rsip02地物波谱特性及其变化规律_08

1、2021-10-161第二章地物波谱特性及其变化规律2.1 地物波谱特性概述遥感图像的应用处理与分析解译过程就是从记录电磁波谱辐射能量的图像反推出地物目标的属性类别及其时空的分布变化的反演问题。遥感涉及的主要地物波谱 0.36m2.5m的反射光谱段，3 m5m的反射发射光谱段，8m14m的发射光谱段和大于1mm的某些微波谱段。反照率：反射出的能量与入射能量的比值定义为反射率或反照率。记为（）。 0.36m2.5m的反射光谱段。比辐射率 ，也称发射率：该物体的发射出射度和相同温度条件下黑体发射出射度之比。黑体最高恒为1，其他物体介于0和1之间。 所有地物的都随波长而变，而且地物发射特性的测定远比

2、反射特性的测定困难。 2.5m14m的发射光谱段。在微波谱段，地物辐射很微弱，一般采用主动方式。地物微波特性主要取决于地物的介电常数和表面物理状况（表面粗糙度）。2021-10-1622.2 植物波谱特性及其变化规律1植物光谱反射特性的共性在可见光的蓝紫光波段，反射率低；绿光区反射率增高，曲线出现一个小反射峰之后，反射率急剧下降至0.67m形成很深的吸收谷（红谷）；进入红外区反射率急剧上升，至0.8m附近达到顶峰（红外肩），这段区间的反射曲线陡峻；达到顶峰后变化趋缓（红外平台）；过1.3m后，反射率下降明显，曲线呈波状起伏。植物这种光谱特性，主要是绿色植物特有的叶经绿素和类胡萝卜素等附加色素以

3、及水分子的光谱特性的综合反映。2021-10-163绿色植物光谱反射特性曲线的形成机理示意图2021-10-1642 影响植物光谱反射特性变化的主要因素植物的生育阶段和物候期是影响植物光谱反射特性变化的最主要因素。 绿色植物处于健壮 的生长期，叶片中的 叶绿素占压倒优势， 其他附加色素微不足 道；当植物进入衰老 或休眠期，绿叶变黄 叶、红叶或枯萎，绿 色植物所特有的波谱 特征将会发生变化， 红外区的高平台与水 分子吸收带等会随之 减弱。2021-10-165植物“红边”位移现象“红边”为反射光谱的一阶微分最大值所对应的光谱位置。通常位于0.680.75m。“红移”：当绿色植物叶绿色含量高，生长

4、旺盛时，“红边”会向波长增加的方向偏移。“蓝移”：当植物由于受重金属元素“毒害”、感染病虫害、污染受害或缺失缺肥等原因而“失绿”，“红边”会向波长短的方向移动。 2021-10-166矿区红杉林反射曲线的蓝移现象2021-10-167植物遭受病虫害侵袭后反射曲线也会产生变化。不同种属，不同 生长环境，其光 谱反射曲线也会 有差异。2021-10-1683 植物的热红外发射与微波辐射、散射特性植物在2.5m14m谱段的发射率高。针叶林比阁叶林和草木更高。通过热红外遥感图像的对比分析，很容易区分裸地与植被区，甚至能识别植被种群与长势。植物微波辐射和散射特性显示雷达遥感在林业应用中的巨大潜力。 林地

5、的树冠层常形成比草地，农田更粗糙的表面，从而具有较高的微波后向散射系数，差异程度随不同群落、不同郁闭度、不同长势等要素而变。2021-10-1692.3 水体波谱特性及其变化规律1 水体的波谱反射特性及其变化规律在水区，遥感器接收到的光包括水面反射光和水中光。清水的反射率在可见光区都很低（蓝光稍高）波长增加而降低，红外波段几乎完全吸收。混浊水在可见光区的反射率明显提高， 提高幅度随悬浮泥沙的浓度与粒径而 增加。在清澈水体中，水底的反射光和水中 的散射光强度与水的深度呈负相关。水体富营养化会改变纯水在近红外波 段的强吸收性。冰雪的光谱反射特性和反射曲线形态 和水体相似，但其在可见光区的反射 率较

6、高，且反射率从新雪向旧雪降低。2021-10-1610藻类与冰雪的反射曲线图2021-10-16112 水体的热红外与微波辐射、散射特性在白于和黑夜水体都有不同于其他物体的温度和热辐射特性。白天水体是冷体，黑夜水体是暖体；不同形态的水具有各自的红外光谱特性。水在微波区内的比辐射率较低，但海冰比同瀑的海水高出一倍。陆在水面的粗糙度远比微波的波长小，可视为光滑表面，后向散射小，在雷达图像上常呈黑色影像；在海洋中，多风浪表面粗糙度多变，导致微波的后向散射系数也随之多变。2021-10-16122.4 岩矿波谱特性及其变化规律1 岩石矿物的光谱反射特性及其变化规律 岩石矿物的反射率一般随着波长的增加

7、（从可见光起）而逐渐增高。火成岩的光谱反射特性与变化规律酸性岩的光谱反射率在可见光近红外区较高，曲线较陡；0.7m以后，曲线趋于平稳，仅随波长增加而略有抬升，在0.9m和1.03m附近有Fe+2的吸收谱带， 1.4m， 1.9m和2.2m附近则有水分子和OH的吸收谱带。（温度低，压力小，暗色质少，浅色质多）基性、超基性岩的光谱反射率较低，变化较小，水分子与OH的吸收谱带不突出，曲线近似一低平直线。（温度高，压力大，暗色铁镁矿物多）中性岩的光谱反射率低于酸性岩而高于基性岩，曲线形态接近于酸性岩，只是1.9m和2.2m附近的OH特征更突出。2021-10-1613沉积岩的光谱反射特性与变化规律如果

8、岩石中的SO2 、CaO和MgO等浅色矿物含量高，其光谱反射率高；页岩、泥岩等黏土质岩类的光谱反射率一般较低。变质岩的光谱反射特性与变化规律变质岩存在比火成岩和沉积岩更多样的光谱行为。 页岩变质形成的千枚岩在0.5m左右短光波段因铁离子而产生较宽的弱吸收，使0.4m0.55m区间的反射率变幅增大，在0.55m附近形成较明显的陡坎。灰岩变质形成的大理岩光谱反射率很高。花岗岩变质形成的片麻岩光谱反射率摆动很大，曲线都以单向上升为主。2021-10-16142 岩矿的热红外与微波辐射、散射特性岩矿的热红外发射率普遍低于水体和植物，并有随岩矿表面粗糙度增加和SO2含量降低而增高的趋势；随着SO2含量的

9、减少，其最低发射率所对应的波段也有向长波方向移动的迹象。岩矿中各种阴离子基团的振动强度大，这对其红外谱段的特征常起着决定性作用。如，含高量SO32-的硅酸盐类岩矿，分别9.1m11m、 12m12.5m和20m25m谱段有明显的吸收带。岩石的微波辐射与后向散射的研究，由于涉及的因素多，难于找出规律。2021-10-16152.5 土壤波谱特性及其变化规律1 土壤光谱反射特性土壤的义谱反射特性在整体上与岩石基本一致，即从可见光起随波长增加而逐渐抬升，但也有许多自身特点。土壤的光谱曲线可以归纳成四大类：平直型、缓斜型、陡坎型和波浪型。平直型：有机质含量高、颜色暗的土壤。典型为云南省腾冲的泥炭土。缓斜型：耕作土壤，水稻土。陡坎型：南方湿热条件下发育的红壤。波浪型：干旱荒漠地区土壤，棕漠土和灰钙土。土壤光谱反射特性的差异与变化都取决于土壤的组成与表面状态，其中重要的是腐殖质含量，其含量高反射率低，光谱的曲线趋低平。2021-10-1616四大类土壤的光谱反射曲线图2021-10-16172 土壤的热红外与微波辐射、散射特性土壤的热红外和微波辐射、