地物的反射波谱特性

地物的反射波谱特性第1页，共26页，2023年，2月20日，星期一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）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。

第2页，共26页，2023年，2月20日，星期一可见光和近红外波段地物波谱特征——地物反射波谱特征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：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10～20m，清澈水体可达100m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。

地物反射第3页，共26页，2023年，2月20日，星期一地物的反射：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。反射率也与地物的表面颜色、粗糙度和湿度等有关。地物反射率第4页，共26页，2023年，2月20日，星期一地物的反射类型：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。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。物体表面性质对反射的影响第5页，共26页，2023年，2月20日，星期一（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。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。

第6页，共26页，2023年，2月20日，星期一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。了解物体表面性质对反射影响的意义第7页，共26页，2023年，2月20日，星期一地物反射波谱：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。地物反射波谱第8页，共26页，2023年，2月20日，星期一植被土壤水体岩石常见的几种地物类型波谱特征第9页，共26页，2023年，2月20日，星期一植被的波谱特征在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。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。在可见光波段在近红外波段第10页，共26页，2023年，2月20日，星期一1.5～1.9um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。第11页，共26页，2023年，2月20日，星期一植物的光谱曲线第12页，共26页，2023年，2月20日，星期一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。第13页，共26页，2023年，2月20日，星期一不同植被类型的光谱曲线比较Tobecontinued…第14页，共26页，2023年，2月20日，星期一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。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。第15页，共26页，2023年，2月20日，星期一三种不同类型土壤在干燥环境下的光谱曲线第16页，共26页，2023年，2月20日，星期一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。第17页，共26页，2023年，2月20日，星期一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。第18页，共26页，2023年，2月20日，星期一叶绿素含量不同时水体的光谱曲线第19页，共26页，2023年，2月20日，星期一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。第20页，共26页，2023年，2月20日，星期一岩石的光谱曲线第21页，共26页，2023年，2月20日，星期一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。第22页，共26页，2023年，2月20日，星期一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。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第23页，共26页，2023年，2月20日，星期一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第24页，共26页，2023年，2月20日，星期一

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；（