第二章：地物光谱特征与遥感数字图像信息提取
1.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。
2.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。
3.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。
4.地物发射电磁辐射能力以发射率为基准，地物发射率以发射光谱为基准
5.根据发射率与波长的关系，将地物分为三种类型
1.黑体：发射率＝1，即黑体发射率对所有波长都是一个常熟
2.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
3.选择性辐射体，其发射率小于1，发射率随波长变化。
6.岩石的反射光谱特性。
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。
7.土壤的光谱特性
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（1.4/1.9/2.7um吸收带）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（影响最大是在0.6-0.8吸收带）
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：
1.一是影响土壤持水能力，进而影响土壤光谱反射率
2.二是土壤颗粒大小本身也对土壤的反射率有很大影响。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，光谱反射值是两者的加权平均。植被覆盖度大于70%时，基本上表现为植被的光谱特征。
8.水体的反射光谱特性
水体的光谱特征主要是由水本身的物质组成决定，同时又受到各种水体状态的影响。
水体的反射光谱特性概括起来有以下特点：
(1) 水体的反射光谱的贡献主要由水的表面反射、水体底部物质的反射和水中悬浮物质决定的。
(2) 水体的吸收和透射特性不仅与水体本身的性质有关，而且还明显地受到水中各种类型和大小的物质——有机物和无机物的影响。
(3) 水体在近红外和中红外波段几乎吸收了其全部的能量，即纯净的自然水体在近红外波段更近似于一个“黑体”。因此，在1. 1〜2. 5um波段，较纯净的自然水体的反射率很低，几乎趋近于零。
9.植被的反射光谱特征
1.健康植物的波谱曲线有明显的特点
在可见光的0.55 um附近有一个反射率为10%〜20%的小反射峰。
在0.45 um和0.65 um附近有两个明显的吸收谷。在0.7〜0.8um 是一个陡坡，反
