遥感基础知识1_水体遥感反射率范围

1.地物波谱特征
在可见光（380-750nm）和近红外波段(850-880nm)，地表物体自身的辐射几乎为0.

地物发出的波谱主要以反射太阳辐射为主。

太阳辐射达到地面后，物体除了反射作用外，还有对电磁辐射的吸收作用：
到达地面的太阳辐射能量 = 反射能量 + 吸收能量 + 透射能量

一般而言，绝大多数物体对可见光都不具备透射能力，而有些物体如水，对一定波长的电磁波透射能力较强，特别是对450-560nm的蓝绿波段，一般水体的透射深度可达10-20m，清澈水体可达100m的深度。

水体光谱曲线

图片来源：https://www.docin.com/p-709687900.html

1）水体反射率较低，小于10%，远低于大多数的其他地物。
2）水体在蓝绿波段具有较强的反射，在其他可见光波段吸收都很强。
3）纯净水在蓝光波段（450-510nm）最高，随波长增加，反射率降低。在近红外波段反射率为0.
4）含叶绿素的清水反射率峰值在绿光波段（530-590nm），水中叶绿素越多，峰值越高。

2.遥感数据的特征
（1）空间分辨率
遥感图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小。
（2）光谱分辨率
黑体辐射：任何物体都具有不断辐射、吸收、反射电磁波的性质。辐射出去的电磁波在各个波段是不同的，也就是具有一定的谱分布。这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关，因而被称之为热辐射。为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规律，物理学家们定义了一种理想物体——黑体(black body)，以此作为热辐射研究的标准物体。（来源百度百科）

普朗克黑体辐射定量：在任意温度T下，从一个黑体中发射出的电磁辐射的辐射率与频率彼此之间的关系。
电磁波波长与频率的关系：波长=光速/频率。

大气窗口：电磁波通过大气层较少被反射、吸收和散射的波段（也就是透射率比较高的波段），称为是大气窗口。大气窗口是太阳光透过大气层透过率较高的光谱波段。

可见光：380-750nm
近红外：850-880nm
中红外：1570-1650nm
热红外：3-1000um
微波：1mm-1m

光谱分辨率：传感器在接收目标辐射的光谱时能分辨的最小波长间隔。间隔越小，分辨率越高。

（3）时间分辨率
时间分辨率：对同一目标进行重复探测时，相邻两次探测的时间间隔，也就是我们常说的重访周期。

（4）辐射分辨率
地物在图像上被识别的原则：1）地物本身有充足的对比度；2）地物的对比度可以被传感器识别。

辐射分辨率：传感器在接收光谱信号时，能够分辨的最小辐射差。也就是遥感器对光谱信号强弱的敏感程度、区分能力。遥感器感测元件在接收光谱信号时能够分辨的最小辐射差。一般用灰度的分数级（即量化级数）来表示。

量化级数：最大和最小亮度值之间的分级数目。

以landsat系列举例：
landsat/MSS——6bits（0~63）
landsat/TM——8bits（0-255）
landsat/OLI——12bits
landsat/OLI-2——14bits

3.水体光谱特征
太阳光照射到水面，少部分（约占3.5%）被水面反射回空中，大部分入射到水体。入射到水体的光，又大部分被水体吸收，部分被水中的悬浮物（泥沙、有机质等）反射，少部分投射到水底，被水底吸收和反射，部分返回水面，折回到空中。因此遥感器所接收到的辐射就包括水面反射光、悬浮物反射光、水底反射光和天空反射光。由于不同水体的水面性质、水体中悬浮物的性质和含量、水深和水底特性等不同，从而形成传感器上接收到的反射光谱特征存在差异，为遥感探测水体提供基础。

水体界限的确定：
在可见光范围内，水体的反射率总体上比较低，不超过10%，一般为4%-5%，并随着波长的增大逐渐降低，到0.6µm处约2%-3%，过了0.75µm，水体几乎成为全吸收。因此，在近红外的遥感影响上，清澈的水体成黑色。为区分水陆界线，确定地面上有无水体覆盖，应选择近红外波段的影像。必须指出，水体在微波1mm-30cm范围内的发射率较低，约为0.4%。平坦的水面，后向散射微弱，因此测试雷达影响上，水体成黑色。故用雷达影像来确定洪水淹没的范围也是有效的水段。