5-地物反射特性
典型地物反射波谱测量与特征分析
典型地物反射波谱测量与特征分析引言典型地物反射波谱测量与特征分析是遥感领域的重要研究内容之一、通过获取地物的反射光谱特性，可以深入了解地物的组成和性质，从而实现地物分类和变化监测等应用。
本文将介绍地物反射光谱测量的方法以及常见的特征分析方法。
一、地物反射光谱测量方法1.无人机航拍法无人机航拍法是一种比较常用的地物反射光谱测量方法。
通过搭载光谱仪等设备的无人机进行航拍，可以获取高分辨率的光谱数据。
这种方法适用于小范围的地物反射光谱测量，可以获取非常详细的地物光谱信息。
2.便携式光谱仪法便携式光谱仪法是一种简便易行的地物反射光谱测量方法。
通过使用便携式光谱仪，可以在不同地点采集地物的光谱数据。
这种方法适用于快速测量大面积范围的地物光谱信息，常用于农业、植被监测等领域。
3.卫星遥感法卫星遥感法是一种广泛应用于大区域地物光谱测量的方法。
通过卫星传感器获取的遥感数据，可以得到地物的反射光谱特性。
这种方法适用于大范围的地物光谱监测和研究。
二、地物反射光谱特征分析方法1.基于统计学的分析方法基于统计学的分析方法通过对光谱数据进行统计学分析，提取地物的光谱特征。
常见的方法有频率统计和概率分布分析。
这些方法能够揭示地物光谱的整体分布规律，帮助区分不同地物类型。
2.基于特征波长的分析方法基于特征波长的分析方法通过找到光谱数据中特定波长的峰值或谷值，来提取地物的光谱特征。
常见的方法有光谱指数法和比值法。
这些方法能够有效提取地物的光谱特征，突出地物的不同性质。
3.基于光谱反射率的分类方法基于光谱反射率的分类方法通过将地物反射光谱与已知地物光谱进行对比，实现地物的分类。
常见的方法有最大似然分类和支持向量机分类。
这些方法通过对光谱数据进行分析，可以将地物进行有效地分类。
三、应用实例1.植被监测通过地物反射光谱测量和特征分析，可以实现对不同植被的监测。
通过提取植被的光谱特征，可以了解植被的生长状况、叶绿素含量等指标，进而对植被进行分类和变化监测。
反射率、地表反照率、比辐射率等大全
反射率、地表反照率、⽐辐射率等⼤全⼀、反射率1.反射率⼜称光谱反射率，是波长的函数，⼜称为光谱反射率ρ(λ)，定义为反射能与⼊射能之⽐：2.⽅向反射率实际物体反射具有⽅向性，对⼊射和反射⽅向严格定义的反射率，为⽅向反射率。
辐射⽅向的定义有微⼩⽴体⾓、任意⽴体⾓、半球全⽅向等。
当⼊射与反射⽅向定义为微⼩⽴体⾓时，成为⼆向性反射。
3.⼆向性反射率分布函数BRDF(Bidirectional Reflectance Distribution Function)是描述表⾯反射特性空间分布的基本参数。
⼆向性反射率因⼦(BRF)，⼜称双向反射⽐因⼦，是在⼀定的辐照和观测条件下，⽬标地物的反射辐射通量与同条件下标准参考⾯（理想朗伯反射⾯）的反射辐射通量之⽐。
4.反照率(albedo)⼜称半球反射率，定义为⽬标物的反射出射度与⼊射度之⽐，即单位时间、单位⾯积上各个⽅向出射的总辐射能量M与⼊射的总辐射能量E之⽐，表⽰为：α=M/E。
地表反照率，即⾃然地物的半球反射率。
可以通过遥感成像提供的辐射亮度值L或反射率ρ，⼆向性反射率分布函数BRDF来获得。
5.⽅向-⽅向反射率⼊射能量照明⽅式为平⾏直射光，没有或可以忽略散射光；某个特定⽅向的反射能量与⼊射能量之⽐。
地物双向反射特性主要就是研究⽅向－⽅向反射率波谱。
其定义如下：6半球-⽅向反射率⼊射能量在2p半球空间内均匀分布，与⼊射能量之⽐。
定义如下：7⽅向-半球反射率(DHR)⼊射能量照明⽅式为平⾏直射光，没有或可以忽略散射光； 2p半球空间的平均反射能量与⼊射能量之⽐。
定义如下：式中为2p半球空间内表⾯反射的平均辐亮度值。
8半球-半球反射率就是反照率。
⼊射能量在2p半球空间内均匀分布， 2p半球空间的平均反射能量与⼊射能量之⽐。
若将不严格要求⼊射能量在2p半球空间内均匀分布，半球－半球反射率就是地物反照率。
定义如下：⼆、⽐辐射率⽐辐射率即物体的出射度与同温度的⿊体出射度之⽐：据基尔霍夫定律，对于不透明体有：⽅向⽐辐射率，与⽅向-半球反射率的关系：三、透射率透射率τ定义为透射能与⼊射能之⽐：⼤⽓透射率：m为⼤⽓质量，t为⼤⽓垂直光学厚度；k为衰减/消光系数，x为⼤⽓路径，kx为⼤⽓光学厚度。
地物光谱反射率分析
地物光谱反射率分析实习报告实习题目：地物光谱测定实习时间，地点：天山堂前面空地贺兰堂地信专业机房实习目的：认识地物光谱反射率的规律，分析典型地物的光谱特征使用仪器：地物光谱分析仪测量目标的基本信息：草地，裸地，水泥路，红灌丛，绿灌丛环境参数表：气温：18度实习内容，实习步骤：1. 用ASD软件打开外业测量地物光谱数据，去除十条曲线中明显异常曲线打开ASD软件→file→open→选中测得的十条曲线→打开→选择加载的十条数据→view→graph data→在空白处右击→customization dialog→axis→min/max(设置max为1)，根据图形删除其中一条或多条异常曲线（在目录中直接删除）2.对符合条件的地物光谱曲线进行处理(导出每种地物的JPG、tab 和平均值.mn数据)①加载符合条件的曲线（方法与步骤1相同）→export→分别选择jpg，设置输出路径和文件名，点击export即可②求每种地物的平均值曲线Process→statistics→选择mean→设置输出路径和文件名即可对于上述导出的平均值曲线，点击export→分别选择text格式，设置输出路径和文件名，点击export即可导出.dat文件3.处理数据①对每种地物的jpg文件，只需要分析其曲线特征（联系地物实际特性来分析其在可见光（380-760nm）和近红外（760-1500nm）之间的光谱特征）②将上述的dat文件（五个）分别用excel打开，并且计算红、绿、蓝波段的平均值，蓝光101-171，绿光171-251，红光281-341，将计算好的五组数据放入新的excel表中，并绘制折线图③将步骤2中的各种地物平均值数据在ASD中打开，方法如步骤1所示，并将其按照jpg格式导出，并对其进行分析。
反射率曲线及分析：0.65um之间，植被的反射率曲线出现了一个小波峰，由于这个波段式可见光波段，说明植物叶绿素对蓝光和红光吸收作用强，而对绿光的反射作用强，在0.7～0.8um之间出现了一个陡坡，到1.1um附近有一峰值，这是植被特有的特征。
地物的光谱特性
入射电磁波的波长 入射角的大小 地表颜色与粗糙度
2. 地物的反射光谱：地物的反射率随入 射波长变化的规律。
1) 地物反射光谱曲线：根据地物反射率 与波长之间的关系而绘成的曲线。地 物电磁波光谱特征的差异是遥感识别 地物性质的基本原理。
2) 不同地物在不同波段反射率存在差异： 雪、 沙漠、湿地、小麦的光谱曲线
2) 微波辐射比红外辐射弱得多，但技术上 可以经过处理来接收。
3) 瑞里—金斯公式
黑体辐射的微波功率与温度成正比， 与波长的平方成反比。
W( )
2kT
2
微波波段与红外波段发射率的比较：不同地 物之间微波发射率的差异比红外发射率要明显得 多，因此，在可见光和红外波段中不易识别的地 物，在微波波段中则容易识别。（表2-6）
6、地物的发射光谱
① 发射光谱：地物的发射率随波长变化的 规律。
② 发射光谱曲线：按照发射率和波长之间 的关系绘成的曲线。
③ 岩石的发射光谱分析（图2-12）
亮度温度：衡量地物辐射特征的重要指标。指等 物体的辐射功率等于某一黑体的辐射功率时， 该黑体的绝对温度即为亮度温度。 The temperature of the black body which radiates the same radiant energy as an observed object is called the brightness temperature of the object. 亮度温度与实地温度的关系：总小于实地温度。
4) 地物的光谱特性具有时间特性和空间特
性。
时间特性
空间特性
地物发射电磁波的能力以发射率作为衡量 标准；地物的发射率是以黑体辐射作为参 照标准。
典型地物反射波谱测量与特征分析
典型地物反射波谱测量与特征分析一、实验目的与要求1.实验意义：（1）对光谱测量仪器的认识：ASD野外光谱分析仪FieldSpecPro是一种测量可见光到近红外波段地物波谱的有效工具，它能够快速扫描地物，光线探头在毫秒内得到地物的单一光谱。
FieldSpec分光仪主要由附属手提电脑，观测仪器，手枪式把手，光线光学探头以及连接数据线组成。
通过连接电脑，可实时持续显示测量光谱，使得测量者可以即时获取需要的测量数据。
（2）对课堂内容的认识：地物反射光谱是指某种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到的曲线即为反射波谱特性曲线。
影响地物波谱变化的因素：太阳位置（太阳高度角和方位角）。
不同的地理位置，海拔高度不同。
时间、季节的变化。
地物本身差异、土壤含水量、植被病虫害。
2.实验目的：（1）地物波谱数据获取需要使用地面光谱仪，通过该实验学会地面光谱仪的原理与使用方法。
（2）通过对地物光谱曲线分析，比较相异与相似地物反射光谱特征。
认识并掌握典型地物反射光谱特征。
二、实验内容与方法1.实验内容（1）典型地物反射波谱测量选择典型地物类型，使用地物光谱仪，开展地物光谱测量，获得典型地物可见光近红外波段（0.4-2.5微米）的反射光谱曲线。
地物类型：植被（草地、灌丛），水体（不同水深，有无植被），土壤（裸土、有少量植被覆盖土壤），不透水地面（水泥地面、沥青路面、大理石地面）。
（2）地物波谱特征分析a)标准波谱库浏览b)波谱库创建c)高光谱地物识别●从标准波谱库选择端元进行地物识别●自定义端元进行地物识别2.实验方法（1）ASD光谱仪简介FieldSpec Pro型光谱仪是美国分析光谱设备(ASD)公司主要的野外用高光谱测量设备。
整台仪器重量7.2公斤，可以获取350~2500nm 波长范围内地物的光谱曲线，探测器包括一个用于350-1000nm的512像元NMOS硅光电二极管阵列, 以及两个用于1000-2500nm的单独的热电制冷的铟-镓-砷光电探测器。
地物的反射光谱与地物波谱特性
地物的反射光谱曲线
不同的地物在不 同波段反射率存在差 异。
右图为雪地、小
麦地的光谱曲线。
植物反射波谱特性
由于植物均进行光合 作用，因此各类绿色植物 具有很相似的反射波谱特 性： 在可见光波段 0.55μm（绿光）附近有 反射率为10%-20%的一个 波峰； 在近红外波段0.81.0μm间有一个反射的陡 坡，至1.1μm附近有一个 峰值，形成植被的独有特 征。
地物的反射光谱
物体是反射波谱限于紫外、可见光
和近红外，尤其是后两波段。
物体的反射波谱是特征主要取决于该
物体与入射辐射相互作用的波长选择，即：
对入辐射是反射、吸收和投射的选择性，其 中反射作用是主要的。
地物的反射光谱
地物的反射光谱有如下特征： （1）不同的地物在不同波段反射率存在差异 （如雪地、小麦地的光谱曲线） （2）相同地物光谱曲线有相似性，但是也存在 差异性（如患虫害的小麦与正常小麦的光谱曲线） （3）地物光谱特征具有事件性和空间性（不同 时间与空间光谱特征不同
完善等很多问题仍然缺乏一套系统的、规范的我
国典型地物的波普数据。
国外地物波谱库研究现状
美国NASA于70年代初就初步建立了地
球资源信息系统（ERSIS）。包括植被、土
壤、岩矿和水体等2000余种地物的实验室 反射波谱数据。
地物波谱仪
地物波谱仪
逐渐摆脱“看图识字”的阶段，越来越依赖于地
物波谱特性的研究和发展。
我国地物波谱特性发展现状
地物波谱特性是遥感探测的基础，遥感优
化组合的依据，是定量遥感的技术与应用发展的 先决条件，但我国在地物波谱特性研究中还存在 在很多问题，尽管我国近年引进了一大批代表国 际前沿的地物波谱测试的设备，但其辅助装置不
地物反射率问题回答
地物反射率地物反射率是指地表面对太阳辐射的反射能力，也就是太阳辐射照射到地表面后，有多少能量被反射回到大气层中。
地物反射率是遥感技术中非常重要的参数之一，它对于遥感图像的解译和应用具有重要的意义。
一、地物反射率的基本概念1.1 反射率的定义反射率（Reflectance）是指光线从介质中穿过另一个介质时发生反向传播并且不被吸收的比例。
在遥感中，反射率通常是指太阳辐射照到地表面后，被地表面反射回来的比例。
1.2 反射率的计算方法在实际应用中，我们可以通过计算不同波段下太阳辐射和地表面反射辐射之间的比值来计算出地物反射率。
具体而言，可以使用如下公式进行计算：ρλ = Lλ / Eλsinθ其中，ρλ表示波长为λ时的地物反射率；Lλ表示波长为λ时接收器接收到的光线辐亮度；Eλ表示波长为λ时太阳入射光线辐亮度；θ表示太阳入射光线与垂直于地表面的夹角。
二、地物反射率的影响因素2.1 地物本身的特性地物反射率受到地物本身特性的影响。
不同类型的地物具有不同的反射率，因此在遥感图像解译中需要考虑到这一点。
例如，植被通常具有较高的反射率，而水体则具有较低的反射率。
2.2 入射角度入射角度也会对地物反射率产生影响。
当太阳光线垂直照射时，地表面接收到的能量最大，此时地物反射率也最高；而当太阳光线偏离垂直方向时，接收到的能量减少，因此地物反射率也会相应降低。
2.3 大气层干扰大气层中存在着吸收、散射等现象，这些现象会影响到遥感图像中地物反射率的精确计算。
为了减小大气层干扰对遥感图像解译造成的影响，在遥感技术中通常采用校正方法来消除大气层干扰。
三、地物反射率的应用3.1 地物分类与识别地物反射率是遥感图像中非常重要的参数之一，它可以用于地物分类和识别。
通过分析不同类型地物的反射率特征，我们可以将遥感图像中的地物进行分类和识别。
例如，在农业生产中，可以利用遥感技术对作物进行监测和管理，以提高作物产量和质量。
3.2 地表覆盖变化监测地表覆盖变化是指地表面上不同类型地物在时间和空间上的分布变化。
(完整版)植物反射波谱特征
健康的绿色植被的光谱反射特征地面植物具有明显的光谱反射特征，不同于土壤、水体和其他的典型地物，植被对电磁波的响应是由其化学特征和形态学特征决定的，这种特征与植被的发育、健康状况以及生长条件密切相关。
在可见光波段内，各种色素是支配植物光谱响应的主要因素，其中叶绿素所起的作用最为重要。
健康的绿色植被，其光谱反射曲线几乎总是呈现“峰和谷”的图形，可见光谱内的谷是由植物叶子内的色素引起的。
例如叶绿素强烈吸收波谱段中心约0.45um和0.67um（常称这个谱带为叶绿素吸收带）的能量。
植物叶子强烈吸收蓝区和红区的能量，而强烈反射绿区能量，因此肉眼觉得健康的植被呈绿色。
除此之外，叶红素和叶黄素在0.45um（蓝色）附近有一个吸收带，但是由于叶绿素的吸收带也在这个区域内，所以这两种黄色色素光谱响应模式中起主导作用。
如果植物受到某种形式的抑制而中断了正常的生长发育，它会减少甚至停止叶绿素的产生。
这将导致叶绿素的蓝区和红区吸收带减弱，常使红波段反射率增强，以至于我们可以看到植物变黄（绿色和红色合成）。
从可见光区到大约0.7um的近红外光谱区，可看到健康植被的反射率急剧上升。
在0.7-1.3um区间，植物的反射率主要来自植物叶子内部结构。
健康绿色植物在0.7-1.3um间，的光谱特征的反射率高达（45%-50%），透过率高达（45%-50%），吸收率低至（<5%）。
植物叶子一般可反射入射能量的40%-50%，其余能量大部分透射过去，因为在这一光谱区植物叶子对入射能量的吸收最少（一般少于5%）。
在光谱的近红外波段，植被的光谱特性主要受植物叶子内部构造的控制。
在可见光波段与近红外波段之间，即大约0.76um附近，反射率急剧上升，形成“红边”现象，这是植物曲线的最为明显的特征，是研究的重点光谱区域。
许多种类的植物在可见光波段差异小，但近红外波段的反射率差异明显。
同时，与单片叶子相比，多片叶子能够在光谱的近红外波段产生更高的反射率（高达85%），这是因为附加反射率的原因，因为辐射能量透过最上层的叶子后，将被第二层的叶子反射，结果在形式上增强了第一层叶子的反射能量。
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图 气态H2O的3个基频振动模式
图 H2O的3个基频振动模式
图 液态H2O的3个基频振动模式
H2O
成因 υ υ υ
2 1 3
气态 2.74 2.66
3
液态 3.05 2.87 1.93
固态 3.17 2.96 2.02
+υ
1.875
υ 1+υ
3
1.94
2υ
3 3
1.38 1.14
1.45 1.21
图 光谱线型及位置的变化与水分子倍频2ν3和合频ν3十ν2有关。
2、研究地物波谱特性意义
(1) 遥感器的波段选择、定标、校验和评价
遥感器的最佳波段选择是地物波谱研究中的最基本的任务，是遥感器设计成功与否的关 键之一；详细的地物波谱信息及相关的地面周围环境实况资源可直接用作遥感器设计依据， 1 植被叶绿素吸收 250 0.620-0.670(红) 通过在规范化的地物波谱工作配合下的模拟试验及结果分析，就可以得到所要求的各种设 计参数；已研制成功的遥感器或其模拟样机的性能是否改变，应用效果如何的校验和评价 2 云和植被覆盖变换 250 0.841-0.876 也离不开准确详细的地物波谱数据。 (2) 建立地物波谱与遥感数据的关系 3 500 0.459-0.479（蓝） 土壤植被差异 对遥感数据和地物波谱数据定量化相关关系的研究，有助于建立遥感图像判读标志及波 谱数据和图像的色度学关系，并为计算机处理和分析提供方法和依据。 4 500 0.545-0.565（绿） 绿色植被 (3) 相关信息和波谱数据关系的研究，扩大应用范围 地物波谱数据和气象资料、生物学参量、岩石的矿物成分、土壤水分、人工目标等关系 5 500 1.230-0-1.250 叶面/树冠差异 的研究深入，探索地物波谱特性及遥感应用研究的新领域 (4) 建立地物波谱应用模式 6 500 1.628-1.652 雪/云差异 根据地物的波谱特性，研究分析地物的性质、状况和属性是遥感地物波谱研究的宗旨； 有效地分析和识别地物，区别目标和背景的特征，发展地物和波谱分析模型。 7 陆地和云的性质 500 2.105-2.155 （5）不同波谱段的地物波谱特性的综合研究 由地物波谱特性可知，不同的波段内，地物波谱将显示不同的特性。开展可见－近红 外－中红外－热红外波段以及微波区的综合研究，从而拓宽和加深不同平台遥感信息复合 的研究及应用。
主动遥感系统中的微波雷达、搜集的 信息是地物反射及散射特性的反映。 图．根据波段把遥感划分为3种类型
图 物质的内部状态原理图
液态水分子由3个原子组成，它有3个简正频率 ν1，ν2和ν3，对应3个波长： λ1＝3．106μm——对称的O-H基伸缩运动； λ2＝6.08μm——H-O-H键的弯折运动； λ3＝2．903μm——非对称的O-H伸缩运动， 它们都是基频模式。最低阶的泛音(倍频)是2ν1， 2ν2、和2ν3，相应波长则为λ1/2，λ2／2和λ3／2。 组合谐音（合频）的一个例子是： ν＝ν3十ν2，其波长为： 1/λ = 1/λ2 + 1/λ3，→ λ=1.87μm 或者v’＝2v1十ν3，λ’＝ 0．962μm。
各种物体由于化学组分、物质结构 及表面状态以及时间、空间环境的不 同差别，它们对电磁辐射的反射、吸 收、透射的能力是不相同的，即使同 一个物体，它对各种波长的电磁辐射 的响应也有很大差别。也就是各种物 体有自己独特的电磁辐射特性，包括 反射光谱特性、发射光谱特性及散射 特性等。
被动遥感系统的传感器，搜集的正 是地球表面物体 ,对太阳辐射的反射信 息和物体自身发射的电磁辐射(即热辐 射)信息；
L0
L0
0
rλ 通常又称为光谱反射比(率)或光谱反射亮度系数，它只是波长的函数，能够客 观地反映物体的固有反射性质。
反射率（反射比）- Reflectance
表面的反射波强度与入射波强度之比。即由反射引起的出射度与入射到表面的 辐照度之比。不同材料表面具有不同的反射率，同一材料对于不同波长，其反射率 也不同，称之为“选择性”反射。 反射率数值还与物体表面状况，以及其周围的介质和入射角有关。对于特定表 面，常称“反射比”。在给定波长处的单色光的反射率，称为光谱反射率。遥感影 像分析的根据就是：不同地物在不同波段具有不同的反射率，用同一地区不同谱段 的影象进行比较可提高判别精度。 反照率（半球反射比）- Albedo 从反射体表面，特别是天体表面向各个方向反射的全部光通量占入射总光通量 的百分比，或指一颗行星或卫星反射的光通量与其接受的光通量之比，均表示物体 在2π空间的反射通量(或辐射出射度)与入射通量(或辐照度)之比。例如，地球的反照 率是34%。
2
l
4h
sin
瑞利提出，当Δ φ <π /2时，表面为光滑面的判别准则，即：
h
8 sin
随着微波技术的发展，皮克、奥利弗 修改瑞利判 据，使之适合中等粗糙度的表面，以确定中等粗糙 面h值的上、下限。其平滑准则为：
h
25sin
式中∠γ 也即是雷达天线发射电磁辐射的俯角。 在微波遥感中，h和λ 采用相同的长度单位。反射面 类型的划分，在微波遥感中十分重要。
i i i r r
Li i , i , r , r L p i , i , r , r
—目标的双向反射比因子； L , , , —目标反射的辐亮度，w.m-2.sr-1； L , , , — 完全反射漫射体反射的辐亮度 ，w.m-2.sr-1 实际测量中，野外波谱仪器输出的信 号值与入射辐亮值成线形关系，一般直接 采用仪器输出值 R i ,i , r , r 计算，同时采用 工作标准代替全反射漫射体，计算时应修 正工作标准的影响。
式中dL(θ r，φ r )是观测方向的物体表面反 射辐射亮度，dEi(θ i，φ i)是入射到物体表面的辐 照度，θ r，φ r表示反射方向的角度，θ i，φ i 表 示入射方向的角度。双向反射率分布函数f的单位是 球面度-1。图示出表面反射的几何参量。在入射方 向，辐照度与辐射亮度的关系为：
dEi i , i Li i , i cosi di
80 70 60 50
reflectance(%)
40 30 20 10 0 400
800
1200
1600 wavelenth(nm)
2000
2400
soil
water
rock
canopy
4、反射面类型
通常物体的表面分为光滑面与粗糙面两大类。然而，说一个表面的光滑与粗糙并非是绝对的 ，它是相对于入射电磁辐射的波长而定的。例如，一个对于可见光是粗糙的表面，对于微波辐射 则可能是光滑面。 1．判别表面光滑度的准则 如图，设波长为λ 的电磁辐射投射到一个凹凸不平的表面，表面起伏的平均高差为h，投射的 掠角为γ (即入射角的余角)，入射辐射两射线的波程差Δ R=2hsinγ ，其位相差为：
图 朗伯定理的几何关系
理想漫反射面(朗伯面)的反射辐射亮度与观测方向无关，与照射辐射的入射方向亦无关 ， 对于朗伯面面言，其双向反射率分布函数是一个常数，即：
f Lr 常数 Ei
朗伯面的反射亮度在空间的分布与几何位置无关。 可计算出单位面积辐射源向2π空间辐射 的总出射率为：
M dM L cos d L
dL r , r cos r dr Li i , i cos i di
2． 双向反射率(r双)
r双＝
f i , i ; r , r cos r dr
r双无量纲。由式(3．1．3)可知，双向反射率与测量 条件直接有关。测量值受“照射源一目标物一测量仪器 ”之间相对位置的影响，而不能精确地反映目标物的固 有反射特性。以至在不同测量条件下取得的双向反射率 值，难以进行比较。 图 双向反射率
1.52 1.25
υ 1+υ 2+υ 3υ
3
0.91
0.98
1.02
（水汽红外透过率光谱）
（液态水红外透过率光谱）
在土壤、矿物、岩石的光谱上，只要含水， 就有两个吸收带，一个在1.45μm附近(倍频 2ν3)，另一个在1．9μm附近(组合合频ν3十 ν2）。这两个带的有无，常用作含水分与否 的诊断依据。如果这两个带很狭窄，说明水 分子占据确切有序的位置；反之则说明水分 子杂乱无序。谱带的确切位置和形状反映了 水分子与无机物的特定关系。图 以不同含 水材料的光谱说明了这一效应。谐音（倍频） 2ν3和组合谐音（合频）ν3十ν2以及谱形、 位置的变化均在图中清晰可见。
3. 双向反射比因子（BRF）。
在野外环境中，难以测量BRDF，一般测 量目标的双向反射比因子（ BRF）。它是 通过测量在相同的照射和观测条件下目标 反射的辐亮度和全反射漫射体反射的辐亮 度，然后求比值得到的。
R i , i , r , r
R i , i , r , r
《定量遥感》课程讲座-5 ----地物反射辐射
谢 东 海 首都师范大学 资源环境与旅游学院 2013年10月16日
内 容
引 言 基本概念
水体的光谱特性
植物的光谱特性 土壤的光谱特性 岩石矿物的光谱特性 Fra bibliotek工目标的光谱特性
地物光谱特性的影响因素
地物光谱观测技术与分析方法
图 表面光滑度的几何关系
2．镜面 满足于瑞利准则的表面，定义为光滑面，也称为 镜面。镜面反射的特点，是反射能量集中分布在反射 角θr等于入射角θi的方向上。 3．漫反射面 不满足瑞利准则的表面，定义为粗糙面，它也是 漫反射面。漫反射面的辐射亮度是一个常数，即是在 入射辐照度不变的情况下，漫反射面的反射亮度与观 测的角度无关。理想的漫反射面(体)称为朗伯面(体)， 它满足朗伯定理： B B0 cos 式中B(θ)为偏离表面法线θ角的辐射亮度，Bo是表面法线方向的辐射亮度。图 中Rp在p点所观测 的面辐射源s的辐射亮度，等于面源s’垂直于轴向的投影s面的辐射亮度。太阳可以看成是朗伯辐 射体，它的表面近似于朗伯面。