植物反射波谱特征
植物反射光谱曲线及其特点
植物反射光谱曲线及其特点
植物反射光谱曲线描述了植物在不同波长的光线下反射的强度或反射率。
以下是关于植物反射光谱曲线的一些特点：
1.绿色峰值：植物反射光谱曲线通常在绿色波段（约495-
570纳米）具有一个明显的峰值。
这是因为叶绿素是植物
中最重要的光合色素之一，它吸收蓝色和红色波长的光线，并在绿色波段反射光线。
2.吸收谷：除了绿色波段，植物的反射光谱还具有吸收谷。
这些吸收谷是由于植物体内其他色素、叶绿素的不同衍生
物、类胡萝卜素或其他生物分子对特定波长的光线的吸收。
3.红外反射：植物通常在可见光波段外的红外波段（超过
700纳米）也有一些反射。
这是因为植物组织对红外光线
具有较高的散射和反射性质。
4.物种差异：不同植物物种的反射光谱会有所差异。
这些差
异可能与植物的叶绿素组成、叶片结构和光线适应策略等
相关。
5.光线适应性：植物的反射光谱也显示出对环境光线的适应
性。
例如，植物在光照强度较高的环境中，可能会减少绿
色波段的反射，以充分利用可用的阳光能量。
通过分析和解读植物的反射光谱曲线，可以获得关于植物生理、叶绿素含量、水分状态和生长状况的信息。
这些信息对于农业、生态学和植物科学等领域的研究非常重要。
同时，利用植物的
反射光谱曲线，可以开发出植物遥感和光合作用监测等技术，实现对植物健康和生长状态的远程监测。
典型植物的光谱曲线有什么样的特点
典型植物的光谱曲线有什么样的特点典型植物的光谱曲线具有以下几个特点：1.光谱反射率曲线：植物的光谱反射率曲线通常表现为在可见光波段（400-700nm）内有较高的反射率，而在近红外波段（700-1300nm）内反射率较低。
这是因为植物叶片中的叶绿素强烈吸收可见光，特别是红光和蓝光，而反射绿光，因此在可见光波段内呈现出绿色的外观。
在近红外波段，植物叶片的内部结构（如细胞壁和细胞质）对光的散射和吸收作用较强，导致反射率较低。
2.红边特征：在可见光与近红外波段的交界处（约为680-780nm），植物的光谱反射率曲线会出现一个急剧的上升，称为“红边”。
这是因为在这一波段范围内，叶绿素对光的吸收减弱，而植物叶片的内部结构对光的散射增强。
红边位置的移动和宽度的变化与植物的生长状况、叶绿素含量、叶片水分含量等生理生化参数密切相关，因此可以用来监测植物的生长发育和胁迫状况。
3.近红外反射峰：在近红外波段（700-1300nm），植物的光谱反射率曲线通常会出现一个或多个反射峰。
这些反射峰的位置和强度与植物叶片的内部结构、水分含量、干物质含量等参数有关。
其中，970nm和1190nm附近的反射峰被称为“水分敏感带”，因为这两个波段范围内的反射率与植物叶片的水分含量密切相关，可以用来监测植物的水分状况。
4.光谱吸收特征：植物的光谱吸收特征主要表现在可见光波段。
叶绿素是植物叶片中的主要色素，它强烈吸收可见光，特别是红光和蓝光。
叶绿素对绿光的吸收较弱，因此植物叶片呈现出绿色的外观。
除了叶绿素外，植物叶片中还含有其他色素，如类胡萝卜素和花青素，它们对不同波长的可见光也有不同程度的吸收。
这些色素的吸收特性与植物的生长发育、胁迫状况等密切相关。
5.光谱发射特征：植物在受到激发时，会产生荧光和磷光等发射光谱。
荧光是植物在受到激发后迅速发出的光，而磷光是植物在激发停止后缓慢发出的光。
这些发射光谱的特性和强度与植物的生理生化状态有关，可以用来研究植物的胁迫响应、光合作用等过程。
植物的反射光谱特征
植物的反射光谱特征
随着生态环境的保护和社会经济的发展，植物的反射光谱特征也受到越来越多的关注，它不仅可以用于分析和诊断各种植物病害，而且可以被用来表征植物物候期的生长活动。
反射光谱特征是在植物受光照射时反射出来的特定光波长的光谱特征，它是由各种细胞组织的分布导致的，包括叶片的氨基酸、维生素、糖类、蛋白质等有机分子以及叶片结构、孔径尺寸等解剖结构。
反射光谱特征可以根据不同植物类型进行区分，在一定波段中，不同植物类型可能表现出不同的强度梯度和反射比，这种特征特性可以帮助我们准确地了解植物的对环境应答，从而促进植物生态命脉的保护。
此外，反射光谱特征也可以帮助改善植物抗非生物性胁的能力，例如可以正确地识别霜冻或病害的发展，真菌发芽的日期和叶绿素的分布。
其中，叶绿素可以通过红外光谱分析来确定，一些重要的植物病害也可以通过对叶片的反射光谱来诊断。
而叶绿素的分布状态也可以指示植物是否正常生长或识别植物的病害状况，并采取及时有效的措施。
另外，植物反射光谱特征也可以用于诊断植物物候期，即判断植物生长活动的顺序和特点，随着物候期的加剧，参数会随着植物的反射特性而变化，从而可以识别植物对气温、水分、光照和养分状况的反应。
因此，反射光谱特征是诊断和估计植物状况的重要指标，同时也是实现生态环境的保护和植物的优质生长的关键。
【转】植被光谱曲线特征
【转】植被光谱曲线特征【转】植被光谱曲线特征001）对绿光（0.55 ）有一小的反射峰值，反射率大致为20%，这是绿色植物呈现绿色的原因。
注意这里也正是太阳光的光能峰值。
2）在红光处（0.68 ）有一吸收谷，这是光合作用吸收谷。
注意此处太阳光能仍很大，若吸收谷减小，则植被发黄、红。
3）在 0.7~1.4 与 1.5 ~ 1.9 有很高红外反射峰，反射率可高达70%以上，这两峰与前边红光波谷是植被光谱的特征。
这第一峰波长段还处在太阳光能波谱中主要能量分布区（0.2~1.4 ）占有全部太阳光能量90.8%，这是遥感识别植被并判断植被状态的主要依据。
4）在 1.45 至 1.95 有两处吸收谷，表明植被中水分含量。
5）不同种类植物反射光谱曲线的变化趋势相同，而植物与其它地物的反射光谱曲线显著不同，这是遥感可以估测生物量的基础。
6）植物叶片重叠时，反射光能量在可见光部分几乎不变，而在红外却可增加20~40%。
这是因为红外光可透过叶片，又经下层叶片重复反射。
叶片重叠反映作物长势旺盛，生物量高。
7) 植物叶片可见光区反射率有显著的方向性，这是因为植物叶片反射（散射）不是纯粹的朗伯散射，还有方向性。
而在红外区方向性就不显著，这是因为红外光透射性好，透射后重复反射打扰了方向性。
Spectral Reflectance SignatureWhen solar radiation hits a target surface, it may be transmitted, absorbed or reflected. Different materials reflect and absorb differently at different wavelengths. The reflectance spectrumof a material is a plot of the fraction of radiation reflected as a function of the incident wavelength and serves as a unique signature for the material. In principle, a material can be identified from its spectral reflectance signature if the sensing system has sufficient spectral resolution to distinguish its spectrum from those of other materials. This premise provides the basis for multispectral remote sensing. The following graph shows the typical reflectance spectra of five materials: clear water, turbid water, bare soil and two types of vegetation.Reflectance Spectrum of Five Types of Landcover The reflectance of clear water is generally low. However, the reflectance is maximum at the blue end of the spectrum and decreases as wavelength increases. Hence, clear water appears dark-bluish. Turbid water has some sediment suspension which increases the reflectance in the red end of the spectrum, accounting for its brownish appearance. The reflectance of bare soil generally depends on its composition. In the example shown, the reflectance increases monotonically with increasing wavelength. Hence, it should appear yellowish-red to theeye. Vegetation has a unique spectral signature which enables it to be distinguished readily from other types of land cover in anoptical/near-infrared image. The reflectance is low in both the blue and red regions of the spectrum, due to absorption by chlorophyll for photosynthesis. It has a peak at the green region which gives rise to the green colour of vegetation. In the near infrared (NIR) region, the reflectance is much higher than that in the visible band due to the cellular structure in the leaves. Hence, vegetation can be identified by the high NIR but generally low visible reflectances. This property has been used in early reconnaisance missions during war times for "camouflage detection". The shape of the reflectance spectrum can be used for identification of vegetation type. For example, the reflectance spectra of vegetation 1 and 2 in the above figures can be distinguished although they exhibit the generally characteristics of high NIR but low visible reflectances. Vegetation 1 has higher reflectance in the visible region but lower reflectance in the NIR region. For the same vegetation type, the reflectance spectrum also depends on other factors such as the leaf moisture content and health of the plants. The reflectance of vegetation in the SWIR region (e.g. band 5 of Landsat TM and band 4 of SPOT 4 sensors) is more varied, depending on the types of plants and the plant's water content. Water has strong absorption bands around 1.45, 1.95 and 2.50 µm. Outside these absorption bands in the SWIR region, reflectance of leaves generally increases when leaf liquid water content decreases. This property can be used for identifying tree types and plant conditions from remote sensing images. The SWIR band can be used in detecting plant drought stress and delineating burnt areas and fire-affected vegetation. The SWIR band is also sensitive to the thermal radiation emitted by intense fires, and hence can be used to detect active fires, especially during night-time when the background interference from SWIR in reflected sunlight is absent.Typical Reflectance Spectrum of Vegetation. The labelled arrows indicate the common wavelength bands used in optical remote sensing of vegetation: A: blue band, B: green band; C: red band; D: near IR band;E: short-wave IR band。
列举几种可见光与近红外波段植被,土壤,水体,岩石的地物反射波谱曲线实例
列举几种可见光与近红外波段植被，土壤，水体，岩石的地物
反射波谱曲线实例
1. 植被反射波谱曲线实例：
- 绿色叶片的反射波谱曲线在可见光波段呈现高反射峰，并在
近红外波段逐渐下降。
- 干枯的植物叶片在整个波段上反射较低，尤其在近红外波段。
2. 土壤反射波谱曲线实例：
- 黑色土壤在可见光波段上呈现较低的反射率，而在近红外波
段上表现出较高的反射率。
- 沙质土壤在整个波段上都表现出较低的反射率。
3. 水体反射波谱曲线实例：
- 清澈的湖泊和海洋水体在可见光波段上呈现较低的反射率，
而在近红外波段上反射率逐渐上升。
- 浑浊的水体在整个波段上都表现出较高的反射率。
4. 岩石反射波谱曲线实例：
- 砂岩在可见光波段上具有一定的反射率，而在近红外波段上
反射率较低。
- 部分火山岩在整个波段上具有较高的反射率。
(完整版)植物反射波谱特征
健康的绿色植被的光谱反射特征地面植物具有明显的光谱反射特征，不同于土壤、水体和其他的典型地物，植被对电磁波的响应是由其化学特征和形态学特征决定的，这种特征与植被的发育、健康状况以及生长条件密切相关。
在可见光波段内，各种色素是支配植物光谱响应的主要因素，其中叶绿素所起的作用最为重要。
健康的绿色植被，其光谱反射曲线几乎总是呈现“峰和谷”的图形，可见光谱内的谷是由植物叶子内的色素引起的。
例如叶绿素强烈吸收波谱段中心约0.45um和0.67um（常称这个谱带为叶绿素吸收带）的能量。
植物叶子强烈吸收蓝区和红区的能量，而强烈反射绿区能量，因此肉眼觉得健康的植被呈绿色。
除此之外，叶红素和叶黄素在0.45um（蓝色）附近有一个吸收带，但是由于叶绿素的吸收带也在这个区域内，所以这两种黄色色素光谱响应模式中起主导作用。
如果植物受到某种形式的抑制而中断了正常的生长发育，它会减少甚至停止叶绿素的产生。
这将导致叶绿素的蓝区和红区吸收带减弱，常使红波段反射率增强，以至于我们可以看到植物变黄（绿色和红色合成）。
从可见光区到大约0.7um的近红外光谱区，可看到健康植被的反射率急剧上升。
在0.7-1.3um区间，植物的反射率主要来自植物叶子内部结构。
健康绿色植物在0.7-1.3um间，的光谱特征的反射率高达（45%-50%），透过率高达（45%-50%），吸收率低至（<5%）。
植物叶子一般可反射入射能量的40%-50%，其余能量大部分透射过去，因为在这一光谱区植物叶子对入射能量的吸收最少（一般少于5%）。
在光谱的近红外波段，植被的光谱特性主要受植物叶子内部构造的控制。
在可见光波段与近红外波段之间，即大约0.76um附近，反射率急剧上升，形成“红边”现象，这是植物曲线的最为明显的特征，是研究的重点光谱区域。
许多种类的植物在可见光波段差异小，但近红外波段的反射率差异明显。
同时，与单片叶子相比，多片叶子能够在光谱的近红外波段产生更高的反射率（高达85%），这是因为附加反射率的原因，因为辐射能量透过最上层的叶子后，将被第二层的叶子反射，结果在形式上增强了第一层叶子的反射能量。
植被光谱特性
在光谱的中红外阶段，绿色植物的光谱响应主要被1.4μm、1.9μm和2.7μm附近的水的强烈吸收带所支配。
地面植物具有明显的光谱反射特征，不同于土壤、水体和其他的典型地物，植被对电磁波的响应是由其化学特征和形态学特征决定的，这种特征与植被的发育、健康状况以及生长条件密切相关。
在可见光波段内，各种色素是支配植物光谱响应的主要因素，其中叶绿素所起的作用最为重要。
在中心波长分别为0.45μm（蓝色）和0.65μm（红色）的两个谱带内，叶绿素吸收大部分的摄入能量，在这两个叶绿素吸收带间，由于吸收作用较小，在0.54μm（绿色）附近行程一个反射峰，因此许多植物看起来是绿色的。
除此之外，叶红素和叶黄素在0.45μm （蓝色）附近有一个吸收带，但是由于叶绿素的吸收带也在这个区域内，所以这两种黄色色素光谱响应模式中起主导作用。
在光谱的近红外波段，植被的光谱特性主要受植物叶子内部构造的控制。
健康绿色植物在近红外波段的光谱特征是反射率高（45%-50%），透过率高（45%-50%），吸收率低（<5%）。
在可见光波段与近红外波段之间，即大约0.76μm附近，反射率急剧上升，形成“红边”现象，这是植物曲线的最为明显的特征，是研究的重点光谱区域。
许多种类的植物在可见光波段差异小，但近红外波段的反射率差异明显。
同时，与单片叶子相比，多片叶子能够在光谱的近红外波段产生更高的反射率（高达85%），这是因为附加反射率的原因，因为辐射能量透过最上层的叶子后，将被第二层的叶子反射，结果在形式上增强了第一层叶子的反射能量。
在光谱的中红外阶段，绿色植物的光谱响应主要被1.4μm、1.9μm和2.7μm附近的水的强烈吸收带所支配。
2.7μm处的水吸收带是一个主要的吸收带，它表示水分子的基本振动吸收带。
1.9μm，1.1μm，0.96μm处的水吸收带均为倍频和合频带，故强度比谁的基本吸收带弱，而且是依次减弱的。
1.4μm和1.9μm处的这两个吸收带是影响叶子的中红外波段光谱响应的主要谱带。
植物光谱特征
植物光谱特征
植物光谱特征是指植物在不同波长范围内对光的吸收、反射和透射的特征。
1. 吸收谱特征：植物对不同波长的光有不同的吸收能力。
光合色素如叶绿素主要在可见光波段吸收光能，而类胡萝卜素则主要在紫外光波段吸收。
不同植物或不同叶片部位的吸收谱特征可能会有所差异。
2. 反射谱特征：植物对不同波长的光有不同的反射能力。
植物常常因为叶片色彩的不同而展现出不同的反射谱特征。
例如，绿色植物叶片在绿色波段反射率较高，而植物受到病害或氮素缺乏时，叶片可能会显示出不正常的反射谱特征。
3. 透射谱特征：植物对不同波长的光有不同的透射能力。
植物光合作用所需的光能主要是利用透射进入植物体内的光来提供的。
植物的叶片结构会影响光的透射谱特征，例如叶片的厚度、表面纹理和气孔密度等。
通过对植物的光谱特征进行定量分析，可以提供有关植物健康状况、营养状况和环境变化的信息，进而对植物的生长和发育进行监测和评估。
同时，植物光谱特征也在农业、林业、生态学等领域中被广泛应用。
植物反射光谱曲线及其特点
植物反射光谱曲线及其特点植物的反射光谱曲线是指在不同波长范围内，植物对光的反射程度的变化关系。
通过分析植物的反射光谱曲线，可以了解植物的生理状态、光合作用的效率、光抑制效应等信息。
一般来说，植物的反射光谱曲线呈现出明显的特点。
首先是在红色和蓝色波段（波长范围在400-700纳米之间），植物的反射率较低，而在绿色波段（波长范围在500-600纳米之间），植物的反射率相对较高；其次是在红外波段（波长范围在700-1000纳米之间），植物的反射率也相对较高。
这些特点与植物的生理活动密切相关。
首先是绿色光谱反射率的相对较高，这是由于植物叶绿素的吸收谱峰位于红色和蓝色波段，因此绿光被反射的相对较多。
这也解释了为什么我们看到的大部分植物呈现绿色。
其次，在红外波段，植物的反射率往往较高，这是由于植物叶片中的水分和细胞构成引起的。
在红外波段，植物组织对辐射的吸收很小，大部分辐射被散射和反射回来，这是通过红外遥感技术探测植被信息的重要依据。
此外，不同类型的植物在反射光谱曲线上也存在一定的差异。
例如，绿色植物和红藻植物的反射光谱曲线在红外波段的反射率差异较大，这是由于红藻植物在红外波段存在较高的吸收率。
因此，通过分析植物的反射光谱曲线，可以指导植物分类和植被遥感的研究。
近年来，随着遥感技术的发展，植物的反射光谱曲线的监测和分析已经成为植物学研究的重要手段之一。
通过遥感技术获取的植物反射光谱数据可以提供大范围和连续的信息，对植物的生态功能、气候变化和环境监测等提供了重要的科学依据。
此外，植物的反射光谱曲线还可以用于农业和林业生产的监测和管理，通过对植物的生理状况进行实时监测，可以提前预警病虫害的发生，以及优化农业和林业的管理策略。
总之，植物的反射光谱曲线是植物学和遥感技术的重要研究内容之一。
通过分析植物的反射光谱曲线，可以了解植物的生理状态、光合作用的效率、植物分类和植被遥感研究等。
随着遥感技术的发展，植物的反射光谱曲线的监测和分析将在农业、林业和环境保护等领域中发挥重要作用。
植物反射波谱特征 (2)
健康的绿色植被的光谱反射特征地面植物具有明显的光谱反射特征，不同于土壤、水体和其他的典型地物，植被对电磁波的响应是由其化学特征和形态学特征决定的,这种特征与植被的发育、健康状况以及生长条件密切相关。
在可见光波段内,各种色素是支配植物光谱响应的主要因素，其中叶绿素所起的作用最为重要。
健康的绿色植被，其光谱反射曲线几乎总是呈现“峰和谷＂的图形,可见光谱内的谷是由植物叶子内的色素引起的.例如叶绿素强烈吸收波谱段中心约0．45ｕｍ和0。
６7um（常称这个谱带为叶绿素吸收带)的能量。
植物叶子强烈吸收蓝区和红区的能量,而强烈反射绿区能量,因此肉眼觉得健康的植被呈绿色。
除此之外,叶红素和叶黄素在0．４５uｍ(蓝色)附近有一个吸收带,但是由于叶绿素的吸收带也在这个区域内，所以这两种黄色色素光谱响应模式中起主导作用。
如果植物受到某种形式的抑制而中断了正常的生长发育,它会减少甚至停止叶绿素的产生。
这将导致叶绿素的蓝区和红区吸收带减弱，常使红波段反射率增强，以至于我们可以看到植物变黄(绿色和红色合成)。
从可见光区到大约0。
7ｕm的近红外光谱区，可看到健康植被的反射率急剧上升.在0。
7—１．3um区间,植物的反射率主要来自植物叶子内部结构。
健康绿色植物在0.7-1。
3um间,的光谱特征的反射率高达(４5%—5０％),透过率高达(45%—5０%），吸收率低至（〈5％）。
植物叶子一般可反射入射能量的40%—５０%，其余能量大部分透射过去，因为在这一光谱区植物叶子对入射能量的吸收最少（一般少于5%)。
在光谱的近红外波段，植被的光谱特性主要受植物叶子内部构造的控制.在可见光波段与近红外波段之间,即大约0。
7６ｕｍ附近,反射率急剧上升，形成“红边"现象，这是植物曲线的最为明显的特征,是研究的重点光谱区域.许多种类的植物在可见光波段差异小,但近红外波段的反射率差异明显。
同时，与单片叶子相比,多片叶子能够在光谱的近红外波段产生更高的反射率(高达８5%)，这是因为附加反射率的原因，因为辐射能量透过最上层的叶子后,将被第二层的叶子反射，结果在形式上增强了第一层叶子的反射能量。
典型植物的光谱曲线有什么样的特点
典型植物的光谱曲线有什么样的特点？举例说明影响植物光谱曲线特征的因素有哪些？特点：0.45微米有一个蓝光的吸收带，0.55微米处有一个绿光的反射波峰，0.67微米处有一个红光的吸收带。
在1.45微米、1.95微米和2.7微米处是水的吸收带，形成波谷。
原因：0.45微米有一个蓝光的吸收带，0.55微米处有一个绿光的反射波峰，0.67微米处有一个红光的吸收带。
这表明，叶绿素对蓝光和红光的吸收作用强，而对绿色的反射作用强。
在近红外波段的0.8到1.0微米之间有一个反射的陡坡，1.1微米附近有一个峰值，形成植被的独有特征。
这是由于植被叶子的细胞结构的影响，除了吸收和透射的部分以外而形成的高反射率。
在近红外波段1.3到2.5微米，是因为受绿色植物含水量的影响，吸收率增大，反射率下降。
特别是在1.45微米、1.95微米和2.7微米处，形成水的吸收带。
植物波谱特征的因素：除了以上述及的含水量以外，还与植物种类、季节、病虫害等密切相关。
影像因素季节病虫害植物种类右图为桷树、松树、桦树及草的波谱特性曲线。
可看出草在0.7微米后的波段反射率较其他树种高。
不同植物在不同波段表现出来的特征不同。
植物种类不同，其形状、叶片的形态及叶片数量、叶片的氮磷钾含量、叶表反射率也是不尽相同的，相应的，其波谱特征也就不尽相同右图为冬小麦在不同生长阶段的波谱特性曲线。
由图看出，冬小麦的不同生长阶段的波谱特征是不同的。
这是因为在植物生长的不同阶段，其氮磷钾含量、颜色的不同，导致了对不同波段的反射率有所差异。
从图可知，植物所受灾害的程度不同，其波谱特征也是不同的。
这是因为受灾的程度不同，植物的氮磷钾比例、叶片面积、叶表的颜色及其反射率会有所变化。
特点图像。
植物的光谱特征
植物的光谱特征
植物的光谱特征是指植物在不同波长的光照下，不同光谱区域的吸收和反射情况，主要包括以下几个方面：
1. 吸收峰位：植物对不同波长的光有不同的吸收峰位，通常包括紫外线区域、可见光区域和红外线区域。
2. 叶绿素吸收谱：光合作用中的叶绿素是植物吸收光能的主要色素，在可见光区域（400-700nm）有两个主要吸收峰，一个是红光吸收峰，波长为660nm左右，另一个是蓝光吸收峰，波长为430nm左右。
3. 叶片反射谱：植物叶片对于不同波长的光有不同的反射率，反射谱呈现出特定的图形，可以帮助研究人员判断植物的健康状况和光合作用效率。
4. 植物冠层反射谱：植物冠层反射谱是指从植物群落或植被覆盖的地区获取的反射光谱，该反射谱与植物群落的结构、密度和光合活性等密切相关。
5. 植物荧光光谱：植物叶片在光合作用过程中产生荧光，荧光光谱可以揭示植物的光合作用效率、反应中心的功能状态以及叶片的受损程度等信息。
这些光谱特征可以通过光谱仪等专业设备进行测量和分析，对于植物的生长状态、健康状况和光合作用效率等方面的研究有重要的意义。
植被波谱特征总结
植被波谱特征总结植被跟太阳辐射的相互关系有别于其他物质，如裸⼟、⽔体等，⽐如植被的“红边”现象，即在<700nm附近强吸收，>700nm⾼反射。
很多因素影响植被对太阳辐射的吸收和反射，包括波长、⽔分含量、⾊素、养分、碳等。
研究植被的波长范围⼀般为400 nm to 2500 nm，这也是传感器设计选择的波长范围。
这个波长范围可范围以下四个部分：可见光（Visible）：400 nm to 700 nm近红外（Near-infrared——NIR）：700 nm to 1300 nm短波红外1（Shortwave infrared 1—— SWIR-1）：1300 nm to 1900 nm短波红外2（Shortwave infrared 2——SWIR-2）：1900 nm to 2500 nm其中NIR和SWIR-1的过渡区（1400nm附近）是⼤⽓⽔的强吸收范围，卫星或者航空传感器⼀般不获取这范围的反射值。
SWIR-1 和 SWIR-2的过渡区（1900nm附近）也是⼤⽓⽔的强吸收范围。
植被可分为三个部分组成：植物叶⽚（Plant Foliage）植被冠层（Plant Canopies）⾮光合作⽤植被(Non-Photosynthetic Vegetation)这三个部分是植被分析的基础，下⾯对他们详细介绍。
1、植物叶⽚（Plant Foliage）植物叶⽚包括叶、叶柄以及其他绿⾊物质，不同种类的叶⽚具有不同的形状和化学成份。
对波谱特征产⽣重要影响的主要化学成份包括：⾊素（Pigments）、⽔分（Water）、碳（Carbon）、氮（Nitrogen），这也是遥感反演的基础，如⽤植被指数来估算叶⼦的化学成份。
⾊素（Pigments）叶⾊素主要包括叶绿素、叶黄素和花青素。
这些都是植被的健康的指标，⽐如含⾼浓度叶绿素的植被⼀般很健康，相反，叶黄素和花青素常常出现在健康较差的植被，濒临死亡的植被出现红⾊、黄⾊或棕⾊。
植物的反射光谱特征及其
植物的反射光谱特征及其
植物的反射光谱特征指的是植物在受到不同波长类型光照射时，它们所发出的反射光谱特征。
具体而言，它反映了植物在受到光照射后，从波长段上发出的能量分布情况。
典型的植物反射光谱特征显示出两个主要波长点，一个短波长区域和一个长波长区域。
通常，短波长波谱特征表明植物在受光照射时更偏向于反射紫外光照射的能量，而长波长波谱特征则表示植物反射了较多的可见光照射的能量。
随着时间的推移，植物反射光谱特征也会逐渐改变。
这种变化受到多种因素的影响，主要包括光照条件的变化、植物的生长发育阶段以及气候变化。
例如，植物受到少量光照时，反射光谱的短波长区域的强度会降低，长波长区域的强度会得到增强。
植物生长阶段也会影响反射光谱的变化，由于植物不同阶段的作物冠层结构发生的变化，反射光谱的特征也会随之改变。
另外，气候变化也会影响植物反射光谱的变化，考虑到气候变化时，其光照条件会有所改变，从而影响植物反射光谱的变化。
植被的光谱特性
植被的光谱特性色素吸收决定着可见光波段的光谱反射率，细胞结构决定近红外波段的光谱反射率，而水汽吸收决定了短波红外的光谱反射率特性。
一般情况下，植被在350 - 2500nm范围内具有如下典型反射光谱特征:(1 )350一490nm谱段:由于400一450nm谱段为叶绿素的强吸收带，425一490nm 谱段为类胡罗卜素的强吸收带，380nm波长附近还有大气的弱吸收带，故350一490nm谱段的平均反射率很低，一般不超过10%，反射光谱曲线的形状也很平缓;(2) 490一600mn谱段:由于550nm波长附近是叶绿素的强反射峰区，故植被在此波段的反射光谱曲线具有波峰的形态和中等的反射率数值(约在8-28%之间); (3) 600一700nm谱段:650一700nm谱段是叶绿素的强吸收带，610、660nm谱段是藻胆素中藻蓝蛋白的主要吸收带，故植被在600一700nm的反射光谱曲线具有波谷的形态和很低的反射率数值(除处于落叶期的植物群落外，通常不超过10%)(4) 700一750nm谱段:植被的反射光谱曲线在此谱段急剧上升，具有陡而近于直线的形态。
其斜率与植物单位面积叶绿素(a+b)的含量有关，但含量超过4一5mg.cm'2后则趋于稳定;(5) 750一1300nm谱段:植被在此波段具有强烈反射的特性(可理解为植物防灼伤的自卫本能)，故具有高反射率的数值。
此波段室内测定的平均反射率多在35一78%之间，而野外测试的则多在25一65%之间。
由于760nm, 850nm, 910nm,960nm 和1120nm等波长点附近有水或氧的窄吸收带，因此，750.1300nm谱段的植被反射光谱曲线还具有波状起伏的特点;(6) 1300一1600nm谱段:与1360一1470nm谱段是水和二氧化碳的强吸收带有关，植被在此谱段的反射光谱曲线具有波谷的形态和较低的反射率数值(大多在12一18%之间):(7) 1600一1830nm谱段:与植物及其所含水分的波谱特性有关，植被在此波段的反射光谱曲线具有波峰的形态和较高的反射率数值(大多在20一39%之间); (8) 1830一2080mn 谱段:此谱段是植物所含水分和二氧化碳的强吸收带，故植被在此谱段的反射光谱曲线具有波谷的形态和很低的反射率数值(大多在6一10%之间);(9) 2080一2350nm谱段:与植物及其所含水分的波谱特性有关，植被在此波段的反射光谱曲线具有波峰的形态和中等的反射率数值(大多在10一23%之间): (10) 2350一2500mn谱段:此谱段是植物所含水分和二氧化碳的强吸收带，故植被在此谱段的反射光谱曲线具有波谷的形态和较低的反射率数值(大多在8一12%之间)。
植物反射光谱曲线及其特点
植物反射光谱曲线及其特点
植物反射光谱曲线是研究植物组织与光之间相互作用的重要工具。
根据植物反射光谱曲线的特点，可以了解植物对不同波长的光的吸收和反射能力。
以下是植物反射光谱曲线的特点：
1. 光谱特征：植物反射光谱曲线通常呈现出明显的特征峰和谷。
这些特征峰和谷对应于植物组织中各种不同化学物质对光的吸收和反射的特定波长。
2. 绿色谷：植物反射光谱曲线在可见光谱范围内通常呈现出一个明显的绿色谷，即在绿光波长范围内，植物对光的吸收最低，反射最高。
这是因为植物叶绿素对绿光的吸收最弱，而对红光和蓝光的吸收较高。
3. 物种差异：不同植物物种的反射光谱差异较大，这是由于植物组织中不同化学物质含量和组成的不同所决定的。
通过比较不同物种的反射光谱曲线，可以快速鉴别不同植物物种。
4. 环境影响：植物反射光谱曲线还可受到环境因素的影响。
例如，植物受到干旱、盐碱胁迫等环境压力时，其反射光谱曲线可能发生改变。
通过分析这些变化，可以了解植物对环境的响应和适应能力。
5. 应用价值：植物反射光谱曲线的研究在农业、森林生态学、环境监测等领域具有广泛的应用价值。
例如，可以利用植物反
射光谱数据来监测作物的生长状况、气候变化的影响等。
总之，植物反射光谱曲线可以提供关于植物组织与光之间相互作用的重要信息。
通过研究植物反射光谱曲线的特点，可以深入了解植物的生理特性、环境适应能力和应用潜力。
植被波谱特征的影响因素
植被波谱特征的影响因素
植被波谱特征受到多个因素的影响，包括以下几个方面：
1. 植物物种：不同植物物种具有不同的叶绿素含量、叶片结构、叶色等特征，因此其波谱特征也会有所不同。
2. 植物叶片生理状态：植物叶片的生理状态可以影响其波谱特征。
例如，植物受到胁迫（如病虫害、干旱等）时，叶片的叶绿素含量、光合作用效率等都会发生变化，进而引起波谱特征的变化。
3. 植被覆盖度：植被覆盖度的不同会导致波谱特征的变化。
较高的植被覆盖度会导致较大量的背景反射和较小的光的穿透，从而使得波谱曲线的反射率较低。
4. 土壤条件：土壤的物理化学性质和湿度等因素也会对植被波谱特征产生影响。
例如，土壤的水分含量增加会提高红外波段的反射率。
5. 大气条件：大气中的气溶胶、水蒸气和其他颗粒物等因素对波谱特征也有一定的影响。
这些因素会散射、吸收和透射入射的光线，从而改变反射光谱的形状和强度。
需要注意的是，以上因素会相互交互作用，导致植被波谱特征的综合效应。
因此，在使用植被波谱特征进行研究和应用时，需要综合考虑这些影响因素。
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健康的绿色植被的光谱反射特征
地面植物具有明显的光谱反射特征,不同于土壤、水体与其她的典型地物,植被对电磁波的响应就是由其化学特征与形态学特征决定的,这种特征与植被的发育、健康状况以及生长条件密切相关。
在可见光波段内,各种色素就是支配植物光谱响应的主要因素,其中叶绿素所起的作用最为重要。
健康的绿色植被,其光谱反射曲线几乎总就是呈现“峰与谷”的图形,可见光谱内的谷就是由植物叶子内的色素引起的。
例如叶绿素强烈吸收波谱段中心约0、45um与0、67um(常称这个谱带为叶绿素吸收带)的能量。
植物叶子强烈吸收蓝区与红区的能量,而强烈反射绿区能量,因此肉眼觉得健康的植被呈绿色。
除此之外,叶红素与叶黄素在0、45um(蓝色)附近有一个吸收带,但就是由于叶绿素的吸收带也在这个区域内,所以这两种黄色色素光谱响应模式中起主导作用。
如果植物受到某种形式的抑制而中断了正常的生长发育,它会减少甚至停止叶绿素的产生。
这将导致叶绿素的蓝区与红区吸收带减弱,常使红波段反射率增强,以至于我们可以瞧到植物变黄(绿色与红色合成)。
从可见光区到大约0、7um的近红外光谱区,可瞧到健康植被的反射率急剧上升。
在0、7-1、3um区间,植物的反射率主要来自植物叶子内部结构。
健康绿色植物在0、7-1、3um间,的光谱特征的反射率高达(45%-50%),透过率高达(45%-50%),吸收率低至(<5%)。
植物叶子一般可反射入射能量的
40%-50%,其余能量大部分透射过去,因为在这一光谱区植物叶子对入射能量的吸收最少(一般少于5%)。
在光谱的近红外波段,植被的光谱特性主要受植物叶子内部构造的控制。
在可见光波段与近红外波段之间,即大约0、76um附近,反射率急剧上升,形成“红边”现象,这就是植物曲线的最为明显的特征,就是研究的重点光谱区域。
许多种类的植物在可见光波段差异小,但近红外波段的反射率差异明显。
同时,与单片叶子相比,多片叶子能够在光谱的近红外波段产生更高的反射率(高达85%),这就是因为附加反射率的原因,因为辐射能量透过最上层的叶子后,将被第二层的叶子反射,结果在形式上增强了第一层叶子的反射能量。
在不同种类的植物之间,内部结构差别很大,所以,虽然在可见光波段它们瞧起来就是一样的,但在这一光谱区可以通过测量反射率来鉴别不同种类的植物。
同样,许多植物也会迫使改变在这一光谱区的反射率,所以,人们常用工作在该光谱区的传感器来探测植物状况。
树冠有多层叶子将会提供多次透射与反射的机会。
因此,近红外反射会随着树冠中叶子的层数的增加而增加,大约八层叶子时反射率达到最大。
在1、3um以上,入射到植被的能量主要被吸收与反射,很少甚至没有透射,在1、4um、1、9um、与2、7um处,反射率出现明显下降,这就是因为在这些波长波段植物叶子内的水强烈吸收造成的。
所以,我们称这些波谱区域内的波长为水的吸收波段。
吸收波段之间的1、6um与2、2um处出现反射率高峰。
在1、3um以上的波段内,植物叶子的反射率与叶子的总含水量大致成反比关系(总含
水量就是含水量与叶子厚度两者的函数)。
在光谱的中红外阶段,绿色植物的光谱响应主要被1、4um、1、9um
与2、7um附近的水的强烈吸收带所支配。
2、7um处的水吸收带就是一个主要的吸收带,它表示水分子的基本振动吸收带。
1、9um、1、1um、0、96um处的水吸收带均为倍频与合频带,故强度比谁的基本吸收带弱,而且就是依次减弱的。
1、4um与1、9um处的这两个吸收带就是影响叶子的中红外波段光谱响应的主要谱带。
1、1um与0、96um处的水吸收带对叶子的反射率影响也很大,特别就是在多层叶片的情况下。
研究表明,植物对入射阳光中的红外波段能量的吸收程度就是叶子中总水分含量的函数,即就是叶子水分百分含量与叶子厚度的函数。
随着叶子水分减少,植物中红外波段的反射率明显增大。
土壤的光谱反射特征
编辑本段
土壤反射率显得很少有“峰与谷”的变化。
这就是因为影响土壤反射率的因素较少作用在固定的波段范围。
影响土壤反射率的因素有:含水量、土壤结构(砂、壤、粘土的比例)、表面粗糙度、铁氧化物的存在以及有机物的含量。
这些因素就是复杂的、可变的、彼此相关的。
例如,土壤的含水量会降低反射率。
对于植被在大约1、4um、1、9um与2、7um处水的吸收波段上,这种影响最为明显(粘土在1、4um与2、2um处也有氢氧基吸收带)。
土壤含水量与土壤结构密切相关:粗粒砂质土壤常常排水性好,因而含水量低,反射率相对高;反之,排水性不好的细粒结构土壤一般具有较低的反射率。
然而,在缺水情况下,土壤自身会出现相反的趋势:粗粒结构土壤比细粒土壤瞧上去更深。
所以,土壤的反射属性仅在特殊条件下才出现一致性。
另外两个降低土壤反射率的因素就是表面粗糙度与有机物的含量。
在土壤中含有铁的氧化物也会明显降低反射率,至少在可见光波段如此。
水的光谱反射特征
考虑水的光谱反射率时,也许最明显的特征就是在近红外及更长波波段的能量吸收问题。
简单地说,不管我们说的就是水体本身(如湖泊、河流)还就是植被,土壤中含有的水都会吸收这一波段的能量。
当波长小于大约0、6um时,清澈的水只能吸收相对很少的能量,这些波长内的水具有高透射率的特点,其最大值在光谱的蓝绿区。
但随着水的浑浊程度的变化(因水中含有有机物与无机物),会引起透射率继而反射率的急剧变化。
例如,因土壤侵蚀而含有大量悬浮沉积物的水,其可见光的反射率一般比相同地区内的“洁净水”高得多。
同样,水的反射率会随着所含叶绿素浓度的变化而变化。
叶绿素浓度的增加会降低蓝波段的反射率而提高绿波段的反射率。
利用遥感数据中这种反射率的变化可监测藻类就是否存在,并且可估算其浓度。
许多有关水的重要特性,如溶解氧浓度、PH值与盐浓度等,并不能直接通过水的反射率来观察到。
但就是这些参数有时与观察到的反射率有关。
总之,水的光谱反射率与这些特性之间存在着复杂的关系。
因此,我们必须适当的参考数据去正确的解释水的反射率测定值。
植被光谱
地面植物具有明显的光谱反射特征,不同于土壤、水体与其她的典型地物,植被对电磁波的响应就是由其化学特征与形态学特征决定的,这种特征与植被的发育、健康状况以及生长条件密切相关。
在可见光波段内,各种色素就是支配植物光谱响应的主要因素,其中叶绿素所起的作用最为重要。
在中心波长分别为0、45µm(蓝色)与0、65µm(红色)的两个谱带内,叶绿素吸收大部分的摄入能量,在这两个叶绿素吸收带间,由于吸收作用较小,在0、54µm(绿色)附近行程一个反射峰,因此许多植物瞧起来就是绿色的。
除此之外,叶红素与叶黄素在0、45µm(蓝色)附近有一个吸收带,但就是由于叶绿素的吸收带也在这个区域内,所以这两种黄色色素光谱响应模式中起主导作用。
在光谱的近红外波段,植被的光谱特性主要受植物叶子内部构造的控制。
健康绿色植物在近红外波段的光谱特征就是反射率高(45%-50%),透过率高
(45%-50%),吸收率低(<5%)。
在可见光波段与近红外波段之间,即大约0、76µm 附近,反射率急剧上升,形成“红边”现象,这就是植物曲线的最为明显的特征,就是研究的重点光谱区域。
许多种类的植物在可见光波段差异小,但近红外波段的反射率差异明显。
同时,与单片叶子相比,多片叶子能够在光谱的近红外波段产生更高的反射率(高达85%),这就是因为附加反射率的原因,因为辐射能量透过
最上层的叶子后,将被第二层的叶子反射,结果在形式上增强了第一层叶子的反射能量。
在光谱的中红外阶段,绿色植物的光谱响应主要被1、4µm、1、9µm与2、7µm 附近的水的强烈吸收带所支配。
2、7µm处的水吸收带就是一个主要的吸收带,它表示水分子的基本振动吸收带。
1、9µm,1、1µm,0、96µm处的水吸收带均为倍频与合频带,故强度比谁的基本吸收带弱,而且就是依次减弱的。
1、4µm与1、9µm 处的这两个吸收带就是影响叶子的中红外波段光谱响应的主要谱带。
1、1µm与0、96µm处的水吸收带对叶子的反射率影响也很大,特别就是在多层叶片的情况下。
研究表明,植物对入射阳光中的红外波段能量的吸收程度就是叶子中总水分含量的函数,即就是叶子水分百分含量与叶子厚度的函数。
随着叶子水分减少,植物中红外波段的反射率明显增大(Philip et al、 ,1978)。