实验二地物反射光谱采集实验 遥感 电子科技大学
1.地物的反射 根据界面（反射面）的粗糙程度和反射的方向性分： 镜面反射：界面起伏高度相对入射电磁波波长而 言很小（即界面光滑）时产生镜面反射。 8=0 反射：界面起伏高度相对于入射电磁波波长顶能 (a)镜面反射 言比较大（即界面粗糙）时，产生漫反射。均匀 的漫反射面称为朗伯面，朗伯面反射的电磁波在 各个方向上辐射亮度值相同。 方向反射（混合反射）：当界面起伏高度介于上述 两种情况之间（中等粗糙），产生方向反射。实 (b)漫反射 际地物表面由于地形起伏，在某个方向上反射最 强烈，而在其他方向饭射较弱，这种现象称为方 向反射。是镜面反射和漫反射的结合。 从空间对地面观察时，对于平坦地区，并且地面 物体均匀分布，可以看成漫反射；对于地形起伏和地 (c)方向反射 面结构复杂的地区，为方向反射
根据界面（反射面）的粗糙程度和反射的方向性分： 镜面反射：界面起伏高度相对入射电磁波波长而 言很小（即界面光滑）时产生镜面反射。 漫反射：界面起伏高度相对于入射电磁波波长而 言比较大（即界面粗糙）时，产生漫反射。均匀 的漫反射面称为朗伯面，朗伯面反射的电磁波在 各个方向上辐射亮度值相同。 方向反射(混合反射)：当界面起伏高度介于上述 两种情况之间（中等粗糙），产生方向反射。实 际地物表面由于地形起伏，在某个方向上反射最 强烈，而在其他方向反射较弱，这种现象称为方 向反射。是镜面反射和漫反射的结合。 从空间对地面观察时，对于平坦地区，并且地面 物体均匀分布，可以看成漫反射；对于地形起伏和地 面结构复杂的地区，为方向反射。 1. 地物的反射
·反射系数（反射率)一反射辐射通量/入射辐射通量 *100%。它是波长、入射角、地物的质地及朝向、粗糙度、 地物介电常数、磁导率等的函数。假设地物是漫发射作为前 提。 不同的地物对不同波段的电磁波具有不同的反射率。同 一地物对不同波长的电磁波有选择地反射，即地物对电磁波 的反射能力（反射系数随波长变化。 。 光谱反射率：地物对应于某个波长电磁波的反射率。 。 反射波谱：地物的反射系数（率）随入射波长的变化规律叫 做该地物的反射波谱。 电子科
• 反射系数（反射率）——反射辐射通量/入射辐射通量 *100%。它是波长、入射角、地物的质地及朝向、粗糙度、 地物介电常数、磁导率等的函数。假设地物是漫反射作为前 提。 不同的地物对不同波段的电磁波具有不同的反射率。同 一地物对不同波长的电磁波有选择地反射，即地物对电磁波 的反射能力（反射系数）随波长变化。 • 光谱反射率：地物对应于某个波长电磁波的反射率。 • 反射波谱: 地物的反射系数（率）随入射波长的变化规律叫 做该地物的反射波谱
·反射波谱特性曲线：反射波谱是某物体的反射率（或反射 纵随波长变化的规律，以波长为横坐标，反谢率为 纵坐标所得的曲线。 Spectral Reflectance Curves 50- for Selected Materials Grass 40 8 Concrete 30 Sandy loam soil Shingles 20 Fallow field 电子科技 10 Asphalt Artificial turf Clear water 0 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Wavelength,um
• 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
2.典型地物的反射波谱特性 一法》 40 (1)水体的反射波谱 30 藻类悬浮物 3 如果水底部分影响可以忽略，水 20 体的反射特性不仅与水体本身， 10 、含沙水流 也与水中的物质相关。 感地面 清水 0.40.50.60.70.80.91.0t 波长（μm) 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。 ·水的浑浊度的变化，叶绿素浓度的变化，对反射率都有影响。 电子彩
如果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。 (1) 水体的反射波谱 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。 水的浑浊度的变化，叶绿素浓度的变化，对反射率都有影响。 2. 典型地物的反射波谱特性
水体光谱特性受叶绿素浓度的影响 8 7 6 一一一一·叶绿素含量很低 叶绿素含量低 5 一叶绿素含量高 电子科技 0 0.4 0.5 0.6 0.7 波长/μm 具有不同叶绿素浓度的海水的波谱曲线
水体光谱特性受叶绿素浓度的影响
水体在遥感图像上的表 验方法》 感场 5形存 电子科
水体在遥感图像上的表现
(2)土壤的反射波谱 100 粉沙 80 土壤本身是一种复杂的混合物， 60 粘土 由物理和化学性质各不相同的物 40 区 20 质组成，会不同程度的影响土壤 腐植土 的反射和吸收光谱特征。意感心 0.50.7 1.1 1.5 1.92.5 波长（μm) 土壤的光谱特性曲线与些因素有关：土壤类别、含水量、有 机质含量、砂、土壤表面的粗糙度、粉砂相对百分含量等。 。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
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。 (2) 土壤的反射波谱 土壤的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、土壤表面的粗糙度、粉砂相对百分含量等。 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
60 0.8。 50 4.7% 《为美 40 8.8% 12.96 30 16.9% 20.2% 20 10 0 1 2.0 波长（微米） 电子 不同含水量对土壤反射率的影响
不同含水量对土壤反射率的影响
(3)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。 反射峰值在0.55m，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(0.45m,0.67m) 集 。 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。 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。 0.7m-1.3m:吸收能量少，反射来自叶片内部结构，形成强反 射。 学周 。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。 电
(3) 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。 反射峰值在0.55 μm ，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 μm ，0. 67 μm) 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。 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。 0.7 μm 1.3 μm ：吸收能量少，反射来自叶片内部结构，形成强反 射。 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