磁波。,例子：水面是近似的镜面反射，在遥感图像上水面有时很亮，有时很暗，就是这个原因造成的。,物体表面性质对反射的影响,（,2,）漫反射：发生在非常粗糙的表面上的一种反射现象。不论入射方向如何，其反射出来的能量在各个方向是一致的。,即当入射辐照度,I,一定时，从任何角度观察反射面，其反射辐照亮度是一个常数，这种反射面又叫朗伯面。,（,3,）实际物体反射：介于镜面和朗伯面（漫反射）之间的一种反射。自然界种绝大多数地物的反射都属于这种类型的反射，又叫非朗伯面反射。,对太阳短波辐射的反射具有各向异性，即实际物体面在有入射波时各个方向都有反射能量，但大小不同。,遥感图像上记录的辐射亮度，既与辐射入射方位角和天顶角有关，也与反射方向的方位角和天顶角有关。,由于镜面反射会造成太阳光直接进入遥感器，在成像时间选择上，应避免中午成像，防止形成镜面反射。否则水体会形成非常亮的耀斑，周围地物的反射信息有受到干扰和削弱。,了解物体表面性质对反射影响的意义,地物反射波谱：是研究可见光至近红外波段上地物反射率随波长的变化规律。,表示方法：一般采用二维几何空间内的曲线表示，横坐标表示波长，纵坐标表示反射率。,地物反射波谱,植被,土壤,水体,岩石,常见的几种地物类型波谱特征,植被的波谱特征,在,0.45um,附近（蓝色波段）有一个吸收谷；,在,0.55um,附近（绿色波段）有一个反射峰；,在,0.67um,附近（红色波段）有一个吸收谷。,从,0.76um,处反射率迅速增大，形成一个爬升的,“,陡坡,”,至,1.1um,附近有一个峰值，反射率最大可达,50,，形成植被的独有特征。,在可见光波段,在近红外波段,1.5,1.9um,光谱区反射率增大；,以,1.45um,，,1.95um,，,2.70um,为中心是水的吸收带，其附近区间受到绿色植物含水量的影响，反射率下降，形成低谷。,植物的光谱曲线,影响植被波谱特征的主要因素,植物类型,植物生长季节,病虫害影响等,植被波谱特征大同小异，根据这些差异可以区分植被类型、生长状态等。,不同植被类型的光谱曲线比较,To be continued,土壤的波谱特征,自然状态下土壤表面的反射曲线呈比较平滑的特征，没有明显的反射峰和吸收谷。,在干燥条件下，土壤的波谱特征主要与成土矿物（原生矿物和此生矿物）和土壤有机质有关。,土壤含水量增加，土壤的反射率就会下降，在水的各个吸收带（,1.4um,、,1.9um,、,2.7um,处附近区间），反射率的下降尤为明显。,三种不同类型土壤在干燥环境下的光谱曲线,水体的波谱特征,纯净水体的反射主要在可见光中的蓝绿光波段，在可见光其它波段的反射率很低。,近红外和中红外纯净的自然水体的反射率很低，几乎趋近于,0,。,水中其它物质对波谱特征的影响,水中含有泥沙，在可见光波段的反射率会增加，峰值出现在黄红区。,水中含有水生植物叶绿素时，近红外波段反射率明显抬高。,叶绿素含量不同时水体的光谱曲线,岩石矿物的光谱曲线,岩石的反射波谱主要由矿物成分、矿物含量、物质结构等决定。,影响岩石矿物波谱曲线的因素包括岩石风化程度、岩石含水状况、矿物颗粒大小、岩石表面光滑程度、岩石色泽等。,岩石的光谱曲线,地物波谱曲线的作用,物体波谱曲线形态，反映出该地物类型在不同波段的反射率，通过测量该地物类型在不同波段的反射率，并以此与遥感传感器所获得的数据相对照，可以识别遥感影像中的同类地物。,应用地物波谱特征需要注意的问题,绝大部分地物的波谱值具有一定的变幅，它们的波谱特征不是一条曲线，而是具有一定宽度的曲带。,地物存在,“,同物异谱,”,和,“,异物同谱,”,现象。,“,同物异谱,”,是指两个类型的个体地物，在某个波段上波谱特征不同；,“,异物同谱,”,是指不同类型的地物具有相同的波谱特征。,BACK,影响地物波谱特征变化的因素,太阳位置,传感器位置,地理位置,地形,季节,气候变化,地面湿度变化,大气状况等,在遥感中，测量地物的反射波谱特性曲线主要有以下三种作用：,（,1,），它是选择遥感波谱段，设计遥感仪器的依据；,（,2,），在外业测量中，它是选择合适的飞行时间的基础资料；,（,3,），它是有效地进行遥感图像数字处理的前提之一，是用户判读、识别、分析遥感影像的基础。,地物波谱特征,在可见光与近红外波段，地表物体自身的辐射几乎等于零。地物发出的波谱主要以反射太阳辐射为主。太阳辐射到达地面之后，物体除了反射作用外，还有对电磁辐射的吸收作用。电磁辐射未被吸收和反射的其余部分则是透过的部分，即：,到达地面的太阳辐射能量反射能量吸收能量透射能量,一般而言，绝大多数物体对可见光都不具备透射能力，而有些物体如水，对一定波长的电磁波透射能力较强，特别是对0. 45 0. 56,m,的蓝绿光波段，一般水体的透射深度可达1020,m，,清澈水体可达100,m,的深度。,对于一般不能透过可见光的地面物体，波长5,cm,的电磁波却有透射能力，如超长波的透射能力就很强，可以透过地面岩石和土壤。,常见地物的光谱曲线比较,不同地物的反射光谱曲线不同，从图中我们可以看出：,0.40.5,m,波段的相片可以把雪和其他地物区分开；,0.50.6,m,波段的相片可以把沙漠和小麦、湿地区分开；,0.70.9,m,波段的相片，可以把小麦和湿地区分开。,植物的光谱曲线,可见光波段,0.40.76 m,有一个反射峰值，大约,0.55 m,（绿）处，两侧,0.45 m,（蓝）和,0.67 m,（红）则有两个吸收带；,近红外波段,0.70.8 m,有一反射陡坡，至,1.1 m,附近有一峰值，形成植被独有特征；,中红外波段,1.32.5 m,受植物含水量影响，吸收率大增，反射率大大下降,土壤的光谱曲线,自然状态下，土壤表面的反射率没有明显的峰值和谷值，一般来说，土质越细反射率越高。有机质和含水量越高反射率越低，土类与肥力也对土壤反射率有影响。但由于其波谱曲线较平滑，所以在不同光谱段的遥感影像上土壤亮度区别并不明显。,水体的光谱曲线,水体反射率较低，小于,10%,，远低于大多数的其他地物，水体在蓝绿波段有较强反射，在其他可见光波段吸收都很强。纯净水在蓝光波段最高，随波长增加反射率降低。在近红外波段反射率为,0,；含叶绿素的清水反射率峰值在绿光段，水中叶绿素越多则峰值越高。这一特征可监测和估算水藻浓度。,而浑浊水、泥沙水反射率高于以上，峰值出现在黄红区。,岩石的光谱曲线,岩石反射曲线无统一特征，矿物成分、矿物含量、风化程度、含水状况、颗粒大小、表面光滑度、色泽都有影响。例如：浅色矿物与暗色矿物对其影响较大，浅色矿物反射率高，暗色矿物反射率低。,自然界岩石多被植、被土壤覆盖，所以与其覆盖物也有关,思考题,电磁波谱,BACK,