植被光譜

在光譜的近紅外波段，植被的光譜特性主要受植物葉子內(nèi)部構(gòu)造的

控制。健康綠色植物在近紅外波段的光譜特征是反射率高（45%-50%），透過率高（45%-50%），吸收率低（<5%）。在可見光波段與近紅外波段之間，即大約0.76μm附近，反射率急劇上升，形成“紅邊”現(xiàn)象，這是植物曲線的最為明顯的特征，是研究的重點(diǎn)光譜區(qū)域。許多種類的植物在可見光波段差異小，但近紅外波段的反射率差異明顯。同時(shí)，與單片葉子相比，多片葉子能夠在光譜的近紅外波段產(chǎn)生更高的反射率（高達(dá)85%），這是因?yàn)楦郊臃瓷渎实脑?，因?yàn)檩椛淠芰客高^最上層的葉子后，將被第二層的葉子反射，結(jié)果在形式上增強(qiáng)了第一層葉子的反射能量。

在光譜的中紅外階段，綠色植物的光譜響應(yīng)主要被1.4μm、1.9μm和2.7μm附近的水的強(qiáng)烈吸收帶所支配。2.7μm處的水吸收帶是一個(gè)主要的吸收帶，它表示水分子的基本振動(dòng)吸收帶。1.9μm，1.1μm，0.96μm處的水吸收帶均為倍頻和合頻帶，故強(qiáng)度比誰的基本吸收帶弱，而且是依次減弱的。1.4μm和1.9μm處的這兩個(gè)吸收帶是影響葉子的中紅外波段光譜響應(yīng)的主要譜帶。1.1μm和0.96μm處的水吸收帶對(duì)葉子的反射率影響也很大，特別是在多層葉片的情況下。研究表明，植物對(duì)入射陽光中的紅外波段能量的吸收程度是葉子中總水分含量的函數(shù)，即是葉子水分百分含量和葉子厚度的函數(shù)。隨著葉子水分減少，植物中紅外波段的反射率明顯增大（Philip et al. ,1978）2100433B

地面植物具有明顯的光譜反射特征，不同于土壤、水體和其他的典型地物，植被對(duì)電磁波的響應(yīng)是由其化學(xué)特征和形態(tài)學(xué)特征決定的，這種特征與植被的發(fā)育、健康狀況以及生長(zhǎng)條件密切相關(guān)。

在可見光波段內(nèi)，各種色素是支配植物光譜響應(yīng)的主要因素，其中葉綠素所起的作用最為重要。在中心波長(zhǎng)分別為0.45μm（藍(lán)色）和0.65μm（紅色）的兩個(gè)譜帶內(nèi)，葉綠素吸收大部分的攝入能量，在這兩個(gè)葉綠素吸收帶間，由于吸收作用較小，在0.54μm（綠色）附近行程一個(gè)反射峰，因此許多植物看起來是綠色的。除此之外，葉紅素和葉黃素在0.45μm（藍(lán)色）附近有一個(gè)吸收帶，但是由于葉綠素的吸收帶也在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，所以這兩種黃色色素光譜響應(yīng)模式中起主導(dǎo)作用。

在遙感應(yīng)用領(lǐng)域，植被指數(shù)已廣泛用來定性和定量評(píng)價(jià)植被覆蓋及其生長(zhǎng)活力。由于植被光譜表現(xiàn)為植被、土壤亮度、環(huán)境影響、陰影、土壤顏色和濕度復(fù)雜混合反應(yīng)，而且受大氣空間—時(shí)相變化的影響，因此植被指數(shù)沒有一個(gè)普遍的值，其研究經(jīng)常表明不同的結(jié)果。該指數(shù)隨生物量的增加而迅速增大。比值植被指數(shù)又稱為綠度，為二通道反射率之比，能較好地反映植被覆蓋度和生長(zhǎng)狀況的差異，特別適用于植被生長(zhǎng)旺盛、具有高覆蓋度的植被監(jiān)測(cè)。歸一化植被指數(shù)為兩個(gè)通道反射率之差除以它們的和。在植被處于中、低覆蓋度時(shí)，該指數(shù)隨覆蓋度的增加而迅速增大，當(dāng)達(dá)到一定覆蓋度后增長(zhǎng)緩慢，所以適用于植被早、中期生長(zhǎng)階段的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。藍(lán)光、紅光和近紅外通道的組合可大大消除大氣中氣溶膠對(duì)植被指數(shù)的干擾，所組成的抗大氣植被指數(shù)可大大提高植被長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)和作物估產(chǎn)精度。