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常见的地物光谱曲线分类

1.      地物光谱特征

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10~20m,清澈水体可达100m的深度。

对于一般不能透过可见光的地面物体,波长5cm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。

 

2.      常见的地物光谱曲线

根据地物的反射光谱所绘制的曲线成为地物反射光谱曲线,通过地物反射光谱曲线的不同辨别地物是遥感识别地物性质的基本原理。

地物反射光谱是指地物的反射率随入射波长而变化的规律。

地物的反射光谱特征:

(1)不同的地物在不同波段反射率存在差异(如雪地、小麦地的光谱曲线)

(2)相同地物光谱曲线有相似性,但是也存在差异性(如患虫害的小麦与正常小麦的光谱曲线)

(3)地物光谱特征具有事件性和空间性(不同时间与空间光谱特征不同)

举例:云雾对于近红外波段吸收比较好,反映在近红外单波段层上,近红外显示的非常明显。


 

 

3.      不同地物的反射波谱曲线对比

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图 1 雪、沙漠、湿地、小麦反射波谱曲线

不同地物的反射波谱曲线不同,从图中我们可以看出:

0.4~0.5μm波段的相片可以把雪和其他地物区分开;

0.5~0.6μm波段的相片可以把沙漠和小麦、湿地区分开;

0.7~0.9μm波段的相片,可以把小麦和湿地区分开。

 

4.      不同植物的反射波谱曲线

 

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图 2 绿色植物有效光谱响应特征

植物的光谱特征可使其在遥感影像上有效地与其他地物相区别。同时不同的植物各有其自身的波谱特征,从而成为区分植被类型、长势及估算生物量的依据。

可见光波段0.4~0.76μm有一个反射峰值,大约0.55μm(绿)处,两侧0.45μm(蓝)和0.67μm(红)则有两个吸收带;

近红外波段0.7~0.8μm有一反射陡坡,至1.1μm附近有一峰值,形成植被独有特征;

中红外波段1.3~2.5μm受植物含水量影响,吸收率大增,反射率大大下降。

 

5.      不同土壤的反射波谱曲线

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图 3 三种土壤的反射波谱曲线

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。

 

6.      不同叶绿素浓度的海水的波谱曲线

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图 4 具有不同叶绿素浓度的海水的波谱曲线

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。

浑浊水、泥沙水反射率高于纯净水反射率,峰值出现在黄红区。

 

7.      不同岩石的反射波谱曲线

 

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图 5 几种岩石的反射波谱曲线

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

 


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