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地物的反射波谱特性(精)

发布时间:2019-07-25 03:10 来源:未知 编辑:admin

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  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) ? 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: 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。 ? 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。 ? 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。 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。 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。 ? 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。 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。 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。 ? 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。 ? 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。 ? 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。 ? 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 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。 作业 ? ? ? 1 什么叫做大器窗口,遥感常用的大气 窗口有哪些 2什么叫做反射波谱,它在遥感中的作用 有哪些 3影响地物反射率的因素有哪些

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