地物波谱研究现状和方法的初步探讨.pdfVIP

地物波谱研究现状及方法的初步探讨 刘峰1’2，张继贤2，靳奉祥1，燕琴2，邵飞l， (I、山东科技大学地科学院，山东泰安，271019；2、中国测绘科学研究院，北京，100039) 摘要：地物波谱特性是遥感技术应用的物理基础，是定量遥感分析的基础，地物波谱研究是遥 感綦础研究的重要内容。文中阐述_r几种典型地物的波谱特征，介绍了测量方法及影响因素，并对 国内外波谱数据库建设现状作了描述和分析，最后对地物波谱研究的发展方向提出了构想。 关键词：遥感；地物波谱：光谱反射率：波谱数据库；波谱特性 遥感技术的物理基础是地物对电磁波的反射、吸收和发射特性；遥感技术及其应用实质上是一 个地物电磁波谱特性成像与反演的问题，要想利用遥感图像正确有效地分析问题、解决问题，必须 对各类地物波谱特性及其变化规律有较全面、深入的认识。因此，地物波谱特征的研究是遥感的重 要组成部分，是人们研究遥感成像机理，选择遥感仪器最佳探测波段、研制遥感仪器，以及遥感图 像分析、数字图像处理中最佳波段组合选择、专题信息提取、提高遥感精度等的重要依据…。同时 它也是遥感应Hj分析的基础。 1地物的波谱特性 K 自然界的任何物体，如大气、土地、水体、植被和人工构筑物等，在温度高于绝对零度(即0 或一273℃)的条件下，它们都具有反射、吸收、透射及辐射电磁波的特性。当太阳光从宇宙空间经 大气层照射到地球表面时，地面上的物体就会对由太阳光所构成的电磁波产生反射和吸收。由于每 一种物体的物理和化学特性以及入射光的波长不同，因此它们对入射光的反射率也不同。各种物体 对入射光反射的规律叫做物体的反射光谱。遥感探测正是将遥感仪器所接受到的目标物的电磁波信 息与物体的反射光谱相比较，从而可以对地面物体进行识别和分类。这就是进行遥感探测的基本原 理。 遥感波段的辐射源不同，辐射与地物相互作用的机理就不同，因此所反映的地物信息也就不同。 在可见光、近红外波段，主要反射太刚光的辐射，遥感信息所反映的主要是地物的反射率。地物反 射率除了反映地物同有的性质之外，更主要的是有方向性，与辐射源所处的方位以及遥感器的方位 都有关。反射率的另一个重要特点就是所谓的光谱特性，就是说反射率还随波长变化而变化。我们 能够利用遥感信息识别不同地物的一个根本原因就是因为各种地物间光谱特性具有一定的差异。图 1是儿种典型地物的光谱反射率曲线。 ∞ ∞ ∞ 逞瓣菸堪 加 0 波Klum (a) (b)· 图1几种典型地物的光谱反射率曲线图 ·：(b)为美围USGS的ASTER波谱数捌库样例：松树的光谱反射率IIH线圈 但相近的物质其光谱反射率曲线形状相似，存在“同物异谱”或“异物同谱”现象，这给遥感 信息的识别分类带来了困难。而一些环境因素(如水份含量多少)或混合物中组分的变化导致光谱反 射率曲线在某些特定波长处的波谷波峰强度变化，这种强度变化与组分含量有定量关系存在，这正 是遥感定量分析的基础。 1．1地物波谱研究的发展 地物波谱特性的观测白1948年原苏联的克里诺夫出版了有关地物波谱特性研究和书以来，人们 开展了大量的地物波谱特性研究。60年代美国为发射地球资源卫星曾全面地开展了地物波谱特性研 究。70年代该项研究进入高潮。目前研究的波段基本覆盖了遥感所使用的波段，测量和研究的对象 包括了自然界的植被、土壤、岩彳i、水体和人：【：建筑等地物。这些研究对人们：认识遥感成像机理、 遥感图像解译、计算机分类、遥感仪器最佳探测波段的选择和遥感仪器的研制等起到了推动作川。 随着遥感应用的深入，遥感信息与地物相互作用的研究有了进一步发展：特别是成像光谱仪的应用， 不仅显示了地物波谱特