植物反射波谱特征.doc
地物的反射光谱与地物波谱特性
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
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。
基础材料。 地物的反射光谱与地物波谱特性
（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） 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。 美国NASA于70年代初就初步建立了地球资源信息系统（ERSIS）。
有效的进行遥感图像数字处理的前提之一， 没有明显的波峰和波谷。
✓ 通过地物反射光谱曲线的不同辨别地物是遥感识别地物性质的基本原理 。
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
地物的反射光谱与地物波谱特性
（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 不同的地物在不同波段反射率存在差异。
地物的反射光谱用有如户下特征判： 读，识别，分析遥感影像的基础。
遥感地学分析实验——实验五：植被波谱特征与叶面积指数、生物量分析
实验五：植被波谱特征与叶面积指数、生物量分析（3学时）
原理与方法
遥感图像上面的植被信息主要是通过绿色植物叶子和植被灌层的光谱特性以及差异变化变现出来的，选择多光谱遥感数据进行分析运算，产生某些对植被长势、生物量等有一定指示意义的数值，即是所谓的“植被指数”。
用一种简单有效的形式来实现对植被状态信息的表达，以定性和定量地评价植被覆盖、生长活力与生物量。
在植被光谱中，通常选用对绿色植物（叶绿素引起的）强吸收的可见光波段和对绿色植物（叶内组织引起的）高反射的近红外波段，通过两个不同波段数据的分析运算得到不同的植被指数，如归一化植被指数（NDVI）等。
实习仪器
学生实习机房
图象处理软件（ENVI3.5）
叶面积指数仪（WINSCANNY）
实验目的
1、掌握应用遥感图像处理软件进行植被波谱与叶面积指数、生物量测量方法。
2、掌握运用植被指数分析叶面积指数和生物量。
实验报告
内容包括：实验目的、分析叶面积指数和生物量的区域分异。
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。
绿色植物的反射波谱曲线作用
绿色植物的反射波谱曲线作用2014015587—贺康康—环科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！。
各典型地物的光谱曲线-文档资料
常见地物比较光谱曲线 植被光谱曲线 土壤光谱曲线 水体光谱曲线 岩石光谱曲线
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. 56μm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。 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。
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
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。
土壤,水体,植被的光谱反射曲线特征
土壤，水体，植被的光谱反射曲线特征
自然状态下土壤表面的反射率没有明显的峰值和谷值。
土壤的反射光谱特征主要受到土壤中的原生矿物和次生矿物、土壤水分含量、土壤有机质、铁含量、土壤质地等因素的影响。
水的光谱特征主要是由水本身的物质组成决定，同时又受到各种水状态的影响。
地表较纯洁的自然水体对0.4~2.5μm 波段的电磁波吸收明显高于绝大多数其它地物。
在光谱的可见光波段内，水体中的能量-物质相互作用比较复杂，光谱反射特性概括起来有一下特点:
(1)光谱反射特性可能包括来自三方面的贡献:水的表面反射、水体底部物质的反射和水中悬浮物质的反射。
(2)光谱吸收和透射特性不仅与水体本身的性质有关，而且还明显地受到水中各种类型和大小的物质--有机物和无机物的影响。
(3)在光谱的近红外和中红外波段，水几乎吸收了其全部的能量，即纯净的自然水体在近红外波段更近似于一个“黑体”，因此，在 1.1~2.5μm 波段，较纯净的自然水体的反射率很低，几乎趋近于零。
植物的光谱特征可使其在遥感影像上有效地与其他地物相区别。
同时，不同的植物各有其自身的波谱特征，从而成为区分植被类型、长势及估算生物量的依据。
(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。
反射波谱特征
反射波谱特征是指物质在被光线照射后，所反射出的光的波长分布和强度特征。
通过分析物质的反射波谱特征，可以获取关于物质组成、结构和性质等方面的信息。
以下是一些常见的反射波谱特征：
反射率：物质对不同波长光的反射率不同，通过测量反射率可以得到物质的反射波谱曲线。
反射率的大小和变化可以提供关于物质的光学性质和表面特征的信息。
波长位置：物质的反射波谱中，不同峰值的出现位置对应于不同波长的光的反射。
通过测量波长位置可以获得物质的色彩信息，比如用于光谱分析的峰位。
波峰形状：不同物质的反射波谱曲线波峰形状各异。
波峰的形状可以提供关于物质的结构和表面形貌的信息。
波峰强度：物质的反射波谱中，不同波长光的反射强度不同。
波峰的高度和峰谷的深度可以提供物质反射能力和吸收效果的信息。
反射谱带：物质在不同波长范围内的反射率变化趋势形成的谱带可提供关于物质的组成和性质的信息。
谱带的位置、宽度和形状等特征可以用于物质的检测和分析。
特征峰和特征带：在反射波谱中，一些特定的波长位置或波长范围内出现的峰值或波谷，被称为特征峰和特征带。
这些特征峰和特征带对应于物质分子结构或化学键的振动、吸收等特性，通过分析这些特征可获取物质的结构和性质信息。
这些反射波谱特征可以通过光谱仪等光学设备进行测量和分析，广泛应用于材料科学、地质学、生物学、化学等领域的研究和应用中。
地物反射波谱特征及高光谱成像遥感
收稿日期:2008-08-28作者简介:张亚梅(1969-),女,河北秦皇岛人,硕士研究生,主要研究方向为光电工程及自动控制.文章编号:1673-1255(2008)05-0006-06地物反射波谱特征及高光谱成像遥感张亚梅(东北电子技术研究所,辽宁 锦州 121000)摘 要:依据地表物体表面外形特性,物体反射分为镜面反射、漫反射和方向反射.探讨了3类反射的特性曲线,介绍了几种典型的地物类型反射波谱特征,并对影响地物光谱反射特性变化的因素进行了概略描述,以加强对地物电磁波谱特征的认知,及开展与高光谱成像领域相关的遥感图像分析、反演和应用等方面的工作.关键词:地物;反射波谱;高光谱成像;遥感中图分类号:V 443.5 文献标识码:ASpectrum Characteristics of Surface Features Reflectionand High Spectral Imaging Remote SensingZHANG Ya -mei(Northeast Res earch Institute of Electronics Technolo gy ,Jinzhou 121000,china )A bstract :Based on the external features of surface objects ,the objects reflection is divided into mirror surface re -flection ,diffuse reflection and directional reflection .In order to have a deep know ledge of the electromagnetic spectrum characteristics of surface features ,three kinds of reflected characteristic curves are discussed ,and sev -eral types of spectrum characteristics of surface features reflection are introduced .The factors influencing the spectral reflection characteristics of surface features are sum marized and the wo rk on remote sensing image analy -sis ,counterevidence and application related to the field of high spectral imaging are done .Key words :surface features ;reflected spectrum ;high spectral imaging ;remote sensing 自1948年原苏联的克里诺夫出版了有关地物波谱特性研究以来,人们开展了大量的地物波谱特性的观测和研究.20世纪60年代美国为发射地球资源卫星曾全面地开展了地物波谱特性研究,20世纪70年代该项研究进入高潮.目前研究的波段基本覆盖了遥感所使用的波段,测量和研究的对象包括了自然界的植被、土壤、岩石、水体和人工建筑等地物.这些研究对认识遥感成像机理、遥感图像解译、遥感仪器最佳探测波段选择和遥感仪器研制等起到了推动作用.随着遥感应用的深入,遥感信息与地物相互作用的研究有了进一步发展;特别是成像光谱仪的应用,不仅显示了地物波谱特性研究的重要性,而且也推动了这一领域的研究.因为它可以获得图谱合一的信息,可以直接将地物波谱特性和遥感图像结合在一起,在图像分析和应用方面都取得了很好的结果.现代遥感技术的发展,不仅延伸了地物的成像波段范围,而且可以在需要的任何波段独立成像或连续成像,提高了地物光谱分辨力,有利于区别各类物质在不同波段的光谱响应特性,突出特定地物反射峰值波长的微小差异.开展地物可见光和近红外反射波谱特征分析研究是对遥感图像进行数据利用和评价的物理基础[1].1 地物的反射类别及反射特性曲线地物波谱特性是电磁辐射与地物相互作用的一种表现,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.因此,地物反射波谱特征也就第23卷第5期2008年10月 光电技术应用ELECT RO -O PT IC T ECHNO LOG Y APP LICA TI ON Vo l .23,No .5October .2008是指地物可见光和近红外波段波谱特征.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、方向反射(实际物体的反射).镜面反射是指物体的反射满足反射定律.当发生镜面反射时,对于不透明物体,其反射能量等于入射能量减去物体吸收的能量.自然界中真正的镜面很少,非常平静的水面可以近似认为是镜面.漫反射,如果入射电磁波波长λ不变,表面粗糙度h 逐渐增加,直到h 与λ同数量级,这时整个表面均匀反射入射电磁波,入射到此表面的电磁辐射按照朗伯余弦定律反射,其反射辐照亮度是一个常数,这种反射面又叫朗伯面.实际地物表面由于地形起伏,在某个方向上反射最强烈,称为方向反射,是介于镜面和朗伯面(漫反射)之间的一种反射.自然界中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.它发生在地物粗糙度继续增大的情况下,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.从空间对地面观察时,对于平面地区,并且地面物体均匀分布,可以看成漫反射;对于地形起伏和地面结构复杂的地区,为方向反射.图1示出了3种反射的情况.图1 3种反射形式反射率是物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比,ρ=E r /E ,这个反射率是在理想漫反射体的情况下,整个电磁波长的反射率.实际上由于物体固有的结构特点,对于不同波长的电磁波会产生有选择的反射,例如绿色植物的叶子由于表皮、叶绿素颗粒组成的栅栏组织和多孔薄壁细胞组织构成,如图2所示.入射到叶子上的太阳辐射透过上表皮,蓝、红光辐射能被叶绿素吸收进行光合作用;绿光也吸收了一大部分,但仍反射一部分,所以叶子呈现绿色;而近红外线可以穿透叶绿素,被多孔薄壁细胞组织所反射.因此,在近红外波段上形成强反射.图2 叶子的结构及其反射反射波谱是某物体的反射率(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的曲线即称为该物体的反射波谱特性曲线,光谱反射率ρl =E rlE l.物体的反射波谱的特征主要取决于该物体与入射辐射相互作用的波长选择,即对入射辐射的反射、吸收和透射的选择性,其中反射作用是主要的.物体对入射辐射的选择性作用受物体的组成成分、结构、表面状态以及物体所处环境的控制和影响.在漫反射的情况下,组成成分和结构是控制因素.如图3所示为4种地物的反射光谱特性曲线.从图3中曲线可以看到,雪的反射光谱与太阳光谱最相似,在蓝光0.49μm 附近有个波峰,随着波长增加反射率逐渐降低.沙漠的反射率在橙色0.6μm 附近有峰值,但在长波范围里比雪的反射率要高.湿地的反射率较低,色调发暗灰.小麦叶子的反射光谱与太阳的光谱有很大差别,在绿波处有个反射波峰,在红外部分0.7～0.9μm 附近有一个强峰值.图3 4种地物的反射波谱特性曲线各种物体,由于其结构和组成成分不同,反射特性曲线的形状是不一样的,即便是在某波段相似,甚7第5期 张亚梅:地物反射波谱特征及高光谱成像遥感 至一样,但在另外的波段还是有很大的区别的.例如图4所示的柑桔、番茄、玉米、棉花4种地物的反射特性曲线,在0.6～0.7μm 之间很相似,而其他波长(例如0.75～2.5μm 波段之间)的光谱反射特性曲线形状则不同,有很大差别.图4 4种植物的反射波谱特性曲线2 常见的几种地物类型波谱特征2.1 植被的反射波谱特性由于植物均进行光合作用,所以各类绿色植物具有很相似的反射波谱特性,其特征是:在可见光波段0.55μm (绿光)附近有反射率为10%～20%的一个波峰,两侧0.45μm (蓝)和0.67μm (红)则有2个吸收带.这一特征是由于叶绿素的影响造成的,叶绿素对蓝光和红光吸收作用强,而对绿色反射作用强.在近红外波段0.8～1.0μm 间有一个反射的陡坡,至1.1μm 附近有一峰值,形成植被的独有特征.这是由于植被叶的细胞结构的影响,除了吸收和透射的部分,形成的高反射率.图5 绿色植物反射波谱曲线在中红外波段1.3～2.5μm ,以1.45、1.95μm 和2.7μm 为中心是水的吸收带,受到绿色植物含水量的影响,吸收率大增,反射率下降,形成低谷.而1.5～1.9μm 光谱区反射率增大.绿色植物反射波谱曲线如图5所示[2].植物波谱在上述基本特征下仍有细部差别,这种差别与植物种类、季节、病虫害影响、含水量多少有关系,如图6所示3种类型树木的光谱曲线比较.图6 3种类型树木的光谱曲线比较2.2 土壤的反射波谱特性自然状态下土壤表面的反射率没有明显的峰值和谷值,一般来讲土壤的光谱特性曲线与以下一些因素有关,即:土壤类别、含水量、有机质含量、砂、土壤表面的粗糙度、粉砂相对百分含量等.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(1.4、1.9、2.7μm 处附近区间),反射率的下降尤为明显.此外肥力也对反射率有一定的影响.由图7可以看出,土壤反射波谱特性曲线较平滑,因此在不同光谱段的遥感影像上,土壤的亮度图7 3种不同类型土壤在干燥环境下的光谱曲线8 光 电 技 术 应 用 第23卷区别不明显[2].2.3 水体的反射波谱特性水体对0.45～0.56μm 蓝绿光波段透射能力较强,一般深度可达10～20m ,清澈水体可达100m 的深度.同时,水体的反射也主要在蓝绿光波段,其他波段吸收率很强,特别在近红外、中红外波段有很强的吸收带,反射率几乎为零,因此在遥感中常用近红外波段确定水体的位置和轮廓,在此波段的黑白正片上,水体的色调很黑,与周围的植被和土壤有明显的反差,很容易识别和判读.但是当水中含有其他物质时,反射光谱曲线会发生变化.水含泥沙时,由于泥沙的散射作用,可见光波段发射率会增加,峰值出现在黄红区.如图8所示水中含有叶绿素时,近红外波段明显抬高,这些都是影像分析的重要依据.图8 叶绿素含量不同时水体的光谱曲线2.4 岩石的反射波谱特性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.几种岩石的反射波谱曲线如图9所示.在遥感探测中一般根据所测岩石的具体情况选择不同的波段.2.5 城市道路、建筑物的反射波谱特性在城市遥感影像中,通常只能看到建筑物的顶部或部分建筑物的侧面,特别是建筑材料所构成的屋顶.从图10中可以看出,铁皮屋顶表面成灰色,反图9 几种岩石的反射波谱曲线射率较低而且起伏小,所以曲线较平坦.石棉瓦反射率最高,沥青粘砂屋顶,由于其表面铺着反射率较高的砂石而决定了其反射率高于灰色的水泥平顶.绿色塑料棚顶的波谱曲线在绿波段处有一反射峰值,与植被相似,但它在近红外波段处没有反射峰值,有别于植被的反射波谱.军事遥感中常用近红外波段区分在绿色波段中不能区分的绿色植被和绿色的军事目标.图10 几种建筑物屋顶的波谱特性城市中道路的主要铺面材料为水泥沙地和沥青两大类,少量部分有褐色地,如图11所示,它们的反射波谱特性曲线形状大体相似,水泥沙路在干爽状态下呈灰白色,反射率最高,沥青路反射率最低.图11 几种道路的波谱特性9第5期 张亚梅:地物反射波谱特征及高光谱成像遥感 3 影响地物光谱反射特性变化的因素有很多因素会引起反射率的变化,如: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、地物本身的变异、大气状况等.太阳位置主要是指太阳高度角和方位角,如果太阳高度角和方位角不同,则地面物体入射照度也就发生变化.为了减小这2个因素对反射率变化的影响,遥感卫星轨道大多设计在同一地方时间通过当地上空,但由于季节的变化和当地经纬度的变化,造成太阳高度角和方位角的变化是不可避免的.传感器位置指传感器的观测角和方位角,一般空间遥感用的传感器大部分设计成垂直指向地面,这样影响较小,但由于卫星姿态引起的传感器指向偏离垂直方向,仍会造成反射率变化.处在不同地理区域的同种地物具有不同的光谱效应,称之为空间效应.除不同地理区域地物本身的变异因素外,不同的地理位置,太阳高度角和方位角、地理景观等都会引起反射率变化,还有海拔高度不同,大气透明度改变也会造成反射率变化.同一地物的反射波谱特性一般随时间季节变化,称之为时间效应,如图12所示的新雪和陈雪反射特性曲线等.即使在很短的时间内,由于各种随机因素的影响(包括外界的随机因素和仪器的响应偏差)也会引起反射率的变化.这种随机因素的影响还表现在同一幅影像中,但是这种因素的影像引起的光谱反射率变化,将在某一个区间中出现,如图13示出了大豆反射率变化的区间.图14所示,同一春小麦在花期、灌浆期、乳熟期、黄叶期的光谱测试所得的结果.可以看出,花期的春小麦反射率明显高于灌浆期和乳熟期.至于黄叶期,由于不具备绿色植物特征,其反射光谱近似于一条斜线.这是因为黄叶的水含量降低,导致在1.45、1.95、2.7μm附近3个水图12 新雪和陈雪的反射特性曲线图13 大豆反射率变化范围图14 同一作物(春小麦)在不同生长阶段的波谱特性曲线吸收带的减弱.当叶片有病虫害时,将使反射率发生较大变化,也有与黄叶期类似的反射率.4 地物反射波谱与高光谱成像地物的波谱特征是遥感识别地物的重要依据,尤其是针对未来航空航天遥感中的成像波谱仪的重要性更加突出.因此开展各种地物的波谱特征测定和研究,不仅是遥感的基础性工作,而且是遥感应用研究中一个重要的内容.美国NASA于19世纪70年代初就初步建立了地球资源信息系统,包括植被、土壤、岩石和水体等2000余种地物的实验室反射波谱数据.从19世纪80年代,我国许多遥感科学研究部门相继建立了10余个地物波谱库,在我国不同的遥感发展时期都起到了积极的推动作用.现代遥感技术的发展,使得地物的成像范围不仅延伸到人们不可见的紫外和红外波长区,而且可以在需要的任何波段独立成像或连续成像.高光谱遥感的光谱分辨率高于百分之一波长达到纳米(nm)数量级,其光谱通道数多达数十甚至数百,使得遥感的波段宽度从早期的0.4μm(黑白摄影)、0.1μm(多光谱扫描)到5nm(成像光谱仪).遥感器10 光 电 技 术 应 用 第23卷波段宽度窄化,针对性更强,可以突出特定地物反射峰值波长的微小差异;同时,成像光谱仪等的应用,提高了地物光谱分辨力,有利于区别各类物质在不同波段的光谱响应特性.如图15所示成像光谱仪的数据特点[3].图15 高光谱成像光谱仪数据示意图 1983年,世界第一台成像光谱仪AIS -1在美国研制成功,并在矿物填图、植被生化特征等研究方面取得了成功,初显了高光谱遥感的魅力.此后,许多国家先后研制了多种类型的航空成像光谱仪.如美国的AVI RIS 、DAIS ,加拿大的FLI 、CASI ,德国的ROSIS ,澳大利亚的Hy Map 等.在经过航空试验和成功运行应用之后,19世纪90年代末期终于迎来了高光谱遥感的航天发展.1999年美国地球观测计划(EOS )的Terra 综合平台上的中分辨率成像光谱仪(MODIS )、号称新千年计划第一星的EO -1,欧洲环境卫星(ENVISAT )上的M ERIS ,以及欧洲的CHRIS 卫星相继升空,宣告了航天高光谱时代的来临.中国也自行研制了更为先进的推帚式成像光谱仪(PH I ),其在可见光到近红外光谱区具有244个波段,光谱分辨率优于5nm .新的成像光谱系统不仅继续在地质和固体地球领域研究中发挥作用,而且在生物地球化学效应研究、农作物和植被的精细分类、城市地物甚至建筑材料的分类和识别方面都有很好的结果.高光谱成像技术是将由物质成分决定的地物光谱与反映地物存在格局的空间影像有机地结合起来,对空间影像的每一个像素都可赋予对它本身具有特征的光谱信息.高光谱图像的分类和识别,主要是基于地物光谱特征的分类识别和基于统计的分类识别2种方法.其中基于地物光谱特征的分类识别,是利用光谱库中已知的光谱数据,采用匹配算法来鉴别和识别图像中地物类型.这种方法既可采用全波长的比较和匹配,也可用感兴趣的光谱特征或部分波长的光谱或光谱组合参量进行匹配,达到分类和识别的目的.5 结 束 语20多年来,高光谱遥感已发展成一个颇具特色的前沿技术,并孕育形成了一门成像光谱学的新兴学科门类.它的出现和发展将人们通过遥感技术观测和认识事物的能力带入了又一次飞跃,续写和完善了光学遥感从全色经多光谱到高光谱的全部影像信息链.由于高光谱遥感影像提供了更为丰富的地(下转第21页)11第5期 张亚梅:地物反射波谱特征及高光谱成像遥感 法.相比之下,其他的数值求解方法则受D的形状限制较大.参考文献[1] Jo hn L ester M iller.P rinciples of Infrared T echnolo gy,APractical G uide to the State of the Art[M].N ew York:Chapman and Hall,1994.[2] Dereniak E L,Boreman G D.I nfrared Detecto rs andSystems[M].New Yor k:John Wiley&Sons,Inc.,1996.[3] Dale Varberg,Edwin J Purcell,Steven E Rigdo n.Calcu-lus[M].8版.北京:机械工业出版社,2003.[4] Press W H,T eukolsky S A,Vetterling W T,e t al.C语言数值算法程序大全[M].2版.傅祖芸,赵梅娜,丁岩,等.北京:电子工业出版社,1995.[5] 杨华中,汪蕙.数值计算方法与C语言工程函数库[M].北京:科学出版社,1996.[6] Mag rab E B,Azarm S,Balachandran B,et al.M A T LAB原理与工程应用[M].高会生,李新叶,胡智奇,等.北京:电子工业出版社,2002.[7] 薛定宇,陈阳泉.高等应用数学问题的MA T LA B求解[M].北京:清华大学出版社,2004.(上接第5页)探测器中注入较大的能量和照射相对较长的时间,从而可能产生较好的作用效果.另外,仅选择单个激光脉冲进行计算,是一个极为简单的静态模型.实际上,激光及探测器的开关门时间一般是周期性的,两者相互作用的关系的严格描述比较复杂.这里仅从激光脉冲波形的角度,做了一点初浅的思考.参考文献[1] 梁作亮,张喜和.超高重复频率Nd:YAG激光器的研制[J].长春光学精密机械学院学报,1992,15(1):30-33.[2] 金锋,翟刚,李晶,等.二极管泵浦声光调Q窄脉冲N d:YA G激光器[J].光电子.激光,2004,15(3):303-306.[3] 王立新,王伟祥,张克非.长脉冲N d:YAG激光器的实验研究[J].应用激光,1999,19(4):159-160.[4] 吴谨,万重怡,刘世明,等.小型T EA CO2激光器的温度特性[J].激光技术,2002,26(6):409-410.[5] 张昭,吴谨,王东蕾,等.长脉冲紫外预电离T E CO2激光器[J].中国激光,2005,32(12):1599-1604.[6] 田兆硕,王祺,王雨三,等.光栅选支电光调Q射频激励波导CO2激光器研究[J].光电子.激光,2000,11(3):282-284.(上接第11页)球表面信息,其应用领域已涵盖地球科学的各个方面,在地质找矿和制图、大气和环境监测、农业和森林调查、海洋生物和物理研究等领域发挥着越来越重要的作用.地物目标反射波谱特征分析研究,除了可以提供遥感图像设计与成像依据外,还可为农业生产、资源调整、灾害预报与评估、工程建设、环境监测、城市发展等提供更加快速可靠的信息服务和辅助决策,因此,蕴含着巨大的经济效益和社会效益.参考文献[1] 浦瑞良.高光谱遥感及其应用[M].北京:高等教育出版社,2000.[2] 贾海峰,刘雪华.环境遥感原理与应用[M].北京:清华大学出版社,2006.[3] 高昆,刘迎辉,倪国强,等.光学遥感图像星上实时处理技术的研究[J].航天返回与遥感,2008(1):11-14.(上接第17页)个视场的M TF都大于0.66,成像质量良好,各项指标都满足成像要求.参考文献[1] 薛鸣球.电影摄影物镜光学设计[M].北京:中国工作出版社,1971:167-168.[2] 刘崇进,史光辉.机械补偿法变焦镜头三个发展阶段的概况和发展方向[J].应用光学,1992,13(2):12-13.[3] 张良.中波红外变焦距系统的光学设计[J].应用光学,2006,27(1):32-34.[4] 陶纯堪,变焦距光学系统设计[M].北京:国防工业出版社,1988:115-117.21第5期 王忆锋等:用蒙特卡罗方法和M A T LAB计算矩形冷屏的视场角 。
遥感简答题.doc
1)遥感主要采用的波段有哪一些？波长主要分布的范围？2)遥感技术上采用审美观方法选择遥感器和确定对目标进行热红外遥感的最佳波段？3)用散射原理分析一些问题4)简述大气窗口的概念以及常用的大气窗口有哪些？5)热红外波段在遥感器入瞳处的辐射亮度包括那几个方面6)简述一般物体的发射辐射？7)简述地物的反射辐射类型8)简述不同地物的反射波谱特性？9)影响地物光谱反射率变化的因素有哪些？10)测定地物反射波谱特性曲线的主要作用？11)地物波谱特性测定的步骤12)遥感平台的分类？13)小卫星的主要特点？14)传感器分类？15)传感器主要构造？16)光学图像与数字图像的转换？17)遥感图像存储介质的比较？18)遥感图像存储格式有那些？19)遥感图像处理系统软件的功能？20)遥感图像几何变形的内容？21)外部误差对图像变形的影响有？22)遥感影像的集合处理？23)遥感影像的粗加工处理步骤？24)遥感图像精处理的步骤？25)遥感图像精纠正方法有哪些？26)多项式纠正方法步骤？27)数字图像处理的相关过程？28)数字图像镶嵌的关键是?29)传感器接收电磁波能量包括那些部分？30)传感器辐射误差包括那些？31)辐射校正包括那几方面?32)对于红外波段，为获得传感器如后处的辐射亮度的步骤是？33)利用图像本来求反射率的方法有哪些？34)大气校正？35)地面场辐射校正的意义？36)图像增强的目的是什么？37)图像增强处理常用的技术？38)图像均衡化的效果是什么？39)图像反差调整的方式有那些？40)图像平滑的目的，方法？41)图像锐化的目的，方法？42)图像融合的目的，方法？43)基于特征的图像的融合有那些方法？44)基于HIS变换的融合过程45)基于正交二进制小波变换的图像融合步骤？46)基于特征的图像融合几种方法？47)影响景物特征及其判读的因素有那些？48)传感器特性影响的因素？49)目视判读的一般过程和方法50)侧视雷达图像上的色调与那些特性有关？51)什么是特征变换，特征变换的作用有那些？52)主分变换（K-L变换）的计算步骤是？53)主分量变换具有那些优良性质？54)常用的特征变换有那些？55)什么是监督分类，监督分类的思想是什么？56)监督分类的主要步骤是什么？57)监督分类和非监督分类的结合操作步骤58)简述高程信息在遥感图像分类中的应用？59)简述纹理信息在遥感图像分类中的应用？60)结构模式识别方法的主要内容？61)计算机自动分类的新方法62)分析题1 论述大气对太阳辐射的影响2 论述遥感数字处理系统的组成3 3S集成简答题1.遥感主要采用的波段有哪一些？波长主要分布的范围？答：由电磁波谱图可见，电磁波的长度范围非常宽，从波长最短的γ射线到最长的无线电波，他们的长度之比高达1022倍以上。
云南省腾冲油菜反射波谱特征与应用分析
用 基 金 资 助 项 目￣００ ０ ０ ０等 的 联合 支持 ０ｄ０２）
及其差异和关 系． 探讨不同盖度情况下 的同种作物 的光谱 特点及 其 差异 和关 系 ． 文特 以云 南省 腾 冲 本
县 的油 菜 为例 ， 通过 野外 典 型 选 样 测定 。 对 测 定 并 数 据 进行 处 理 和 分 析 ， 而 揭示 出 不 同盖 度 、 同 从 不
生 长 阶段 油菜 的光谱 特 点及其 相互 关 系
７ ８ ｎ 的 范 围 内 ． 度 越 高 的 菜 地 ． 反 射 率 越 低 。 在 ７ １ ～ １０６ ｍ 的 范 围 内 ， 度 越 高 的菜 地 ， 反射 率 越 ３． ｍ ２ 盖 其 ４ ． １ １．ｎ ２ 盖 其
高。 ５ ０ ７ ０ ｍ 范 围内 ， 在 ０ ０ ｎ 土壤与覆盖度为 １０ ０ ％的油菜的组 合 比例与其光谱组 合比例比较波谱 特征 分析 ． 为 了探 讨 不 同生 长 阶 段 油 菜 的 波 谱 特 点 及其
相 互关 系 ． 别对 处 于 三种 生长 阶 段 的油 菜进 行 波 分 谱 测定 。 为 未 开花 油菜 ， 为部 分 开花 油 菜 （ 一 二 开花
信 息 的植被 提 取 提供 一定 的理论 依 据１１ 被 覆 盖 ２． ，植 ３ 区岩 石 和 土壤 反 射 光 谱 特性 的研 究 则 有 助 于 环 境
伍瑞卿 ，杨存建
（ １电 子科 技 大学 电子 丁程 学 院 ， 都 ６ ０ ５ ； 成 １０ ４ ２ 四川 师 范 大 学 省 计 算机 软件 重 点 实 验 室 遥 感 与 Ｇ Ｓ应 用 研 究 中心 ， 都 ６ ０ ６ ） Ｉ 成 １０ ８
(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。
2.3 地物的反射辐射
的辐射数据相对照，可以得到遥感
数据与对应地物的识别规律。
2.3.2 地物反射波谱
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。
除随不同地物（反射率）不同外，同种地物在不同内 部结构和外部条件下形态表现（反射率）也不同。一 般说。
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。
二、影响土壤反射波谱特性的主要因素
一般来讲土质越细反射率越高， 有机质含量越高和含水量越高反 射率越低，此外土类和肥力也会 不同质地土壤反射光谱曲线
对反射率产生影响。由于土壤反
射波谱曲线呈比较平滑的特征， 所以在不同光谱段的遥感影像上，
土壤的亮度区别不明显。
不同含水量的土壤
2.3.3 典型地物波谱反射特性: 岩石
岩石的反射波谱曲线 无统一的特征，矿物 成分、矿物含量、风 化程度、含水状况、 颗粒大小、表面光滑 程度、色泽等都会对 曲线形态产生影响。
几种岩石的反射波谱曲线
高岭石
蒙脱石
伊利石
明矾石
高岭石 明矾石 蒙脱石 绿泥石
2.3.4 地物反射光谱测量
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：
植被生长季节
植被生长状态
2.3.3 典型地物波谱反射特性: 水体
一、水体反射波谱特 性曲线 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。
Ocean
[0.45-0.52μm]
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。
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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。