植被的光谱特性是什么？植被的光谱特性介绍

地物的光谱特征是高光谱识别地物或检测特征的基础，其研究和意义在高光谱检测当中具有重要地位。同样，要检测农作物的生长状况或者其他特性，需要知道相应农作物的光谱特征。

对于健康的绿色植物而言，其光谱曲线主要有一下四个特征：①在可见光波段（0.4~0.76 um）的反射率较大，在0.33~0.45 um和0.67 um处的蓝、红光呈低谷。其原因是植物页面反射的主要因素是叶绿素，而叶绿素对蓝光和和红光强吸收且反射率非常低。同时叶绿素对绿光（0.52 um~ 0.6 um）有一个弱的反射，所以光谱曲线会出现一个小的局部峰值。②在近红外波段（0.68~0.75），植物叶面的反射率急剧增加，所以对应的光谱曲线在近红外波段出现一个陡坡。同时，不同的植物的光谱位置和斜率基本保持一致。③植物在0.75 um~1.3 um保持较高的反射率。其主要原因是此时叶面光谱反射特征主要受细胞结构和叶冠结构控制，由于光在叶内反射，所以反射率非常高。同时，一般在0.95 um ~ 1.185 um处有一个典型的吸收峰存在，这是由于植被体内水的吸收和冠层结构引起。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范围内保持较低的水平。其中，在1.19 um、1.4 um、1.9 um附近可以明显看到反射率低估，出现了明显的睡吸收带，且跌落程度主要取决于水的含量。图2为典型的植被光谱特征曲线。

图典型的植被光谱曲线

随着植被光谱特性的不断深入，根据大部分植物的光谱特征，近年来逐渐形成了如下九个植被光谱的特征参数：

红边（RE），红边是植被在0.67 um ~0.74 um 反射率最高最快的点，是绿色植被最显著的标志。红边一般用位置和斜率两个参数来描述。一阶导数最大的位置即为红边的位置，红边的斜率与植被的覆盖度、叶面积指数等参数有关，覆盖度越高，叶绿素的含量越高，红边斜率越大。

蓝边（BE），蓝边是指蓝色光在0.49~0.53 um之间一阶段数最大值的位置。黄边（YE），黄边是指黄色光在0.55~0.58 um之间一阶段数最小值的位置。

归一化差异植被指数（NDVI）。NDVI是指两种不同波段范围内植被的关铺反射率差值与其和值的比值，或者是多波段上的光谱反射率的加权差值与加权累计之间的比值。

植被叶面积指数（LAl），是指单位面积内植被所有叶面积的综合除以单位面积。是植被冠层结构的一个重要指标。

红边一阶段数最大值（DRE），对植被的叶面指数反映极为敏感，与绿色植被的覆盖度有非常紧密的线性关系。

叶面叶绿素指数（LC！），LC！对叶绿素很敏感，但对于叶面积散射和叶面内部结构变化并不敏感，所以LC！最适用于高叶绿素的区域。

叶面水含量指数（WIl）。WI是比较0.97 um水吸收波段和0.90 um的反射率相对而定的参数。

归一化差异水体指数（NDW）。反映植被叶面水含量的参数，是根据1.24 um水吸收波顿和0.86um的反射率相对而定的参数，它随着绿色植被叶面水含量的增加而增加。

如上列出了评价光谱特性的常用指标，这些指标往往受到多个因素的影响，这些因素主要包括三个方面。第一，不同植被种类间的光谱特征差异，具体而言就是不同的植被具有不同的光谱曲线；第二，季度变化对植被光谱特性的影响，具体而言，同一种植被的生长随着季节发生周期性的而变化，其对应的光谱曲线也会发生相应的变化；第三，水分对光谱特性的影响，具体而言，在红外和短波红外波段的吸收分是由大气中的水蒸气和植被体内的水分决定的，植被水分的变化会其光谱形态发生变化，整体而言，随着植被体内的水分增加，反射率会下降。