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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,电磁波的概念？ 电磁波的特性？ 电磁波谱的概念？ 什么是发射率（比辐射率）？ 大气对太阳辐射的影响？ 大气中主要的吸收带？ 大气散射的种类？ 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 reflecti
2、on) w 反射能量集中在一个方向，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。,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（r
3、eflectivity）： 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
4、特性。,地物的光谱反射特性 w 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,春小麦在不同生长阶段的波谱特性曲线,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,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,四种植物的反射光谱特性曲线,应首先分离哪种地
5、物？,剩下三种如何区分？,不同地物的光谱反射特性,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,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,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
6、 谱曲线会发生变化。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,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，
7、如图 w 植物生长期的变化，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
8、注意的问题 地物存在“同物异谱”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,掌握反射率的概念 掌握地物光谱反射特性的概念 了解地物光谱反射特性的用途-区分、识别不同地物。 掌握根据地物反射特性进行地物特征信息提取的原则。 了解同物异谱、同谱异物的概念,