地物波谱测试

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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
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 )
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2.3 地球的辐射与地物波谱
2.3.4、地物波谱特性的测量—测量理论
（1）双向反射分布函数BRDF( bidirectional reflectance distribution function) 七十年代初Nicodemus给出了二向性反射分布函数的迄今最完 善的定义
dLr (i i ;r r ; ) 意义： 引起反射的 f r ( i , i ; r , r ; ) 增量/入射有一微增 dIi (i i ; ) 量
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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
反射率：
反射能量与总入射能量的百分比 =（P/P0）*100% 反射率大小与物体本身的性质和表面状况、波长、入射角等有关
三种反射状况：镜面反射、漫反射、方向反射 朗伯面：对于漫反射面，当入射照度一定时，从任何角度观察反 射面，其反射亮度是一个常数，这种反射面称朗伯面 实际物体多数为方向反射，介于镜面和朗伯面间
>6 μm 地表物体自身 热辐射为主
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2.3 地球的辐射与地物波谱
2.3.2、地表自身热辐射
地表物体的辐射遵循基尔霍夫定律：
M (, T ) (, T ) M 0 (, T )
地球辐射接近 于 300K 黑 体 辐射，但由于 大气影响（主 要是吸收）， 实际的辐射曲 线未不平滑的 折线。
：被测物体的反射率； ( ) ：标准板的反射率； 24 ：分别为测量物体和标准板的仪器测量值。 V ( ) \ V ( )
( )
S
S
2.3 地球的辐射与地物波谱
2.3.4、地物波谱特性的测量—测量方法
2）非垂直测量：测量不同角度的方向反射比因子。因为辐射 到地物的光线由来自太阳的直射光（近似定向入射）和天空的 散射光（近似半球入射），方向反射比因子取两者的加权和。
上机： 9月18日（周一）上午10：00~12： 00在3S实验室（331机房）
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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
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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
波长 辐射特性
2.5-6 μm 地表反射太阳 辐射和自身热 辐射
'
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
R( i i , r r ) K1 RS ( i i , r r ) K 2 RD ( r r ) K 1 I S ( i i ) / I ( i i ) K 2 I D / I ( i i )
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2.3 地球的辐射与地物波谱
2.3.4、地物波谱特性的测量—测量方法
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2.3 地球的辐射与地物波谱
2.3.4、地物波谱特性的测量—测量方法
1）垂直测量：使所得数据能与航空、航天传感器所获得 的数据进行比较。认为实际目标与标准板的测量值之比 就是反射率之比。 没有考虑入射角度变化时造成的反射辐射值的变化 ，对实际地物在一定程度上取近似朗伯体。
( ) V ( ) S ( ) V S ( )
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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
不同叶绿素含量时水体的波谱曲线
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2.3.3、地物反射波谱特征
岩石：形态各异，没有统一的变化规律
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岩石的反射波谱曲线受：
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 色泽等影响
岩石的光谱反射率
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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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2.3.3、地物反射波谱特征
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2.3.3、地物反射波谱特征
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影响植被波谱特征的主要因素
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2.3.3、地物反射波谱特征
土壤：没有明显的波峰波谷
土质越细反射率越高，有机质含量越高含水量越高，反射率越低
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百度文库
2.3 地球的辐射与地物波谱
2.3.3、地物反射波谱特征
水体：反射主要在蓝绿波段，其它波段吸收都很强，近红外吸收更强。
水中含泥沙时，可见光波段反射率会增加，峰值出现在黄红区。水中含 叶绿素时，近红外波段明显抬升。
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实验（地物波谱测量）
ISI921VF野外地物光谱辐射计
地物测量
软件制图 27
实验步骤
（1）地物光谱辐射计充电 （2）安装光谱辐射计 （3）测量地物光谱 （4）安装软件 （5）数据传输
（6）数据分析、写实验报告
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实验安排 时间：9月18日（周一）早上8：00 地点：12号楼前面路边草坪（8：00前在12 号楼前集合） 人数：40人，共分8组（每组5人）
dLT (r ; ) R dLp (r ; )
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2.3 地球的辐射与地物波谱
2.3.4、地物波谱特性的测量—测量方法
（1）样品的实验室测量，常用分光光度计，应用不广泛。
（2）野外测量，采用比较法。
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辐射传输模型
传感器从高空探测地面物体时，所接收到的电 磁波能量包括：（1）地物直接反射的太阳辐射IS； （2）漫入射辐射射入地面，又反射到大气中，再 进入传感器ID；（3）由于大气散射没有到达地面 就直接进入传感器的部分IO（程辐射）。
入射辐射天顶角； 反射辐射天顶角； 入射辐射方位角； 反射辐射方位角；
分子分母均为两个无穷小量，实际测量中很少采用。 20
2.3 地球的辐射与地物波谱
2.3.4、地物波谱特性的测量—测量理论
（2）二向反射因子（BRF）
BRF：在给定的立体角锥体所限制的方向内，在一定的辐照 度和观测条件下，目标的反射辐射通量与处于同一辐照 度和观测条件的标准参考面（理想朗伯反射面）的反射 辐射通量之比。
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2.3 地球的辐射与地物波谱
2.3.2、地表自身热辐射
发射波谱曲线：温度一定时，物体的比辐射率随波长变 化，表示这种变化的曲线称物体的发射波谱曲线。
发射波谱曲线，是识别地物的重要方法之一。
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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
• 研究地物反射光谱的意义： – 被动遥感在遥感探测中占重要地位，主要为反射太阳 辐射 – 可准确识别地面目标 • 到达地面的太阳辐射能量（I）可分为三部分：反射 （R）、吸收（A）、透射（T） • 绝大多数物体对可见光不具 备透射能力。有些物体对特 定波长电磁波具有透射能力。
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