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1、第二章 电磁辐射与地 物光谱特征地物的反射光谱特征回顾o电磁波的概念？o电磁波的特性？o电磁波谱的概念？o什么是发射率（比辐射率）？o大气对太阳辐射的影响？o大气中主要的吸收带？o大气散射的种类？o大气窗口的概念？第五节 地物的反射光谱本节主要内容: 地物的反射类别 地物的光谱反射特性 地物反射光谱特性的测量地物的反射类别地物对电磁波的反射有三种形式：n 镜面反射 (mirror reflection)n 漫 反 射 (diffuse reflection)n 方向反射 (directional reflection)地物的反射类别 镜面反射 (mirror reflection) w 反射能
2、量集中在一个方向，反射角=入射角镜面反射 如果界面相对入射波长而言非常光滑 （ 界面粗糙度），则反射是镜面的。入射光反射光= 地物的反射类别 漫 反 射 (diffuse reflection)w 整个表面都均匀地向各向反射 入射光，各方向反射亮度相同。 w 从空间对地面观察时，对于 平面地区，并且地面物体均匀 分布，可以看成漫反射；入射光地物的反射类别 方向反射 (directional reflection)w 由于地形起伏和地面结构的复杂性，往往在某 些方向上反射最强烈，这种现象称为方向反射。对于地形起伏和地面 结构复杂地区，为方向反 射。地物的光谱反射特性反射率（reflectivit
3、y）：物体反射的辐射能量P占总入射能量P0的百分比，称为反射率 ：不同物体的反射率不同，这主要取决于物体本 身的性质（表面状况），以及入射电磁波的波 长和入射角。利用反射率可以判断物体的性质地物的光谱反射特性w地物反射率随波长变化而改变的特性 称之为地物反射光谱特性。w将地物光谱反射率与波长的关系在直角坐 标系中描绘出的曲线称为地物反射光谱曲 线（以波长为横坐标，反射率为纵坐标）地物的光谱反射特性w 不同地物在不同波段反射率存在差异：雪、 沙漠、湿地、小麦的光谱曲线w 任何同类地物的反射光谱具有相似性，但 也有差异性。并且地物的光谱特性具有时 间特性和空间特性。地物的光谱反射特性w 同一物体的
4、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 接收的辐射数据相对照，可以得到遥感数 据与对应地物的识别规律。w 任何物体的反射性质是揭示目标本质的最 有用信息。同一地物的光谱反射特性w 春小麦在不同生长阶段的波谱特性曲线花期黄叶期 灌浆期 乳熟期 土壤由这幅图能得到 什么信息？区分春小麦生长 阶段应选取大于 0.7m的波段植被反射率高于 土壤不同地物的光谱反射特性w 四种地物的反射光谱特性曲线四种地物中，应首 先分离出哪一种？其次应分离出哪一 种，选择哪个波段 ？选择哪个波段，可 以区分雪和沙漠？不同地物的光谱反射特性w 四种植物的反射光谱特性曲线应首先分离 哪种地物？剩下
5、三种如 何区分？不同地物的光谱反射特性w 植被反射波谱曲线不 同 树 种如何区分三 种不同的树 种？不同地物的光谱反射特性 w 城市道路、建筑物的波谱特性曲线各种道路的波谱特性各种建筑物顶的波谱特性不同地物的光谱反射特性w 土壤反射波谱曲线不同质地土壤反射光谱曲线由于土壤反射 波谱曲线呈比较平 滑的特征，所以在 不同光谱段的遥感 影像上，土壤的亮 度区别不明显。不同地物的光谱反射特性w 水体反射波谱曲线不同叶绿素浓度的海水反射光谱曲线水体的反射主要在蓝绿 光波段，其他波段吸收都很 强，特别到了近红外波段， 吸收就更强，所以水体在遥 感影像上常呈黑色。但当水 中含有其他物质时，反射光 谱曲线会发
6、生变化。水中含 泥沙时，由于泥沙散射，反 射率峰值出现在黄红区。水 中含叶绿素时，近红外波段 明显抬升，这些都成为影像 分析的重要依据。不同地物的光谱反射特性w 岩石反射波谱曲线岩石的反射波 谱曲线无统一的特 征，矿物成分、矿 物含量、风化程度、 含水状况、颗粒大 小、表面光滑程度、 色泽等都会对曲线 形态产生影响。几种岩石的反射波谱曲线 影响地物反射率变化的因素 w 太阳位置：太阳高度角和方位角； w 传感器位置：传感器的观测角和方位角； w 地理位置：地理景观；海拔高度；大气透明度 等都不同； w 地物本身的变异：如植物病害，如图； w 地物的含水量，如图 w 时间的变化，如图 w 植物生
7、长期的变化，如图 w 各种随机因素的影响，如图不同健康状况的松树反射特性曲线应选用哪个波段进行 判断？为什么病害会降低反 射率？不同含水量（湿度）的砂土的反射波谱特性曲线含水量越高，反射率越低。为什么陈雪反射率低？新雪和陈雪的反射特性曲线油松和白蜡在不同生长期的反射特性曲线反射率随季 节变化有什 么规律？为什么有这 种规律？在一分钟间隔内两次测定同一麦田的反射 率曲线反射率产生差 异的原因可能 有哪些？ 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。大豆的反射 特性曲线 应用地物波谱特征需要注意的问题 地物存在“同物
8、异谱”和“异物同谱”现象。“同物异谱”是指同一类型的地物，具有不同 的波谱特征； “异物同谱”是指不同类型的地物具有相同的 波谱特征。地物反射波谱特性的测量地物波谱复杂性-遥感数据的不确定性 w 地物波谱特性的特点和影响的因素，决定了地 物波谱特性的复杂性，遥感传感器所获取的数 据的不确定性。 在进行遥感图象解译的时候，要充分认识地物波 谱特性的复杂性，减少外界因素的影响； 为提高定量遥感精度，需要通过大量的地面样本 分析建立先验知识，确定遥感模型的约束条件。地物反射波谱特性的测量 目的w 是选择遥感波谱段、验证和设计遥感传感器 的依据； w 可以为遥感数据大气校正提供参考标准； w 建立地物的标准波谱数据，为计算机图像 自动分类和分析提供光谱数据，为遥感图 像的解译提供依据。地物反射波谱特性的测量方法 w 实验室测量 w 野外测量仪器u分光光度计u 光谱仪课堂小结o掌握反射率的概念o掌握地物光谱反射特性的概念o了解地物光谱反射特性的用途-区分、识 别不同地物。o掌握根据地物反射特性进行地物特征信息 提取的原则。o了解同物异谱、同谱异物的概念
