水体反射光谱特征及其影响因素_水体光谱曲线

写在前面：在最近的一门专业课上，老师布置了一道关于水体光谱反射特征及其影响因素的题目。兴趣使然，查询相关资料，整理如下，与分享大家，还请多多指教！
正文：
任何物体本身都具有发射、吸收和反射电磁波的能力，这是物体的基本特征。水体当然也不例外！本文将以水体的反射波谱特性为切入点，分享水体的光谱特征及影响因素！

首先，我们来了解太阳辐射（光）与水体发生的光学作用（反射/透射）。我们知道水体的反射辐射源是太阳，太阳辐射到达水面后，一部分被水面直接反射回空中形成水面反射光，强度与水面状况有关（一般仅占入射光的3.5%左右），其余光透射进入水中，大部分被水吸收，部分被水中悬浮泥沙和有机物散射，构成水中散光，其中返回水面的部分称为后向散射光。部分透过水层，到达水底再反射，构成水体反射光，这部分光与后向散射光一起组成水中光，回到水面再折向空，透过大气被传感器所接收！（如下图）

影响水体反射光谱特征的主要因素是水体自身的光学性质和水的状态。清水的反射主要在蓝绿波段（主要与水的化学成分：水分子/氢离子/氢氧根有关），在其他波段吸收都很强，特别是近红外波段，吸收更强！所以，水体的图像特征都表现为深色调，与周围地物相比色调反差大，且这种特性不随时相与区域而变化。

水的状态是指水中所含有机、无机悬浮物的浓度，类型，粒度大小。在自然状态下不存在纯净的水体，各种悬浮的杂质对入射光有明显的吸收和散射作用。泥沙是水体悬浮物中的一种重要物质，它造成水的浑浊，提高了可见光区的反射率，提高的幅度随悬浮泥沙的浓度和粒径的增大而增大，并使最高反射率从蓝绿光向红光和近红外区移动。当泥沙浓度达到一定时，反射率基本稳定，达到饱和状态。（如下图）
另外，水体富营养化也在很大程度上影响着水体光谱曲线变化。比如水中氮磷等成分的增加，导致藻类植物疯狂生长，水体叶绿素浓度增加，水体光谱曲线也随之发生变化（如下图）。