校园典型地物的光谱特征

论文题目校园典型地物的光谱特征论文内容（需明确列出研究的问题）：地物光谱特征的测量和分析是遥感理论研究的重要内容，也是各种遥感应用分析的基础，不同地物具有不同的光谱特征，当太阳光经过大气层到达地物表面，一部分太阳光被反射，一部分被吸收，还有一部分穿过地物但是由于受到外界因素的影响，经常出现同物异谱，所以掌握典型地物的光谱特征是地物光谱特征分析的基础，本文研究的主要内容包括：一、校园典型地物光谱的内涵；二、校园典型地物光谱的特征；资料、数据、技术水平等方面的要求：通过书籍报刊杂志、网络等各种渠道广泛搜集资料，充分利用现有文献来借鉴他人的学术成果，同时采用户外便携式光谱仪实测获取测量数据等第一手资料，做到资料翔实，数据准确，引用规范，论证充分。

要围绕研究主题和内容进行社会调查，详尽地把握相关资料，进行整理取证，数据要真实可靠，论点要鲜明正确，论据要充分，言之成理，言之有物，注意论文的逻辑性，语言通顺，选题及论述要具有现实意义，对现实生活有指导和借鉴意义。

发出任务书日期 2013.9.3完成论文日期 2014.12.10校园典型地物光谱特征收集和积累各种典型地物的光谱数据信息历来是遥感基础研究和应用研究中不可缺少的一个重要环节,它对发展遥感信息处理的新方法、提高遥感分类识别水平起着十分重要的作用。

不同地物光谱反射曲线是地物对电磁波反射或发射差异的集中体现。

地物光谱是遥感技术的基础,对于地物分类、目标识别具有指纹效应,是建立地面与空间两地物光谱特征分析是以建立光谱库为前提。

随着成像光谱仪器的发展，高光谱遥感数据剧增，地物种类越来越多，为方便对不同地物光谱曲线的管理和应用，需要建立不同类型地物的标准光谱库。

现在高光谱技术应用越来越广泛，诸多领域都逐渐在开展高光谱遥感技术的理论和应用方法的研究信息之间关系的桥梁。

现在获得的地物光谱特征数据越来越精确，人们根据不同的需要，已经建立了不同的地物光谱库，研究典型地物的光谱特征，如植被，水体，建筑物等。

由于不同的地物具有不同的地物光谱特征，因此，为了充分利用高光谱影像数据，我们就必须对各种典型地物的光谱特征，进行分析和比较。

为了获取校园典型地物光谱特征数据，此次采取了户外便携式光谱仪实测，建立光谱数据库，得出地物光谱曲线，详细分析了建筑物、植被、水体地物的光谱特征，各种地物光谱特征都具有特殊性和时间动态性，一般来说，地物反射率随波长变化有规律可遵循，可以为遥感影像判读提供依据。

一、校园典型地物光谱内涵自然界中任何地物都具有其自身的电磁辐射规律，如具有反射，吸收外来的紫外线、可见光、红外线和微波的某些波段的特性，它们又都具有发射某些红外线、微波的特性；少数地物还具有透射电磁波的特性，这种特性称为地物的光谱特性。

光谱数据为大量的光谱波段提供了极其丰富的地物遥感信息，这为更加精细的高光谱影像属性信息分类提取提供了保障。

由于成像光谱数据具有吸收光谱特征细化和连续的特点，一些在传统遥感中不可区分的特征变得显著起来。

不同类型的地物具有不同特征的吸收谱线，直接基于地物吸收谱线的分析，成为判别地物类型、获取其性质的最基本、也是最有效的手段。

表1 不同波段区间的光谱吸收特征波段号波长范围（μm）光谱吸收谱特征1 450-520 蓝绿光区、水体最大透过率位置2 520-600 绿光区、匹配植被的绿光反射峰3 630-690 红光区、用于判定植物类型的叶绿素吸收带4 760-900 近红外反射区、可用于确定生物量参数和海岸带制图童庆禧等人在对中国的典型地物进行分析后，将地物目标的反射光谱特性大致分为三种情况：（1）在400～1000μm 范围内光谱反射率随波长增加而增加的地物类型包括土壤、道路和其他的一些人工建筑等；（2）各种类型植被的光谱反射率曲线均表现为如下特点：在可见光区的550～560μm处具有一个极大值，在650～680μm之间具有最小值，在近红外（730～1000μm）光谱区具有很高的反射率；（3）有的地表覆盖光谱反射率曲线呈现两头低、中间高的趋势，如在580～800nm 范围内反射率变化不大，但在波长短于500μm和长于800μm时，反射率下降，具有这种光谱特征的物体有水体、雪等。

地物光谱特性研究在遥感技术及应用的研究发展中占有重要地位。

根据地表覆盖组成物质方法的不同，结合测绘应用的特点，对植被、建筑物材料、水体和草地四大类进行综合分析。

二、校园典型地物光谱（一）植被光谱特征植被地物光谱特征的测量受到周围环境，温度，测量时间等因素的影响很大，地物光谱特征变化也比较大，而且植被的光谱在可见光－近红外波段内变化比较明显，为了更好的提取有用的信息，我们可以选择可见光－近红外波段对地物光谱进行反射率分析.1、灌木类植被光谱特征由户外实测冬青、黄杨木、迎春、月季、紫藤、竹子等典型植被光谱数据，得出灌木类光谱曲线，如图1所示。

由灌木类光谱曲线可知光谱特征，主要分三段；可见光波段（0.35-0.70μm）有一个小的反射峰，位置在0.55μm(绿)处，两侧0.45μm（蓝）和0.67μm（红）则有两个吸收带。

这一特征由于叶绿素的影响，叶绿素对蓝光和红光吸收作用强，而对绿光反射作用强。

再近红外波段（0.7-0.8μm）有一反射的陡坡，至1.1μm附近有一峰值，形成植被的独有的特征。

上图迎春的光谱曲线异于其他植被主要原因是：户外实测的时间是五月，当时迎春正在开花，所测得数据包含了花朵，所以其光谱曲线与其他植被在可见光波段（0.35-0.7μm）处峰值偏离较大。

图1灌木类植被光谱特征2、乔木类植被光谱曲线由户外实测白蜡树、柳树、悬铃木、雪松、玉兰、楸树等典型乔木类植被光谱数据，得出乔木类光谱曲线，如图2所示。

由乔木类光谱曲线可知光谱特征，主要分三段；可见光波段（0.35-0.70μm）有一个小的反射峰，位置在0.55μm(绿)处，两侧0.45μm（蓝）和0.67μm（红）则有两个吸收带这一特征由于叶绿素的影响，叶绿素对蓝光和红光吸收作用强，而对绿光反射作用强。

再近红外波段（0.7-0.8μm）有一反射的陡坡，至1.1μm附近有一峰值，形成植被的独有的特征。

图2乔木类植被光谱曲线由灌木类、乔木类植被的光谱曲线可知：在排除一些外界因素（如：花朵、噪音、水蒸气、距离地面高度等）和一些细部差异（如：种类、季节、病虫害影响、含水量多少等关系）植被反射光谱基本曲线规律明显而独特，主要分三段；可见光波段（0.35-0.70μm）有一个小的反射峰，位置在0.55μm(绿)处，两侧0.45μm（蓝）和0.67μm（红）则有两个吸收带这一特征由于叶绿素的影响，叶绿素对蓝光和红光吸收作用强，而对绿光反射作用强。

再近红外波段（0.7-0.8μm）有一反射的陡坡，至1.1μm附近有一峰值，形成植被的独有的特征。

综上可知植被的光谱特征具有明显的共性，表现为反射率光谱曲线具有明显的相似性。

即这些光谱曲线都具有一个明显的绿波段反射峰（553nm 附近），在此峰的左侧是篮紫波段吸收谷（402nm），在其右侧，向长波方向移动，依次经历了一个红波段（673nm）吸收谷，反射率逐渐加大的红边（670-780nm），之后在近红外（>780nm）为一个反射率较高的波谱段。

不同作物类型都具有这样的特征。

然而不同作物之间的光谱变化主要体现在吸收谷、反射峰、红边和反射率平台的强度上的差别，正是这些差别引起了光谱曲线形状的变化，相反，这些特征的反射（或吸收）位置则变化不明显。

（二）建筑物材料的光谱特征人工建筑物和构筑物是重要的地物要素，人工建筑物的种类和形态各异，工农业和社会文化设施的建筑材料主要有砖、瓦、水泥、钢、铝、木材等，通过区分建筑材料可以实现人工建筑物的识别。

这些材料的典型光谱反射曲线如下图3所示。

图3 部分建筑材料反射特性建筑材料的光谱反射特性主要反映在 0.45-0.52μm、0.63-0.69μm、0.76-0.90μm、0.86-1.10μm波段等。

图4实测地面反射光谱然而由户外实测地面典型建筑物材料光谱数据，得出光谱曲线，由图4可知：在可见光波段（0.35-0.7μm）处，反射率呈现平缓增长趋势，在（0.7-0.75μm）处急剧增长，并在0.75μm处出现反射峰值，在近红外波段（0.75-1.00μm）处有一反射陡坡，至1.1μm处反射率又急剧增加，建筑物光谱特征的总体趋势呈现增长趋势。

（三）水体光谱特征由于水体千差万别，因此其光谱特征也存在较大的差异。

水体中的污染物质(包括悬浮物、可溶性有机物及浮游植物等)会极大地影响水体的反射波谱特征。

一般水体的波谱反射特征曲线如图5所示。

蓝光透视率最大，红光衰减率最强；与散射比较，纯水对光的衰减，主要是吸收引起的，在红外光谱区，几乎全部吸收，接近于黑体。

由于选择吸收效应，纯水在 750～760nm出现吸收最大值。

清水在蓝-绿波段反射率为 4%-5%，600nm 以下的红光部分反射率降到2%-3%。

由户外实测水体光谱数据，得出水体光谱曲线，如图6所示.由上图水体反射光谱曲线，可知光谱特征，水体的反射主要在蓝绿光波段，其他波段吸收都很强，在近红外波段（0.7-0.8μm）水体的吸收率很强.上图水体的光谱曲线与真实的光谱曲线存在差异，主要是当时户外实测的水体中有绿色植物，叶绿素含量高，所以近红外波段明显抬升。

三、总结综上利用户外实测光谱数据，图文结合的方式，详细分析了植被、建筑物材料、水体和草地校园典型地物的光谱特征，并分析了影响地物光谱特征的因素。

为地物光谱特征分析奠定了基础。

参考文献：[1] 文兵供.地物光谱特征分析技术研究[D].解放军信息工程大学,2011,4(1)[2] 张良培，郑兰芬，童庆禧，利用高光谱对生物变量进行估计[J]，遥感学报，1997，1（2）：111-114.[3]童庆禧，张兵，郑兰芬.高光谱遥感－原理、技术与应用[M].北京：电子工业出版社，2006：129－159[4] 童庆禧，中国典型地物波谱及其特征分析[M].北京：科学出版社，1990：611－618。