文档介绍：第二章:地物光谱特征与遥感数字图像信息提取
地物的光谱特性:
自然界中任何地物都具有其自身的电磁辐射规律,如具有反射、吸收外来的紫外线、可见光、红外线和微波的某些波段的特性;它们又都具有发射某些红外线、微波的特性;少数地物还具有透射电磁波的特性,这种特性被称为地物的光谱特性。
电磁辐射能量入射到地物表面上的三个过程:
当电磁辐射能量入射到地物表面上,将会出现三种过程:一部分入射能量被地物反射;一部分入射能量地物吸收,成为地物本身内能或部分再发射出来,一部分人射能量被物透射。
物体对电磁波的反射形式
1. 镜面反射:当入射能量全部或几乎全部按相反方向反射,且反射角等于入射角,称为镜面反射。若表面相对于入射波长是光滑的,则出现镜面反射。对可见光而言,在镜面、光滑金属表面、平静水体表面均可发生镜面反射;而对微波而言,由于波长较长,故马路面也符合镜面反射规律。
2. 漫反射:当人射能量在所有方向均匀反射,即人射能量以人射点为中心, 在整个半球空间内向四周各向同性的反射能量的现象,称为漫反射。若表面相对于入射波长是粗糙的,即当入射波长比地表高度小或比地表组成物质粒度小时,则表面发生漫反射。如对可见光而言,土石路面、均一的草地表面均属漫射体。漫射体保留了反射表面的光谱信息(颜色或亮度),因而在遥感领域被广泛应用。
3. 方向反射:朗伯体表面实际上是一个理想化的表面,它被假定为介质是均匀的、各向同性的,并在遥感中多用以作为近似的自然表面。
,地物发射率以发射光谱为基准
,将地物分为三种类型
黑体:发射率=1,即黑体发射率对所有波长都是一个常熟
灰体:其发射率等于常数<1,即灰体的发射率始终小于1,发射率不随波长变化
选择性辐射体,其发射率小于1,发射率随波长变化。
。
岩石反射波谱曲线不同于植被那样具有明显的相似特征,其曲线形态与矿物成分、矿物含量、风化程度、含水状况、颗粒大小、表面光滑程度、色泽等都有关系。
岩石的反射光谱特征与岩石本身的矿物成分和颜色密切相关。石英等浅色矿物为主组成的岩石具有较高的光谱反射率,在可见光遥感影像上表现为浅色调。铁镁质等深色矿物组成的岩石,总体反射率较低,在影像上表为深色调。总之,岩浆岩中,随着二氧化硅的含量的减少和暗色矿物含量的增高,岩石的颜色由浅变深,光谱反射率也随之降低。
其次,岩石光谱反射率受组成岩石的矿物颗粒大小和表面糙度的影响。矿物颗粒较细,表面比较平滑的岩石,具有较高的反射率。反之,光谱反射率较低。岩石表面湿度对反射率也有影响。一般来说,岩石表面较湿时,颜色变深,反射率降低。
岩石表面风化程度的影响,主要决定于风化物的成分、颗粒大小等因素。风化物颗粒细时,使覆盖的岩石表面较平滑,若风化物颜色较浅,则反射率较高。如果风化物颗粒粗,使表面粗糙,则会降低反射率。比如红砂岩,干燥情况下反射率总体高于潮湿时。由于风化物为三氧化镁钙,干燥时色调比较浅, 反射率高于岩石的新鲜面。在通常情况下,完整的岩石表面比破碎的岩石表面反射率要高些。在野外,岩石的自然露头往往有土壤和植被覆盖,这些覆盖物对光谱的影响取决于覆盖程度和特点。如果岩石上全部被植物覆盖,遥感影像上显示的均为植被的信息;如果部分覆盖,则遥感影像上显示出综合光谱特征。

土壤的反射光谱特征主要受到土壤中的原生矿物和次生矿物、土壤水分含量、土壤有机质、铁含量、土壤质地等因素的影响。
土壤水分是土壤的重要组成部分,当土壤的含水量增加时,土壤的反射率就会下降,反射率的下降尤为明显(/)对于植物和土壤,造成这种现象显然是同一原因,即入射辐射在水的特定吸收
带处被水强烈吸收所致。
土壤有机质是指土壤中那些生物来源(主要是植物和微生物)的物质. 其中腐殖质是土壤有机质的主体。一般来说,随土壤有机质的增加,土壤的光谱反射率减小(-)
铁在土壤中的存在形式主要是氧化铁,氧化铁是影响土壤光谱反射特性的重要成分,其含量的增加会使反射率减小。
土壤质地是指土壤中各种粒径的颗粒所占的相对比例。它对土壤光谱反射特性的影响,主要表现在两个方面:
,进而影响土壤光谱反射率
。随土壤颗粒变小,颗粒间的空隙减少,表面积增大,表面更趋于平滑,是土壤中粉沙粒的反射率比砂粒高。此外,土壤质地影响反射特性的因素不仅是粒径组合及其表面状况,还与不同粒径组合物质的化学组成密切有关。当土壤表面有楦被覆盖时,如覆盖度小于15%,其光谱反射特征仍与裸土相近。植被覆盖度在15%〜70%时,表现为土壤和植被的混合光谱,光