《遥感原理与应用_第2章_3遥感物理基础地物波谱特性与遥感光学基础汇编》由会员分享，可在线阅读，更多相关《遥感原理与应用_第2章_3遥感物理基础地物波谱特性与遥感光学基础汇编（70页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、S O U T H W E S T J I A O T O N G U N I V E R S I T Y S W J T U 遥感原理与遥感原理与应应用用 Remote Sensing Principle and ApplicationRemote Sensing Principle and Application S W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 遥感物理基础 遥感平台特点 遥感传感器 数据处理基础影像几何处理影像辐射处理 遥感影像
2、判读 影像识别分类 遥感技术应用 遥感系 统 影像处 理 遥感应 用 影像处理 遥感 遥 感 原 理 与 应 用 课 程 框 架 S W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 遥 感 物 理 基 础 遥感电磁辐射基础 辐射传输基础 地物波谱特性与遥感光学基础 S W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1
3、 地 物 波 普 特 性 与 光 学 基 础 反射波谱特性曲线 典型地物反射波谱特性 遥感光学基础 S W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 反射波谱特性曲线：反射波谱是某物体的反射率（ 或反射辐射能）随波长变化的规律，以波长为横坐标， 反射率为纵坐标所得的曲线。 反 射 波 谱 特 性 曲 线 S W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 7 7 6
4、6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 地物反射波谱曲线的特点 l 物体的反射波谱限于紫外、可见光和近红外，尤其是后 两个波段。 l 同一物体的波谱曲线反映出不同波段的不同反射率，将 此与遥感传感器的对应波段接受的辐射数据相对照，可 以得出遥感数据与对应地物的识别规律，作为遥感影像 判读依据。 l 任何物体的反射性质是揭示目标本质的最有用信息。 反 射 波 谱 特 性 曲 线 返回本节首页 S W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 l 如果
5、水底部分影响可以忽略，水 体的反射特性不仅与水体本身， 也与水中的物质相关。 水体的反射波谱 l 纯净水体的反射主要在蓝绿光波段，其他波段吸收率很强 ，特别在近红外、中红外波段有很强的吸收带，反射率几 乎为零，因此在遥感中常用近红外波段确定水体的位置和 轮廓。 l 水的浑浊度的变化，叶绿素浓度的变化，对反射率都有影 响。 典 型 地 物 反 射 波 谱 特 性 S W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 水体光谱特性受叶绿素浓度的影响 典 型 地
6、 物 反 射 波 谱 特 性 S W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 水体在遥感图像上的表现典 型 地 物 反 射 波 谱 特 性 S W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 l 土壤本身是一种复杂的混合 物，由物理和化学性质各不 相同的物质组成，会不同程 度的影响土壤的反射和吸收 光谱特征。
7、土壤的反射波谱 l 土壤光谱特性曲线与一些因素有关：土壤类别、含水量、 有机质含量、砂、土壤表面粗糙度、粉砂相对百分含量等 。 l 自然状态下土壤表面的反射率没有明显的峰值和谷值，土 壤的反射率一般随波长的增加而增加，土壤对所有的入射 能均吸收或反射，无透射。 典 型 地 物 反 射 波 谱 特 性 S W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 不同含水量对土壤反射率的影响 典 型 地 物 反 射 波 谱 特 性 S W J T U C o p y
8、 r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 植被的反射波谱 在可见光波段，健康的绿色植被的反射波谱特性取决 于叶片成分。 l 反射峰值在0.55 m ，叶绿素对绿光反射强烈，而对 蓝光波段和红光波段强烈吸收 (0.45 m ，0. 67 m) l 如果植物的叶绿素含量下降，植物变为黄色或红色， 其反射波谱特性随之改变。 典 型 地 物 反 射 波 谱 特 性 S W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i
9、S h e n 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 在近红外波段，植被的反射光谱取决于叶片内部的细 胞结构。 l 0.7 m 1.3 m ：吸收能量少，反射来自叶片内部结 构，形成强反射。 l 因叶片内部结构差别大，植被在近红外的反射差异比 可见光区域大，所以在近红外波段内测量植物的反射 率来区别不同的植物。 典 型 地 物 反 射 波 谱 特 性 S W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 在短波红外波段 l 植物基本上吸收
10、或反射电磁波能量，透射很少。 l 植物的光谱特性受叶片总含水量的控制，叶片的反射 率与叶内总含水量互相关。反射总量是叶内水分含量 以及叶片厚度的函数。 l 由于植物叶子内水的强烈吸收，在1.45 m ，1.95 m ，2.7 m处有吸收带。 典 型 地 物 反 射 波 谱 特 性 S W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 典 型 地 物 反 射 波 谱 特 性 S W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o
11、 l i n C a i & L i S h e n 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 植被 (Vegetation) 典 型 地 物 反 射 波 谱 特 性 S W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 植被 (Vegetation) 典 型 地 物 反 射 波 谱 特 性 S W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 7 7 6 6
12、 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 归一化植被指数 l NDVI=(NIR-R)/(NIR+R)，检测植被生长状态、植 被覆盖度和消除部分辐射误差。 l 为什么NDVI检测植被有效？ l 健康的绿色植被在NIR和R的反射差异比较大，原 因在于R对于绿色植物来说是强吸收的，NIR则是高 反射高透射的。所以NDVI越大，植被长势越好。 典 型 地 物 反 射 波 谱 特 性 S W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 利用植被指数监测作物长势水
13、平 植被指数已广泛用来定性和定量评价植被覆盖及其生长活力。由 于植被光谱受到植被本身、土壤亮度、环境条件、阴影、土壤颜色 和湿度、大气空间时相变化等因素的影响，因此植被指数往往具 有明显的地域性和时效性，没有一个普遍的值，其研究经常表明不 同的结果。20多年来，已研究发展了几十种不同的植被指数。 在植被指数中，通常选用对绿色植物强吸收的可见光红波段和对 绿色植物强反射的近红外波段。这两个波段不仅是植物光谱、光合 作用中的最重要的波段，而且它们对同一生物物理现象的光谱响应 截然相反，形成的明显反差，这种反差随着叶冠结构、植被覆盖度 而变化。 建立植被指数的关键在于，如何有效地结合各有关的光谱信号
14、， 在增强植被信息的同时，使非植被信息最小化。 典 型 地 物 反 射 波 谱 特 性 S W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 红光和红外波段的不同组合统被称为植被指数。利用它们的比 值、差分、线性组合等多种组合来增强或揭示隐含的植物信息。 典 型 地 物 反 射 波 谱 特 性 S W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 7 7 6 6 5 5 4
15、 4 3 3 2 2 1 1 植被指数的定量测量可表明植被活力，而且植被指 数比单波段用来探测生物量有更好的灵敏性。植被指数 有助于增强遥感影像的解译力，并已作为一种遥感手段 广泛应用于土地利用覆盖探测、植被覆盖密度评价、作 物识别和作物预报等方面，并在专题制图方面增强了分 类能力。 典 型 地 物 反 射 波 谱 特 性 S W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 主要植被指数一览表 典 型 地 物 反 射 波 谱 特 性 S W J T U
16、C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 岩石的反射波谱 反射波谱特性曲线的形态 受岩石成分、矿物质含量、 含水状况、风化程度、颗粒 大小、色泽、表面光滑程度 等的影响。 在遥感探测中可以根据所 测岩石的具体情况选择不同 的波段。不同岩石的波谱曲 线差异相对不明显，最近发 展的超光谱遥感有助于岩石 探测。 典 型 地 物 反 射 波 谱 特 性 S W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 地物光谱反射率变化及其复杂性 影响因素：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、地物本身变异、大气 状况。
