电子科技大学：《遥感地面数据采集与实验方法 Methods for Remote Sensing Experiment》课程教学资源（课件讲稿）实验02 地物反射光谱采集实验

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