总结-地物的反射波谱特性

只有在反射波射出的方向才能探测到电磁波。
例子：水面是近似的镜面反射，在遥感图像上水面有时
很亮，有时很暗，就是这个原因造成的。
（ 2）漫反射：发生在非常粗糙的表面上的一种反射 现象。不论入射方向如何，其反射出来的能量在各个 方向是一致的。
即当入射辐照度 I一定时，从任何角度观察反射面， 其反射辐照亮度是一个常数，这种反射面又叫朗伯面。 （3）实际物体反射：介于镜面和朗伯面（漫反射） 之间的一种反射。自然界种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。

热红外波段：主要表现地物热辐射作用。（热红外 灵敏遥感器夜间成像河流为亮色条带，但热红外白 天成像河流为暗色条带）
微波波段：主动遥感利用地物后向散射；被动遥感 利用地物微波辐射。

可见光和近红外波段地物波谱特征——地物反射波谱特征
地物反射

太阳辐射到达地表后，一部分反射，一部分吸收，一 部分透射，即：
植物的光谱曲线
影响植被波谱特征的主要因素

植物类型 植物生长季节 病虫害影响等
植被波谱特征大同小异，根据这些差异可以区分 植被类型、生长状态等。
不同植被类型的光谱曲线比较
To be
土壤的波谱特征
自然状态下土壤表面的反射曲线呈比较平滑的特 征，没有明显的反射峰和吸收谷。

在干燥条件下，土壤的波谱特征主要与成土矿物 （原生矿物和此生矿物）和土壤有机质有关。
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。
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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

岩石的光谱曲线
地物波谱曲线的作用
物体波谱曲线形态，反映出该地物类型在不同波 段的反射率，通过测量该地物类型在不同波段的反 射率，并以此与遥感传感器所获得的数据相对照， 可以识别遥感影像中的同类地物。

应用地物波谱特征需要注意的问题
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。
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则透射能力较 强，特别是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。 地表反射的太阳辐射成为遥感记录的主要辐射能量。
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
思考题
电磁波谱
BACK

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。
地物波谱的特性

地物波谱：地物的电磁波响应特性随电磁波长改 变而变化的规律，称为地表物体波谱，简称地物 波谱。 地物波谱特性是电磁辐射与地物相互作用的一种 表现。 地物波谱的作用：不同类型的地物，其电磁波响 应的特性不同，因此地物波谱特征是遥感识别地 物的基础。


不同电磁波段中地物波谱特性

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。（树叶苍翠欲滴、水下温度）

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。

BACK
影响地物波谱特征变化的因素



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 大气状况等
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。

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 （ 1.4um 、 1.9um 、 2.7um 处 附 近 区 间），反射率的下降尤为明显。

三种不同类型土壤在干燥环境下的光谱曲线
水体的波谱特征
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。

地物反射率
地物的反射：太阳光通过大气层照射到地球表面，地 物会发生发射作用，反射后的短波辐射一部分为遥感器 所接收。

反射率（ρ）：地物的反射能量与入射总能量的比， 即ρ=(Pρ/ P 0)×100%。表征物体对电磁波谱的反射能力。

反射率是可以测定的。
地物在不同波段的反射率是不同的，利用地物反射率 的差别，可以判断地物的属性。
在近红外波段
从 0.76um 处反射率迅速增大，形成一个爬升的 “陡坡” , 至 1.1um附近有一个峰值，反射率最大 可达50％，形成植被的独有特征。


1.5～1.9um光谱区反射率增大；
以1.45um，1.95um，2.70um为中心是水的吸收带， 其附近区间受到绿色植物含水量的影响，反射率 下降，形成低谷。

地物反射波谱
地物反射波谱：是研 究可见光至近红外波 段上地物反射率随波 长的变化规律。

表示方法：一般采用 二维几何空间内的曲 线表示，横坐标表示 波长，纵坐标表示反 射率。

常见的几种地物类型波谱特征

植被
土壤


水体 岩石
植被的波谱特征
在可见光波段

在0.45um附近（蓝色波段）有一个吸收谷； 在0.55um附近（绿色波段）有一个反射峰； 在0.67um附近（红色波段）有一个吸收谷。
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
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。

水中其它物质对波谱特征的影响
水中含有泥沙，在可见光波段的反射率会增加， 峰值出现在黄红区。

水中含有水生植物叶绿素时，近红外波段反射率 明显抬高。

叶绿素含量不同时水体的光谱 曲线
岩石矿物的光谱曲线
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。
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。

由于镜面反射会造成太阳光直接进入遥感器，在成 像时间选择上，应避免中午成像，防止形成镜面反 射。否则水体会形成非常亮的耀斑，周围地物的反 射信息有受到干扰和削弱。