反射波谱和发射波谱 为什么卫星影像解释必须了解地物反射波谱特性
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(一)反射波谱
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,用一曲线来表示,此曲线即称为该物体的反射波谱。物体的反射波谱限于紫外、可见光和近红外波段。一个物体的反射波谱特征主要取决于该物体与入射辐射相互作用对波长的选择,即对入射辐射的反射、吸收和透射的选择性,其中反射作用是主要的。物体对入射辐射的选择性作用与物体的组成成分、结构、表面状态以及物体受到所处自然和人工环境造成的影响。在漫反射情况下,物质组成和结构是影响反射波谱的主要因素。
地物反射率可用0.3—2.5μm的光谱辐射计来测定。测定的方法是将地物与已知反射率的白板(标准板)相比较,求出地物的反射率R。
遥感地质学
式中,I——仪器测得的地物的反射辐射通量读数;I0——仪器测得的白板的反射辐射通量读数;R0——巳知白板的反射率。
地物反射波谱可以在实验室内对采回来的样品进行测试,也可以到野外实地测试,还可以在地面和空中同步测定地物的反射波谱,进行对比,分析大气对反射辐射的影响。
(二)发射波谱
用曲线表示某物体的辐射发射率随波长变化的规律,此曲线称为该物体的发射波谱。目前对物体发射波谱的研究主要集中在3—5μm和8—14μm波段。对8—14μm波段的发射波谱可以用辐射计来测量地物亮度温度TB和发射率ε,即亮度温度是发射率与实际温度T的乘积:TB=εT。
发射率对描述和分析物体表面或材料的电磁辐射特性具有和反射率同等重要的作用。任何物质在温度T时都处于热状态,并发射与其温度相应的电磁波辐射。发射率是地物光谱辐射率与同温度下黑体光谱辐射率之比。由于测定物体的发射率要比测定物体的温度特性更困难,加之地物之间的发射率差异又小,而物体之间有较小温差就会造成发射辐射能量较大的差异(M=εσT4),因此在应用时往往用测量温度或发射辐射能量——热来区分地物。不同物体因其热学性质及其所处环境的不同,往往存在一定的温差,因此,热红外遥感比较容易检测到物体的这些信息。
图2-8 水体的反射波谱曲线
图2-9 不同植物的光谱曲线比较
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