地物的光譜特征是高光譜識別地物或檢測特征的基礎(chǔ)，其研究和意義在高光譜檢測當中具有重要地位。同樣，要檢測農(nóng)作物的生長狀況或者其他特性，需要知道相應農(nóng)作物的光譜特征。

對于健康的綠色植物而言，其光譜曲線主要有一下四個特征：①在可見光波段（0.4~0.76 um）的反射率較大，在0.33~0.45 um和0.67 um處的藍、紅光呈低谷。其原因是植物頁面反射的主要因素是葉綠素，而葉綠素對藍光和和紅光強吸收且反射率非常低。同時葉綠素對綠光（0.52 um~ 0.6 um）有一個弱的反射，所以光譜曲線會出現(xiàn)一個小的局部峰值。②在近紅外波段（0.68~0.75），植物葉面的反射率急劇增加，所以對應的光譜曲線在近紅外波段出現(xiàn)一個陡坡。同時，不同的植物的光譜位置和斜率基本保持一致。③植物在0.75 um~1.3 um保持較高的反射率。其主要原因是此時葉面光譜反射特征主要受細胞結(jié)構(gòu)和葉冠結(jié)構(gòu)控制，由于光在葉內(nèi)反射，所以反射率非常高。同時，一般在0.95 um ~ 1.185 um處有一個典型的吸收峰存在，這是由于植被體內(nèi)水的吸收和冠層結(jié)構(gòu)引起。④在1.3 um附近，植物的反射率快速下降，并且在1.3 um~ 2.5 um范圍內(nèi)保持較低的水平。其中，在1.19 um、1.4 um、1.9 um附近可以明顯看到反射率低估，出現(xiàn)了明顯的睡吸收帶，且跌落程度主要取決于水的含量。圖2為典型的植被光譜特征曲線。

圖典型的植被光譜曲線

隨著植被光譜特性的不斷深入，根據(jù)大部分植物的光譜特征，近年來逐漸形成了如下九個植被光譜的特征參數(shù)：

紅邊（RE），紅邊是植被在0.67 um ~0.74 um 反射率最高最快的點，是綠色植被最顯著的標志。紅邊一般用位置和斜率兩個參數(shù)來描述。一階導數(shù)最大的位置即為紅邊的位置，紅邊的斜率與植被的覆蓋度、葉面積指數(shù)等參數(shù)有關(guān)，覆蓋度越高，葉綠素的含量越高，紅邊斜率越大。

藍邊（BE），藍邊是指藍色光在0.49~0.53 um之間一階段數(shù)最大值的位置。黃邊（YE），黃邊是指黃色光在0.55~0.58 um之間一階段數(shù)最小值的位置。

歸一化差異植被指數(shù)（NDVI）。NDVI是指兩種不同波段范圍內(nèi)植被的關(guān)鋪反射率差值與其和值的比值，或者是多波段上的光譜反射率的加權(quán)差值與加權(quán)累計之間的比值。

植被葉面積指數(shù)（LAl），是指單位面積內(nèi)植被所有葉面積的綜合除以單位面積。是植被冠層結(jié)構(gòu)的一個重要指標。

紅邊一階段數(shù)最大值（DRE），對植被的葉面指數(shù)反映極為敏感，與綠色植被的覆蓋度有非常緊密的線性關(guān)系。

葉面葉綠素指數(shù)（LC?。?，LC！對葉綠素很敏感，但對于葉面積散射和葉面內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化并不敏感，所以LC！最適用于高葉綠素的區(qū)域。

葉面水含量指數(shù)（WIl）。WI是比較0.97 um水吸收波段和0.90 um的反射率相對而定的參數(shù)。

歸一化差異水體指數(shù)（NDW）。反映植被葉面水含量的參數(shù)，是根據(jù)1.24 um水吸收波頓和0.86um的反射率相對而定的參數(shù)，它隨著綠色植被葉面水含量的增加而增加。

如上列出了評價光譜特性的常用指標，這些指標往往受到多個因素的影響，這些因素主要包括三個方面。第一，不同植被種類間的光譜特征差異，具體而言就是不同的植被具有不同的光譜曲線；第二，季度變化對植被光譜特性的影響，具體而言，同一種植被的生長隨著季節(jié)發(fā)生周期性的而變化，其對應的光譜曲線也會發(fā)生相應的變化；第三，水分對光譜特性的影響，具體而言，在紅外和短波紅外波段的吸收分是由大氣中的水蒸氣和植被體內(nèi)的水分決定的，植被水分的變化會其光譜形態(tài)發(fā)生變化，整體而言，隨著植被體內(nèi)的水分增加，反射率會下降。

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