典型地物反射波谱测量与特征分析
典型地物反射波谱测量与特征分析
典型地物反射波谱测量与特征分析引言典型地物反射波谱测量与特征分析是遥感领域的重要研究内容之一、通过获取地物的反射光谱特性，可以深入了解地物的组成和性质，从而实现地物分类和变化监测等应用。
本文将介绍地物反射光谱测量的方法以及常见的特征分析方法。
一、地物反射光谱测量方法1.无人机航拍法无人机航拍法是一种比较常用的地物反射光谱测量方法。
通过搭载光谱仪等设备的无人机进行航拍，可以获取高分辨率的光谱数据。
这种方法适用于小范围的地物反射光谱测量，可以获取非常详细的地物光谱信息。
2.便携式光谱仪法便携式光谱仪法是一种简便易行的地物反射光谱测量方法。
通过使用便携式光谱仪，可以在不同地点采集地物的光谱数据。
这种方法适用于快速测量大面积范围的地物光谱信息，常用于农业、植被监测等领域。
3.卫星遥感法卫星遥感法是一种广泛应用于大区域地物光谱测量的方法。
通过卫星传感器获取的遥感数据，可以得到地物的反射光谱特性。
这种方法适用于大范围的地物光谱监测和研究。
二、地物反射光谱特征分析方法1.基于统计学的分析方法基于统计学的分析方法通过对光谱数据进行统计学分析，提取地物的光谱特征。
常见的方法有频率统计和概率分布分析。
这些方法能够揭示地物光谱的整体分布规律，帮助区分不同地物类型。
2.基于特征波长的分析方法基于特征波长的分析方法通过找到光谱数据中特定波长的峰值或谷值，来提取地物的光谱特征。
常见的方法有光谱指数法和比值法。
这些方法能够有效提取地物的光谱特征，突出地物的不同性质。
3.基于光谱反射率的分类方法基于光谱反射率的分类方法通过将地物反射光谱与已知地物光谱进行对比，实现地物的分类。
常见的方法有最大似然分类和支持向量机分类。
这些方法通过对光谱数据进行分析，可以将地物进行有效地分类。
三、应用实例1.植被监测通过地物反射光谱测量和特征分析，可以实现对不同植被的监测。
通过提取植被的光谱特征，可以了解植被的生长状况、叶绿素含量等指标，进而对植被进行分类和变化监测。
总结地物的反射波谱特性资料
反射率也与地物的表面颜色、粗糙度和湿度等有关。
物体表面性质对反射的影响
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。
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： 0.4~0.5 μm波段的相片可 以把雪和其他地物区分开； 0.5~0.6 μm波段的相片可 以把沙漠和小麦、湿地区 分开； 0.7~0.9 μm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0.4~0.76 μm 有一个反射峰值，大约 0.55 μm（绿）处，两侧 0.45 μm（蓝）和0.67 μm（红）则有两个吸收 带； 近红外波段0.7~0.8 μm 有一反射陡坡，至1.1 μm附近有一峰值，形成 植被独有特征； 中红外波段1.3~2.5 μm 受植物含水量影响，吸 收率大增，反射率大大 下降
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
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。
了解物体表面性质对反射影响的意义
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。
典型地物反射波谱测量与特征分析
典型地物反射波谱测量与特征分析一、实验目的与要求1.实验意义：（1）对光谱测量仪器的认识：ASD野外光谱分析仪FieldSpecPro是一种测量可见光到近红外波段地物波谱的有效工具，它能够快速扫描地物，光线探头在毫秒内得到地物的单一光谱。
FieldSpec分光仪主要由附属手提电脑，观测仪器，手枪式把手，光线光学探头以及连接数据线组成。
通过连接电脑，可实时持续显示测量光谱，使得测量者可以即时获取需要的测量数据。
（2）对课堂内容的认识：地物反射光谱是指某种物体的反射率或反射辐射能随波长变化的规律，以波长为横坐标，反射率为纵坐标所得到的曲线即为反射波谱特性曲线。
影响地物波谱变化的因素：太阳位置（太阳高度角和方位角）。
不同的地理位置，海拔高度不同。
时间、季节的变化。
地物本身差异、土壤含水量、植被病虫害。
2.实验目的：（1）地物波谱数据获取需要使用地面光谱仪，通过该实验学会地面光谱仪的原理与使用方法。
（2）通过对地物光谱曲线分析，比较相异与相似地物反射光谱特征。
认识并掌握典型地物反射光谱特征。
二、实验内容与方法1.实验内容（1）典型地物反射波谱测量选择典型地物类型，使用地物光谱仪，开展地物光谱测量，获得典型地物可见光近红外波段（0.4-2.5微米）的反射光谱曲线。
地物类型：植被（草地、灌丛），水体（不同水深，有无植被），土壤（裸土、有少量植被覆盖土壤），不透水地面（水泥地面、沥青路面、大理石地面）。
（2）地物波谱特征分析a)标准波谱库浏览b)波谱库创建c)高光谱地物识别●从标准波谱库选择端元进行地物识别●自定义端元进行地物识别2.实验方法（1）ASD光谱仪简介FieldSpec Pro型光谱仪是美国分析光谱设备(ASD)公司主要的野外用高光谱测量设备。
整台仪器重量7.2公斤，可以获取350~2500nm 波长范围内地物的光谱曲线，探测器包括一个用于350-1000nm的512像元NMOS硅光电二极管阵列, 以及两个用于1000-2500nm的单独的热电制冷的铟-镓-砷光电探测器。
遥感地学分析实验——实验二：遥感图像典型地物波谱特征分析
遥感地学分析实验——实验二：遥感图像典型地物波谱特征分
析
实验二：遥感图像典型地物波谱特征分析（3学时）
原理与方法
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：
太阳辐射能量＝反射能量＋吸收能量＋透射能量
反射能量的大小决定了不同地物在不同电磁波波段上的反射率的大小，针对实验一测量获得的典型地物波谱数据分析其不同波长上的反射和吸收特征。
实验方法采用曲线分析法，分析典型地物的反射光谱峰谷变换。
实习仪器
学生实习机房
图象处理软件（ENVI3.5）
实验目的
1、掌握典型地物（植被、水体、裸岩等）类型的波谱特征；
2、掌握应用遥感图像处理软件进行典型地物波谱分析方法；
3、重点分析不同植被类型光谱差异的影响因素。
实验报告
内容包括：典型地物（植被、水体、裸岩等）类型的波谱特征与遥感影像的对比分析，不同植被类型光谱差异的影响因素分析。
典型地物波谱特征
典型地物波谱特征常见的典型地物波谱特征包括：1.植被：植被在可见光和近红外波段具有较高的反射率，尤其在红边波段表现出明显的反射峰。
而在短波红外和热红外波段，植被的反射率较低。
这一特征可以用来判断植被的分布和类型，以及监测植被的健康状况。
2.水体：水体通常在可见光波段具有较低的反射率，但在近红外波段具有较高的反射率。
这一特征可以用来区分水体和陆地，并进行水质监测和水资源管理。
3.土壤：不同类型的土壤在可见光和近红外波段的反射率有所不同，主要取决于土壤的颜色和成分。
比如，沙质土壤在可见光波段呈现较高的反射率，而黏土质土壤在近红外波段呈现较高的反射率。
土壤的波谱特征可以用来判断土壤质地和化学性质，以及进行土地利用和土地管理。
4.建筑和道路：建筑物和道路在可见光和近红外波段具有较高的反射率，而在短波红外和热红外波段具有较低的反射率。
这一特征可以用来判断城市区域的布局和发展情况，并进行城市规划和交通管理。
5.矿产资源：不同类型的矿产资源在不同波段的光谱中呈现出明显的特征。
比如，铁矿石在红外和热红外波段具有较高的反射率，而铜矿石在可见光和近红外波段具有较高的反射率。
这一特征可以用来探测和勘探矿产资源。
除了以上几类典型地物的波谱特征，还有其他一些特定地物的波谱特征。
比如，冰雪在可见光和近红外波段表现出较高的反射率，而沙漠和裸露的岩石在可见光和近红外波段表现出较低的反射率。
这些特征可以用来研究气候变化和地貌演化等领域。
总结起来，典型地物的波谱特征是由地物的物理和化学性质所决定的，不同的地物在不同波段的光谱中表现出不同的反射特征。
通过对这些特征的分析和识别，可以从遥感图像中提取有关地物的信息，并进行地物分类和目标检测，为地理信息系统和自然资源管理提供有力支持。
地物的反射光谱与地物波谱特性
地物的反射光谱曲线
不同的地物在不 同波段反射率存在差 异。
右图为雪地、小
麦地的光谱曲线。
植物反射波谱特性
由于植物均进行光合 作用，因此各类绿色植物 具有很相似的反射波谱特 性： 在可见光波段 0.55μm（绿光）附近有 反射率为10%-20%的一个 波峰； 在近红外波段0.81.0μm间有一个反射的陡 坡，至1.1μm附近有一个 峰值，形成植被的独有特 征。
地物的反射光谱
物体是反射波谱限于紫外、可见光
和近红外，尤其是后两波段。
物体的反射波谱是特征主要取决于该
物体与入射辐射相互作用的波长选择，即：
对入辐射是反射、吸收和投射的选择性，其 中反射作用是主要的。
地物的反射光谱
地物的反射光谱有如下特征： （1）不同的地物在不同波段反射率存在差异 （如雪地、小麦地的光谱曲线） （2）相同地物光谱曲线有相似性，但是也存在 差异性（如患虫害的小麦与正常小麦的光谱曲线） （3）地物光谱特征具有事件性和空间性（不同 时间与空间光谱特征不同
完善等很多问题仍然缺乏一套系统的、规范的我
国典型地物的波普数据。
国外地物波谱库研究现状
美国NASA于70年代初就初步建立了地
球资源信息系统（ERSIS）。包括植被、土
壤、岩矿和水体等2000余种地物的实验室 反射波谱数据。
地物波谱仪
地物波谱仪
逐渐摆脱“看图识字”的阶段，越来越依赖于地
物波谱特性的研究和发展。
我国地物波谱特性发展现状
地物波谱特性是遥感探测的基础，遥感优
化组合的依据，是定量遥感的技术与应用发展的 先决条件，但我国在地物波谱特性研究中还存在 在很多问题，尽管我国近年引进了一大批代表国 际前沿的地物波谱测试的设备，但其辅助装置不
2.3 地物波谱特征
2、 影响样本光谱的因素
2、 影响样本光谱的因素 在光谱的采集过程中，对我们所感兴 趣的样本产生影响的因素很多，而且关 系非常复杂。这些因素中，有些是可以 在数据的处理过程中削弱和去除的，而 有些因素产生的影响却是无法估计和处 理的。所以在采集样本光谱时，我们必 须考虑到各种因素，尽量避免一些无法 定量的因素对最终结果产生影响。
地物反射波谱特征
反射率和反射光谱
–物体的反射
物体的反射状况根据其表面状况的不同分为三种：
镜面反射:入射角与反射角相等 漫反射:当入射辐照度I一定时，从任何角度观察
反射面，其反射辐射亮度是一个常数，这种反射 面又叫朗伯面。
实际物体反射:介于镜面和朗伯面（漫反射
面）之间
实际物体反射
设φ i、θ i分别为入射 方向的方位角和天顶 角，φ r、θ r分别为某 一反射方向的方位角 和天顶角。那么方向 反射因子ρ ’可以表 示为： Lr ( r r ) ' ( i i , r r ) I i ( i i )
1.2 测量仪器的软件介绍
多种参数设置：
Spectra Wiz软件中提供了许多设置参数来控制各种不 同的功能，例如： Detector integration time （TIME）设定光谱仪输 出信号功率； Spectral smoothing controls （SIM）设定光谱曲线平 滑算子； Number of scans to average （AVG）设定光谱平均采 样次数； 合理的设置这些参数，能够起到事半功倍的效果。例 如，选择适当的TIME和AVG参数值，能使仪器在较 短的时间内获得高信噪比的数据，这样便为数据的后 期处理减轻了负担。
或氧化镁制成，在反射天顶角≤45o时，
典型地物波谱特征
典型地物波谱特征1. 植被：植被在可见光波段（400-700nm）有较高的反射率，特别是在绿光波段（500-600nm）具有最高的反射率。
这是由于植物叶片中的叶绿素所致。
而在红外波段（近红外和中红外）植被的反射率较低，由于叶片中的水分和植被构架的散射。
这些反射特征使得植被在光谱上呈现出独特的红光和近红外反射的“红边”特征，可以用来检测植被的类型、生长状况和叶绿素含量。
2.土壤：土壤具有较低的反射率，特别是在可见光波段和红外波段。
土壤的光谱特征主要由其物理和化学特性决定，如含水量、粒度和有机质含量。
不同土壤类型具有不同的光谱特征，可以通过光谱分析来进行区分。
例如，矿物质丰富的土壤在可见光波段和红外波段具有较高的反射率；有机质含量高的土壤在红外波段具有较高的吸收率。
3.水体：水体在可见光波段有较低的反射率，特别是蓝光波段。
这是由于水分子的吸收作用。
在红外波段，水体的吸收率较高，特别是在中红外波段。
这些反射和吸收特征使得水体在光谱上呈现出低反射的“蓝窗口”和高吸收的“红窗口”特征，可以用来进行水体的识别和水质监测。
4.建筑物：建筑物在可见光波段和红外波段具有较高的反射率。
不同类型的建筑物具有不同的光谱特征，可以通过光谱分析进行分类。
例如，玻璃和金属材料具有很高的反射率，并在短波红外波段具有很高的吸收率；混凝土和瓦片具有适中的反射率和较低的吸收率。
5.云和雪：云和雪在可见光波段具有较高的反射率，特别是在蓝光波段。
在红外波段，云和雪的反射率较低，并具有较高的吸收率。
这些反射和吸收特征使得云和雪在光谱上具有明显的特征，可以用来进行云和雪的遥感监测。
以上是一些典型地物的波谱特征的例子，不同地物在不同波段上的反射和吸收特征是由其物理、化学和结构特性所决定的。
通过利用这些特征，可以对地物进行识别和定量化，为环境监测、资源调查和灾害监测等应用提供重要的信息。
地物光谱测量实验报告
地物光谱测量实验报告一实验目的1.掌握地物反射波谱测量的基本原理2.了解典型地物类型的光谱特征，并通过测量得到其反射光谱曲线植被土壤水体3.通过实验更深入的了解表征辐射的物理量、以及地表同入射光的作用机制辐射亮度L (radiance)反射率R (reflectance)二实验器材1.fieldspec 3，产自美国ASD公司，其数据间隔为1nm，光谱范围350nm-2500nm2.手提电脑3.白板和灰板三实验步骤将地物与已知反射率的白板（标准板）相比较，求出地物反射率R具体操作：1 光谱仪探头对准白板优化(OPT)2 点击RAD图标3 按空格键存储4 光谱仪探头对准目标地物5 按空格键存储四实验结果1植被的反射波谱特征1 ）不同种类的植物均具有相似的反射波谱曲线2 ）可见光区域，由于叶绿素的强烈吸收，植物的反射、透射率均低，仅在0.55附近有一10-20%的反射峰而呈绿色。
3 ）近红外区域，在0.7—1.3之间形成50-60%的强反射峰，由于不同种植物的叶内细胞结构差异大，不同种植物的反射率在该波段具有最大的差值，故是区分植物种类的最低波段。
4 ）1.45、1.95、2.7为中心的三个吸收带为水吸收带，高斯曼发现，还三人吸收带之间的两个反射峰（1.65及2.2）上，各值与非多汁植物反射率差别非常明显。
两图皆较符合其光谱特征2水体的反射波谱特征反射率在各波段内都低（一般在3%左右），在可见光部分为4-5%，在0.6处降至2-3%，到0.75以后的近红外波段，水成了全吸收体。
可以看出，可见光波段反射率逐渐降低，在红外波段，水成为完全吸收体。
两图的差异反应出水全反射部分的影响。
3土壤的反射波谱特征1）反射率：与土壤质地、有机质含量、氧化含量和含水量及盐份等因素有关；粉砂>砂土>腐质土。
2）反射光谱曲线由可见光到红外呈舒缓向上的缓倾延伸可以看出，四图的土壤光谱特征大致呈相同的逐渐缓慢增长的趋势。
4.4 地物波谱特征(1)
2)
传感器探测波段的设计，是通过分析 比较地物光谱数据而确定的。 多光谱扫描仪（MSS）的波段设计：
MSS1(0.5-0.6 μm) MSS2(0.6-0.7 μm) MSS3(0.7-0.8 μm) MSS4(0.8-1.1 μm)
3) 同类地物的反射光谱具有相似性，但也 有差异性。不同植物；植物病虫害 4) 地物的光谱特性具有时间特性和空间特 性。
地物的光谱特性
任何地物都有自身的电磁辐射规律， 如反射、发射、吸收电磁波的特性。少 数还有透射电磁波的特性。地物的这种 特性称为：地物的光谱特性。
地物的发射率随波长变化的规律，称为地物的发射光 谱。地物发射率的不同是红外遥感技术的重要依据。
地物发射电磁波的能力以发射率作为衡量标准； 地物的发射率是以黑体辐射作为参照标准。
入射电磁波的波长 入射角的大小 地表颜色与粗糙度
3、地物的反射光谱：地物的反射率随入
射波长变化的规律。
1)
地物反射光谱曲线：根据地物反射率 与波长之间的关系而绘成的曲线。地 物电磁波光谱特征的差异是遥感识别 地物性质的基本原理。 不同地物在不同波段反射率存在差异： 雪、 沙漠、湿地、小麦的光谱曲线
航天遥感中，地球表面相对于遥感器的高度，近似视为朗伯面。
3) 实际物体反射
实际物体反射比较复杂，它是介于镜面 与朗伯面之间，各个方向上都有反射光 线，但大小不同。
实际物体反射与电磁波的入射方向和观 察方向有关，在航空遥感中具有重要意 义。
2、地物的反射率（反射系数或亮度系数）： 地物对某一波段的反射能量与入射能量 之比。反射率随入射波长而变化。 影响地物反射率大小的因素：
( ) ( ) ( ) 1
地物反射波谱特征
6
7
8
2.3 地球的辐射与地物波谱
2.3.3、地物反射波谱特征
实际物体的反射，介于镜面反射和漫反射之间。在入射辐照度相同时，反 射辐射亮度的大小既与入射方位角和天顶角有关，也与反射方向的方位角 与天顶角有关。
Lr (r r ) (ii , r r ) I i (i i )
'
入射辐照度Ii由两部分组成，一部分是太阳的直接辐射，其辐照度 大小与太阳天顶角θ i和日地距离D有关；另一部分是太阳辐射经过 大气散射后又漫入射到地面的部分，其辐照度与入射角无关。
Lr (r r ) ' (i i ,r r ) I i ( i , D) " (r r ) I D
植被的光谱曲线： 可分为三段：
0.4-0.76m: 有一个小的反射峰，位于绿色波段（0.55 m ），两边 （蓝、红）为吸收带（凹谷） 0.76-1.3 m: 高反射，在0.7 m处反射率迅速增大，至1.1处有峰值 1.3-2.5 m: 受植物含水量影响，吸收率增加，反射率下降，形成几个 低谷
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2.3 地球的辐射与地物波谱
2.3.3、地物反射波谱特征
反射波谱：研究地物反射率随波长的变化规律 识别地物 地物反射曲线的形态相差很大，表明反射率随波长变化的规律不同 图：植被、水体、干的土壤
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2.3 地球的辐射与地物波谱
2.3.3、地物反射波谱特征
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2.3 地球的辐射与地物波谱
2.3.3、地物反射波谱特征
2.3 地球的辐射与地物波谱
2.3.1、太阳辐射与地表的相互作用
1
2.3 地球的辐射与地物波谱
2.3.1、太阳辐射与地表的相互作用
地球辐射的分段特性 波段名称 可见光与近红 外 0.3-2.5μm 地表反射太阳 辐射为主 中红外 远红外
典型地物波谱特征
典型地物波谱特征1.植被：植被在红外波段具有较高的反射率，而在可见光波段具有较低的反射率。
这是由于植被叶片中的叶绿素吸收了可见光波段的能量，并通过光合作用将其转化为化学能。
在红外波段，植被叶片对光的反射率较高，主要是由于叶绿素的吸收峰位于可见光波段的近红外部分，因此植被在红外波段表现出较高的反射率。
植被的光谱特征可以通过NDVI指数等植被指数来定量化。
2.土壤：土壤的光谱特征受其颜色、含水量、粒度组成等因素的影响。
干燥的土壤在可见光波段表现为较高的反射率，而在红外波段表现为较低的反射率。
这是由于土壤中的颜料、矿物质和含水量对光的吸收和散射所致。
含水量越高，土壤在可见光波段的反射率越低，主要是由于水分的吸收作用；而在红外波段，含水量越高，土壤的反射率越高，主要是由于水分的散射作用。
3.水体：水体的光谱特征主要由其含有的悬浮颗粒物和溶解有机物质的类型和浓度所决定。
对于清澈的水体，在可见光波段表现为较低的反射率，而在红外波段表现为较高的反射率。
这是由于水分子对可见光的吸收较高，而对红外波段的透射性较好。
而对于含有悬浮颗粒物或浓度较高的水体，其光谱特征会受到悬浮颗粒物的散射和吸收的影响，表现为在可见光波段反射率较高，而在红外波段反射率较低。
4.建筑物：建筑物的光谱特征与其材料和表面的反射率有关。
一般而言，建筑物表面的混凝土或砖块等材料在可见光波段表现为较高的反射率。
而在红外波段，建筑物的反射率较低，主要是由于其表面的材料对红外波段的吸收较强。
最后，需要指出的是，实际地物的光谱特征会受到光照条件、地物的朝向和遥感影像的分辨率等因素的影响。
因此，在进行地物分类和解译时，需要综合考虑各种因素，并结合不同波段下地物的光谱特征进行分析和定量化。
这样可以更准确地对遥感影像中的地物进行识别和解释。
典型地物的反射波谱特征
典型地物的反射波谱特征嘿，朋友们！今天咱来聊聊典型地物的反射波谱特征，这可有意思啦！你看啊，这大地就像一个大舞台，各种地物就是舞台上的主角。
比如说那绿油油的草地，就像一个充满活力的小伙子，反射波谱特征那可是很鲜明的哟！它在可见光波段就特别亮眼，反射率相对较高呢，就好像小伙子在舞台上闪闪发光。
再说说那蓝色的湖泊，哎呀呀，就像一位安静的美少女。
它对蓝光的反射特别强，就像美少女穿着漂亮的蓝色裙子在那亭亭玉立。
你能想象到那种感觉吗？还有那黄澄澄的沙漠，简直就是个热情似火的大汉！它在可见光波段的反射率可不低，就如同大汉在阳光下尽情展现自己的力量。
森林呢，则像一个神秘的守护者。
它的反射波谱特征比较复杂，不同的树种还有不一样的表现呢！有的树种在某些波段反射得多一些，有的则少一些，是不是很神奇？咱们的城市呢，就像是一个热闹的大集市。
各种建筑物、道路啊，它们的反射波谱特征也是各有特点。
那些高楼大厦的表面反射和那些小巷子里的可不一样哦，就好像集市里不同的摊位都有自己独特的魅力。
你说这大自然是不是很奇妙？通过研究这些典型地物的反射波谱特征，我们就能更好地了解这个世界啦！我们可以用这些知识来监测环境变化呀，看看草地是不是变少了，湖泊有没有被污染呀。
这就好比我们有了一双神奇的眼睛，可以看到大地的秘密呢！而且啊，这对我们的日常生活也有很大的帮助呢。
比如说在农业上，我们可以根据农作物的反射波谱特征来判断它们的生长状况，是不是缺水啦，有没有生病呀。
这不就像我们能听懂农作物的“语言”一样吗？所以啊，大家可别小看了这典型地物的反射波谱特征。
它就像一把钥匙，能打开我们了解大自然的大门。
让我们一起好好探索这个神奇的世界吧，你准备好了吗？反正我是超级期待的啦！这就是我对典型地物反射波谱特征的看法，有趣又实用，对吧！。
常见地物的反射光谱特征
常见地物的反射光谱特征嘿，朋友们！咱今天来聊聊常见地物的反射光谱特征，这可有意思啦！你看那绿油油的草地，就像一块大自然的绿色绒毯。
它对太阳光的反射可特别啦！绿光被它反射得那叫一个欢快，就好像草地在向我们展示它的生机勃勃呢！这要是跟镜子比，镜子那是直愣愣地全反射，草地可就聪明多了，它知道该把哪些光留下，哪些光送回去。
再说说那清澈的湖水吧，平静得像一面大镜子似的。
但它的反射光谱特征和镜子可不一样哦！水会吸收一些光，然后又把一部分光温柔地反射出来。
就好像湖水有自己的小脾气和喜好，它会挑选着来反射呢！你想想，要是湖水像镜子一样啥都反射，那我们看到的湖水不就成了一个晃眼的大灯泡啦？还有那黄澄澄的沙漠呀，阳光照上去，那反射出来的光都带着一股热气。
沙漠就像个大大咧咧的家伙，啥光都不挑，来者不拒地反射着。
你说它是不是特别豪爽？那树林呢，就像是一个神秘的绿色城堡。
树叶们把阳光玩得团团转，有的光被吸收了，用来进行光合作用，让树木茁壮成长；有的光则被巧妙地反射出来，让整个树林看起来都充满了生机和活力。
这就好像树林有一套自己的魔法，能把光变得不一样。
咱平时走在路上，看到的这些地物，可都有着它们独特的反射光谱特征呢！这就好比每个人都有自己的性格特点一样。
你不觉得这很神奇吗？这些地物通过它们的反射光谱特征，向我们展示着它们的美丽和独特。
想想看，如果没有这些不同的反射光谱特征，我们的世界该多单调啊！草地不再是那可爱的绿色，湖水失去了它的灵动，沙漠也没了那股热气腾腾的感觉，树林也不再神秘。
那多无趣呀！所以啊，我们要好好珍惜这些常见地物的反射光谱特征，它们可是让我们的世界变得丰富多彩的大功臣呢！我们要用心去感受它们，去欣赏它们的独特之处。
让我们一起享受这个充满奇妙反射光谱特征的美丽世界吧！这难道不是一件特别棒的事情吗？。
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典型地物反射波谱测量与特征分析一、实验目的与要求1.实验意义：（1）对光谱测量仪器的认识：ASD野外光谱分析仪FieldSpecPro是一种测量可见光到近红外波段地物波谱的有效工具，它能够快速扫描地物，光线探头在毫秒内得到地物的单一光谱。
FieldSpec分光仪主要由附属手提电脑，观测仪器，手枪式把手，光线光学探头以及连接数据线组成。
通过连接电脑，可实时持续显示测量光谱，使得测量者可以即时获取需要的测量数据。
（2）对课堂内容的认识：地物反射光谱是指某种物体的反射率或反射辐射能随波长变化的规律，以波长为横坐标，反射率为纵坐标所得到的曲线即为反射波谱特性曲线。
影响地物波谱变化的因素：太阳位置（太阳高度角和方位角）。
不同的地理位置，海拔高度不同。
时间、季节的变化。
地物本身差异、土壤含水量、植被病虫害。
2.实验目的：（1）地物波谱数据获取需要使用地面光谱仪，通过该实验学会地面光谱仪的原理与使用方法。
（2）通过对地物光谱曲线分析，比较相异与相似地物反射光谱特征。
认识并掌握典型地物反射光谱特征。
二、实验内容与方法1.实验内容（1）典型地物反射波谱测量选择典型地物类型，使用地物光谱仪，开展地物光谱测量，获得典型地物可见光近红外波段（0.4-2.5微米）的反射光谱曲线。
地物类型：植被（草地、灌丛），水体（不同水深，有无植被），土壤（裸土、有少量植被覆盖土壤），不透水地面（水泥地面、沥青路面、大理石地面）。
（2）地物波谱特征分析a)标准波谱库浏览b)波谱库创建c)高光谱地物识别●从标准波谱库选择端元进行地物识别●自定义端元进行地物识别2.实验方法（1）ASD光谱仪简介FieldSpec Pro型光谱仪是美国分析光谱设备(ASD)公司主要的野外用高光谱测量设备。
整台仪器重量7.2公斤，可以获取350~2500nm 波长范围内地物的光谱曲线，探测器包括一个用于350-1000nm的512像元NMOS硅光电二极管阵列, 以及两个用于1000-2500nm的单独的热电制冷的铟-镓-砷光电探测器。
便携式光谱仪是“我国典型地物标准波谱数据库”获取光谱数据的主要设备。
基本技术参数：线性度：+/-1%波长精度：+/- 1nm@700nm波长重复性：在校准温度的+/- 10°C范围内优于+/- 0.3nm.光谱分辨率: 3nm @700nm, 10nm @ 1400nm and 2100nm.采样间隔: 在350-1000nm范围内为1.4nm，在1000-2500nm范围内为2nm扫描时间：固定的扫描时间为0.1秒, 光谱平均最多可达31,800次等效辐射噪声): UV/VNIR(紫外到近红外) 1.4 x 10-9 W/cm2/nm/sr@700nmNIR(近红外) 2.4 x 10-9 W/cm2/nm/sr@1400nmNIR (近红外) 8.8 x 10-9 W/cm2/nm/sr@2100nm图1FieldSpec Pro型光谱仪（2）光谱分析方法分波段分析典型地物光谱差异。
描述在可见光波段、近红外波段的各种地物波普特征。
三、实验设备与材料1.实验设备（1）硬件：ASD光谱仪；手提电脑；白板；GPS；数码相机。
（2）软件：ENVI Classic，ASD光谱仪配套软件（RS3和View SpecPro Graph）2.实验材料（1）在学校校园内选择各种典型地物类型进行测量即可。
（2）实验前已测量好的各类数据（在野外实验无法安排时，可以直接给学生提供提前测量好的各类地物光谱数据，用于地物光谱特征分析。
）3.工作要求（1）天气情况：地面能见度：晴朗，地面能见度不小于10km，云量要求：太阳周围90°立体角范围内淡积云量小于2%，无卷云或浓积云等，风力要求：无风或微风（测量时间风力小于4级，对植物测量时风力最好小于3级）测量时间：为保持太阳高度角大于45度，且由于北京地区处于中纬度地区，所以测量时间应在北京时间10:00~14:00之间，冬季对于测量时间应该更加严格一些。
另外，测量速度应该满足<=1min/组。
（2）测量情况：为减少反射光对观测目标的影响，观测人员应着深色服装，观测时面对太阳站立与目标区后方，观测时保持探头垂直向下，使得机载成像光谱仪观测方向保持一致，注意观测目标的二项反射影响。
记录人员应站在观测人员身后，并避免在目标区周围走动。
对于记录人员，在输出光谱数据设置项中，每条光谱的平均采样次数应不少于10，测定暗电流的平均采样次数不少于20次。
每隔20分钟要重新对标准白板进行测量校正，以持测量数据的准确性。
此次实验能够测得波谱范围为：350~1050nm之间（可见光和近红外波段）四、实验步骤1．地物波谱测定1)光谱仪、计算机充电：光谱仪电量不足时红灯闪亮，表现为和计算机的测量软件链接中断，但不会立马断电；充满电后绿灯闪亮；如果黄灯闪亮则说明过热，测量中若起初曲线噪声小，使用段时间后近红外波段波动很大，若测量环境未有大的变化，可以关掉软件，休息片刻再测。
2)安装好适当的镜头（视场角有25°裸光纤，10°和25°）或其他附件（如GPS、余弦接收器等），准备好白板（Baco3白板25*25cm）。
两盏卤素灯位于探头两侧，且与探头在一条直线上，关灯，保证聚焦状态光斑在探头下。
白板若不干净，则影响定标，用蒸馏水泡，600*600及其以上的砂纸擦洗阴干；使用高密度反射探头时注意不要让尖锐物体表面划伤，磕破镜面；打开光谱仪电源，预热。
反射率采集预热10分钟足够。
3)再打开计算机，并启动RS3软件（室外采光条件好用黑白的，室内用彩色的）。
开始自动链接，连接好了会显示connected.4)在软件上选择相应的视场角角度，并调整光谱平均，暗电流平均和白板采集平均次数。
Control/ adjust configuration5)在软件中选择需要储存数据的路径、名称、起始条数、采集条数和采样时间间隔。
Control/spectrum save6)反射率测量：探头对准白板，点击Opt优化（白板必须充满探头视场。
每隔10-15分钟重新优化一次对于照明条件的改变造成的干扰是有好处的，机器启动初期，并且每隔3-5分钟采集一次暗电流）；镜头对准白板，点击WR采集参比光谱。
此时，软件自动进入反射率测量状态；撤走白板，保证整个视场范围在样品中，按空格键采集目标反射光谱；测量过程中出现饱和状况需要重新优化。
7)测量时间：若采集的光谱要用于高光谱图像的数据定标或解译，则使用时要与得到遥感影像的照明条件相似，建议在卫星过境或者机载传感器采集数据同时测定高光谱。
8)测量完成后先关闭计算机，再关闭光谱仪。
2．地物波谱特征分析2.1 标准波谱库浏览ENVI自带多种标准波谱库，包括建立在JPL波谱库基础上的，从0.4~2.5μm三种不同粒径160种"纯"矿物的波谱。
美国USGS从0.4~2.5μm包括近500种典型的矿物和一些植被波谱。
来自Johns Hopkins University（JHU）的波谱包含0.4~14μm。
IGCP246波谱库有5部分组成，通过对26个优质样品用5个不同的波谱仪测量获得。
植被波谱库由Chris Elvidge 提供，范围是0.4~2.5μm。
ENVI 5.1波谱库中新增了2443种Aster的波谱文件，同时对应的波谱工具也有了很大的该进，用户可直观地看到每一种波谱库中的文件个数，以及更为方便的查看每一种波谱文件的波谱曲线。
ENVI的波谱库文件存放在HOME\ Program Files\Exelis\ENVI51\classic\spec_lib。
启动ENVI 5.1，主菜单> Display > Spectral Library View，在对话框中显示的就是ENVI自带的波谱库文件；图：ENVI自带波谱库文件（1）选择打开Veg_lib（99）中的几个植被波谱文件；在vegetation波谱库中选择6种不同植被的波谱曲线，在下图可以看到起对应的波谱曲线，以及波谱文件的属性信息，包括常规信息和曲线信息。
图：不同植被波谱曲线（2）波谱曲线显示窗口中的功能；在波谱曲线窗口中可以看到4个部分的内容：∙导入文件（Import）图：导入数据方式此功能可以导入两种格式的文件，包括ASCII及波谱库形式存在的文件。
∙导出文件（Export）图：导出数据方式导出波谱文件的格式可以分类4大类：∙常见数据格式——ASCII与波谱库文件；∙Image、PDF及Postscript输出格式；∙复制波谱曲线；∙直接打印曲线或在PowerPoint中展示；∙选项工具（Options）图：选项功能选项工具中有三个功能：∙打开新的Plot窗口——自由拖拽收集的地物波谱；∙波谱曲线上显示十字丝——一直保持十字丝可见，显示波谱显现十字丝节点含义；∙添加波谱图例——不同颜色的波谱曲线代表什么样的地物，更直观方便；∙波谱曲线X、Y轴代表含义X轴代表：∙Wavelength：（默认显示）影像波长；∙Index：波段i，i代表影像具有i个波段；∙Wavenumber: 波数，即1/wavelength ，波数与波长成反比关系，波长越小，波数就越大。
Y轴代表：∙Data Value：（默认显示）影像原始值；∙包络线去除Continuum Removed：绘制数据与连续删除。
连续的是，套在光谱的顶部的凸包。
它分为原始数据值，以产生连续取出的值。
在连续使用中的绘制曲线中所显示的第一和最后一个数据点计算的，所以只对已缩放的图形，在连续的基础上所显示的数据来计算范围。
∙Binary Encoding：二进制编码，重新生成0与1的波频曲线。
图：导出PNG格式的波谱曲线（3）波谱曲线属性显示窗口∙：同一窗口中显示多个地类的波谱曲线不予重叠显示；∙：恢复原始数值范围曲线显示；∙：点击此功能显示或者隐藏Plot Key与曲线属性；∙：移除选中的一个曲线数据；∙：移除全部的曲线数据；∙：如果曲线节点有异常可以通过此工具进行编辑修订；2.2 波谱库创建ENVI可以从波谱源中构建波谱库，波谱来源包括：ASCII文件，由ASD波谱仪获取的波谱文件，标准波谱库，感兴趣区/矢量区域平均波谱曲线，波谱剖面和曲线等。
下面介绍波谱库建立的操作步骤：第一步：输入波长范围（1）在ENVI中，选择Toolbox/Spectral/Spectral Libraries/Spectral Library Builder。
打开Spectral Library Builder对话框。
（2）为波谱库选择波长范围和FWHM值，有三个选项：∙"Data File" (ENVI图像文件) ：波长和FWHM值（若存在）从选择文件的头文件中读取∙"ASCII File"：波长值与FWHM值的列的文本文件"First Input Spectrum"：以第一次输入波谱曲线的波长信息为准选择"First Input Spectrum"，单击ok，打开Spectral Library Builder面板。