植被遥感光谱分析 课件

植被遥感调查
植被调查是遥感的重要应用领域。
以确定植被的分布、类型、长势为主。
植被判读的原理是植物的光谱特性。
不同的植物由于结构和叶绿素含量不同，具有不同的光 谱特征，特别是近红外波段有较大的差别。
利用植物的物候差异也可区分植物类型，如冬季落叶树 和常绿树很好区别。
利用植物的生态条件区别植物类型。如地形上的阴坡和 阳坡，不同高度的地形部位，都分布着不同的植物类型
4.在高分辨率的遥感影像上，根据植被顶部及部 分侧面形状、阴影、群落结构等区分植被类型
（1）针叶林（云杉林、松树林）
在比例尺为 1:10000 ～1:15000 的像片上，针叶 林一般是 深灰色颗粒状图型 ，随比例尺进一步小 ，表现为暗色调均匀的细粒状影纹。在比例尺大 于1:10000 的像片上，可以判读其树冠形态、特征 ，多数针叶林的树 呈圆锥形或椭圆形 。 （云杉、 松树）
叶子在 1.45μm， 1.95μm和 2.6～ 2.7μm处各有一个吸收 谷，这主要有由叶子的细胞液、细胞膜及吸收水分所形成。
植物叶子含水量的增加，将使整个光谱反射率降低，反射 光谱曲线的波状形态变得更为明显，特别是在近红外波段， 几个谷更为突出。
水分含量对植被反射率的影响（以木兰为例）
Jensen, 2000
在可见光范围内，其反射峰值落在相应的波长范围内。
不同生长状态 橡树叶子的反
射特性
Jensen, 2000
1 a
3 2
不同橡树叶子的反射特性
a.
b. 4
45
e 40
c
n
a t
35
c
e
l f
30
e
R 25
t
n
e 20
c
r
e 15
P
10
5
d. 0
Bule (0.4-50.52 ? m)
c.
Gerenelaf Yelol w Redor/ange Borwn
卫星图像的植被判读
卫星图像上，植被是群体的特征，不能反映个 体的形态，只能判读出植被的类型、生长状况 、分布范围。
植被类型的判读要依据纹理结构和色调，并要 有该地植物群落组成和植被分类图等资料，要 经过实地调查和验证。
植被的判读一般要用多波段合成的图像，如标 准假彩色合成图像。在该图像上植被为红色。
（2）阔叶林（山杨、白桦）
其影像色调比针叶林浅，一般呈灰色和浅灰色 颗粒状或粗圆粒状图型，在秋季像片上，不同树种 的树冠颜色有较大差异，因而形成色调混杂的影像 ，山杨多呈白色，白桦呈浅灰色，树冠呈倒卵形。 （3）针阔叶混交林
兼具上述两者的特征，针叶林呈深灰色的细颗 粒状，而阔叶林呈浅灰色，颗粒较粗，两者交错混 生，有的林斑以针叶林为主，阔叶林为副，有的则 反之。
受病虫害的植物，结构和叶绿素含量发生很大的变化， 尤其是近红外波段与健康植物区别最为明显。 作物的长势主要用植被指数来监测。
植被指数可用来建立农作物的估产模型。
一、植物的光谱特征
1、在可见光的 0.55μm附近有一个反射率为 10％～20 ％的小反射峰，在 0.45μm和0.65μm附近有两个明 显的吸收谷。
4、植物覆盖度
植物覆盖程度越大，光谱特征形态受背景下垫面影响愈小。 叶面指数——植物所有叶子的累加面积总和与覆盖地面面积 之比。
三、主要植被类型的影像特征
航空像片的植被判读
判读标志为：色调 /色彩和纹理结构。 纹理结构：细小地物在影像上构成的组合图案。 地物的性质不同，组合图案也不同，以此来判读地 物群体的性质。 以判读植物群落为主。 植被的判读一般要用多波段合成的图像，如标准 假彩色合成图像。在该图像上植被为红色。
G reen (0.5-20.60 ?m)
Red (0.6-30.69 ?m)
1 2 3 4
NeaIrn-rfared (070. -0.92 ?m)
Jensen, 2000
2、叶子的组织构造 绿色植物的叶子是由上表皮、叶绿素颗粒组成的栅栏组织和
多孔薄壁细胞组织（海绵组织）构成。 叶绿色对紫外线和紫色光的吸收率极高，对蓝色光和红色光也
强吸收，以进行光合作用。对绿色光部分则部分吸收，部分反射 ，所以叶子呈绿色，并形成在0.55μm附近的一个小反射峰值，而 在0.33～0.45μm 及0.65μm 附近有两个吸收谷。
叶子的多孔薄壁细胞组织（海绵组织）对0.8～1.3μm的近红外 光强烈地反射，形成光谱曲线上的最高峰区。
3、叶子的含水量

1. 不同植物由于叶子组织结构不同和所含色素不同，具有 不同的光谱特征
2. 利用植被的物候期差异来区分植被
①冬季多数植物凋零 —— 长年常绿植被； ②同种植被在不同季节的波谱特征差异； ③不同植物生长期的不同，光谱特征也有差异；
3. 根据植被生态条件的不同区分植物即植被的所谓综合地理环 境（温度、水分、土壤类型、地形地貌等）
2、在 0.7～0.8μm是一个陡坡，反射率急剧增高，在 近红外波段 0.8～1.3μm之间形成一个高的，反射率 可达40％或更大的反射峰。
3、在 1.45μm，1.95μm和2.6～2.7μm处有三个吸收谷 。
二、影响植物光谱的因素 1、叶绿素 植物叶子中含有多种色素，如叶青素、叶红素、叶绿素等。
①比如：（我国北方山坡的阴阳面差异性）
山地阴坡——易生长适应温度变化不大、湿度较 大的环境的植物；
山地阳坡——易生长适应温度变化大、湿度要求 不高环境的植物；
例如：华北山地 阴坡——多为乔木 阳坡——灌木 山脊较缓的地带——草本植物
② 同一地理环境植被的垂直分带性 （以山西省太原以南地区植物的垂直分带性为例）
（4）灌丛 多呈密集的细粒状结构，色调浅灰，因其覆盖度比
森林低，又有植株的阴影，故多呈均匀的浅色或灰色色调。
（5）草本植被 主要根据影像色调和生态环境判读草本植物
被，其色调一般为均匀的灰白和浅灰色。按生态 条件的不同，可分为草原、草甸、沼泽三大类草 本类型。水分条件好的草原，植被茂密，色调较 深一些，而荒漠化草原植被较稀疏，表土裸露或 盐渍化，色调浅，或呈花斑状图型。草甸群落色 调较暗且均匀，多分布在水分较丰富的沟漠滩及 低地地带。沼泽群落分布在多水的封闭洼地或湖 泊地区，形成暗色云块或“墨水迹”状图型。
四、污染植物反射光谱特征分析
植物在生长过程中受到某种物质污染后， 内部结构、叶绿素和水分含量 就会发生不同程度 的变化，其反射光谱特性也随之变化，污染越严 重变化越大。