植被与植被波谱特征遥感植被分析多光谱数据

用遥感技术来分析植被需要了解植被结构和特性与植被波谱特征的关系。植被跟太阳辐射的相互关系有别于其他物质(如裸土、水体等)，如植被的“红边”现象，即在小于700nm附近强吸收，在大于700nm高反射。很多因素影响植被对太阳辐射的吸收和反射，包括波长、含水量、色素、养分、碳等。因此，可以结合不同波长范围的反射率来增强植被特征，如植被指数(vegetation indices,VI)的计算。研究植被的波长范围一般为400～2500nm，这也是传感器设计选择的波长范围。这个波长范围包括以下4个部分:

●可见光(visible):400～700nm。

●近红外(near-infrared,NIR):700～1300nm。

●短波红外1(shortwave infrared 1，SWIR-1):1300～1900nm。

●短波红外2(shortwave infrared 2,SWIR-2):1900～2500nm。

其中，NIR和SWIR-1的过渡区(1400nm附近)是大气水的强吸收范围，卫星或者航空传感器一般不获取这个范围的反射值。SWIR-1和SWIR-2的过渡区(1900nm附近)也是大气水的强吸收范围。植被可分为3个部分:植物叶片(plant foliage)、植被冠层(plant canopies)和非光合作用植被(non-photosynthetic vegetation)。这3个部分是植被分析的基础，下面对它们详细介绍。

植物叶片

植物叶片包括叶、叶柄以及其他绿色物质，不同种类的叶片具有不同的形状和化学成分。对波谱特征产生重要影响的主要化学成分包括叶色素(pigments)、含水量(water-content)、碳(carbon)和氮(nitrogen),这也是遥感反演的基础，如用植被指数来估算叶子的化学成分。

1)叶色素

叶色素主要包括叶绿素、叶黄素和花青素，这些都是植被是否健康的指标。例如，含高浓度叶绿素的植被一般很健康;相反，叶黄素和花青素常常出现在健康状况较差的植被，濒临死亡的植被呈现红色、黄色或棕色。

叶色素只影响可见光部分(400～700nm),几种叶色素在可见光范围的相对波谱吸收特征。

2)含水量

叶片的几何特性、冠层结构和对水的需求影响植被的含水量。水分对植被反射率的影响波段范围在NIR和SWIR，在1400nm和1900nm附近有吸收波谷，但是传感器一般会避开这两个波段范围;在970nm和1190nm附近有强吸收特征，可利用这两个波段范围监测植被水分。