植物光谱的影响因素

1、植物光谱的影响因素报告人：王力2013/12/31主要内容1.生化组分对植物光谱的影响2.水分对植物光谱的影响3.覆盖度对植物光谱的影响4.混合地物对植物光谱的影响生化组分对植物光谱的影响植物光合作用色素的影响植物体内能进行光合作用的色素有三类： 叶绿素主要包括叶绿素a和叶绿素b，吸收高峰位于红光和蓝紫光波段； 类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素，吸收高峰位于蓝光和蓝绿光波段； 藻胆素是藻类进行光合作用的主要色素，吸收高峰位于橙红光或绿光波段。叶绿素a、b在乙醚溶液中的吸收光谱图叶绿素a和b的吸收光谱很相似，但也略有不同：首先叶绿素在红光部分的吸收带宽一些，在蓝紫光部分的宽一些，而叶绿素b在红光部

2、分的吸收带窄一些，在蓝紫光部分的宽一些；其次，与叶绿素b相比较，叶绿素a在红光部分的吸收带偏向长波方向，而在蓝光部分偏向短波方向。胡萝卜素和叶黄素的吸收光谱图胡萝卜素和和叶黄素的吸收光谱与叶绿素不同，他们的最大吸收带在蓝紫光部分。不吸收红光等波长较长的光藻红蛋白A和藻蓝蛋白B的吸收光谱图藻胆素的吸收光谱正好与胡萝卜素的相反，它主要吸收绿、橙光。藻蓝蛋白的吸收光谱最大值在橙红色部分，而藻红蛋白的吸收光谱最大值在绿色和黄色部分。植物光合作用色素的影响同一物种在不同生长阶段体内叶绿素、纤维素和表面色素含量差异很大，光谱曲线形态出现相应变化。下图展示了同一种植物（黄蒿）在不同生长期内的光谱变化：不同生

3、长期黄蒿光谱曲线对比图（0812代表2000年08月12日）植物光合作用色素的影响不同颜色的植物和同种颜色植物不同生长阶段的光谱反射率都受植物光合色素影响。当植物本身的颜色差异较大时，表明他们体内各种色素的比例差别较大，在光谱曲线上有很大区别，例如，红花与绿色植物光谱有显著的区别。植物光合作用色素的影响不同时相植物的色素总含量和比例在变化，对高光谱遥感建模最具有指导意义的就是植物体内色素含量及各类色素之间的比例的差异。红边左侧反射率主要与叶绿素的含量有关，红边右侧的反射率主要取决于叶内组织结构和植物体内含水量的影响。黄丁香叶子与绿丁香叶子相比，其红边位置发生蓝移，图中样本采集于同一颗树上，保证

4、了水分对着两个样本的影响是差不多的，因此两者光谱特征的区别，主要与植物体内叶绿素含量的减少有关。黄、绿丁香的一阶导数光谱图植物光合作用色素的影响植物光合作用色素的影响生化组分对植物光谱的影响植物表面蜡质茸毛的影响沙枣叶片正面、反面与其他植物光谱曲线在沙漠边缘的靖边县常见的几种乔木类的光谱曲线如图所示，其中沙枣叶片分为正面和反面两种情况。天然沙枣叶片的正面和反面均匀密布着银白色的蜡质茸毛，反面比正面更加浓密。沙枣的光谱反射率明显高于其他树种，在559nm附近的反射峰相对宽度和高度远高于其他树种。因为沙枣叶片反面茸毛含量太高，降低了表面叶绿素反射特征，在756-1360nm叶片的反射率比正面要低，

5、其他波段，茸毛含量越高，反射率越高。生化组分对植物光谱的影响蛋白质、木质素和纤维素的影响对绿色植物而言，蛋白质、木质素和纤维素对植物光谱的影响不显著。他们的主要吸收特征出现在1450-2450nm之间.植物枯萎时，叶绿素消失，也失去了对生态环境的指示意义，光谱曲线基本相似。如图中的4501400nm之间的曲线。野外不同枯黄植物光谱曲线水分对植物光谱的影响植物在红外和短波红外波段（690-1300nm）由于叶绿素的强反射导致高平台，出现了两个（以972nm、1172nm为中心）吸收峰，根据Brain和Curtiss Boulder的研究，吸收峰的出现是由大气中的水蒸气和植物体内的水分决定的。不同

6、含水量的木耳菜叶光谱曲线不同含水量泡桐树光谱曲线不同含量梧桐树光谱曲线图木耳菜叶、泡桐树和梧桐叶不同干燥阶段的光谱曲线图如图所示。其中木耳代表了蔬菜类，含水量比较高，抱桐叶和桐树叶代表常见的成熟阶段的树叶，含水量较低。覆盖度对植物光谱的影响 随着植物品种、长势和生长周期的变化，植物的覆盖度也发生变化，植物光谱和背景地物的光谱（如土壤、水体、其他植物等）常常出现混合或过度现象，导致目标物的光谱出现一定程度的变化，给物种的分类和识别带来更大的困难。不同覆盖度植物（抱桐叶）光谱曲线（黄土背景）不同覆盖度植物（抱桐叶）光谱曲线（白纸背景）覆盖度对光谱的影响规律：n 植被覆盖度变化实质上反应了单位面积上

7、叶绿素的含量变化。覆盖度降低时，叶绿素含量降低，背景地物的影响相应会加强n 同一成熟状态下的植物覆盖度变化时，红边位置几乎没有变化。n 当植物冠层中成年鲜绿叶片含量增加，纤维素、蜡质等也发生变化，红边位置会向长波方向移动混合地物对植物光谱的影响 如果空间分辨率许可的话，理论上就能有效避免混合像元，从而识别大多数的岩石、土壤和植物类型。然而，自然界地物光谱受到多种因素的影响，存在同物异谱和同谱异物的现象。 根据Clark对混合类型的定义，这种混合类型为线型混合，光谱信号是按照各个组分所占的面积比例与其光谱的乘积叠加的。根据野外调查，天然状态下植物混合生长有其区域性和相对稳定的组合方式，即在一定的气候条件下，混合通常是在几类植物之间，例如，安塞县天然转台的坡地混生生物主要有黄蒿、胡枝子、白蒿和狗尾草，靖边县的沙漠边缘混生植物主要有沙米、沙蒿、沙柳等，混合的比例因为局部小环境的变化发生相应的变化。生长阶段对植物光谱的影响 同一植物在不同生长期内各组分含量不同，所有这些组分变化对植物反射光