光譜特征清單-遙感光譜波段?
遙感光譜反射率
探索可見(jiàn)（和不可見(jiàn)）光譜帶?
上個(gè)月，我開始在我的絕密實(shí)驗(yàn)室建立一份光譜帶及其光譜特征的秘密清單。我請(qǐng)世界上最聰明的人貢獻(xiàn)他們的智慧。
結(jié)果呢？
目前存在的更好的光譜簽名作弊表之一。
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今天，我們探索有形和無(wú)形。無(wú)論是近紅外波段還是卷云波段，都可以使用此簡(jiǎn)潔明了的指南來(lái)遙感光譜特征，以從圖像中提取盡可能多的數(shù)據(jù)。
總之，什么是光譜帶？?
多虧了我們的大氣層，我們只能看到電磁（EM）光譜的特定部分。
下圖顯示了我們的“大氣窗口”。電磁能（藍(lán)色）是我們?cè)诘厍蛏纤芸吹降摹?/p>
我們的眼睛只能看到可見(jiàn)部分——紅色、綠色和藍(lán)色。健康的植被（或葉綠素）比其他波長(zhǎng)反射更多的綠光。它吸收更多的紅光和藍(lán)光。這就是為什么我們的眼睛看到它是綠色的。
但是特殊類型的傳感器可以接收到其他形式的電磁波譜——人眼看不見(jiàn)。例如，植被也會(huì)反射更多的近紅外（NIR）。近紅外對(duì)人眼是看不見(jiàn)的，但是傳感器可以探測(cè)到這個(gè)光譜帶。
…所以特殊類型的傳感器可以揭示關(guān)于地球特征的新見(jiàn)解，而我們的眼睛卻不能。
AVHRR NDVI復(fù)合材料–圖像由NOAA提供。
關(guān)于那個(gè)絕密實(shí)驗(yàn)室…?
回到整個(gè)光譜簽名的絕密實(shí)驗(yàn)室…我承認(rèn)它實(shí)際上是 USGS spectral signature laboratory。我們?cè)贕ISGeography.com 沒(méi)有光譜帶實(shí)驗(yàn)室。
…但是美國(guó)地質(zhì)勘探局有一個(gè)……和一個(gè)方便的 Spectral Characteristics Viewer。他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里對(duì)數(shù)百種材料的光譜反射率進(jìn)行了有力的測(cè)試，所有這些數(shù)據(jù)都在他們的光譜庫(kù)網(wǎng)站上進(jìn)行了編輯。
要點(diǎn)是這樣的：
每個(gè)物體都有自己的化學(xué)成分。這相當(dāng)于說(shuō)每一篇作文都有自己的**光譜特征**。
無(wú)監(jiān)督分類示例
以采礦業(yè)為例，地球上有4000多種天然礦物。每一個(gè)都有自己的化學(xué)成分，使它彼此不同。當(dāng)你有更多的光譜帶，這就有更大的潛力來(lái)繪制更多的礦物、植被或任何東西！
好的，什么事 你的觀點(diǎn)？
你可以 挑選 你要用哪個(gè)光譜帶 image classification techniques in remote sensing。
這意味著在你的遙感分類中，你將有更高的概率通過(guò)光譜特征自動(dòng)神奇地提取出感興趣的特征。
…spectral signature cheatsheet這將帶我們進(jìn)入下一個(gè)部分-The 光譜簽名備忘單
光譜簽名備忘單?
光譜特征圖將反射電磁輻射的所有變化作為波長(zhǎng)的函數(shù)繪制出來(lái)。
選擇和選擇你在分類中使用的光譜帶。
如果你想從 multispectral image。這個(gè)光譜特征清楚地表明，你應(yīng)該利用近紅外波段（0.76-0.9微米）。
植被和水光譜特征線圖
…… Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) 可能只是規(guī)范化數(shù)據(jù)的更佳 *** 之一。
沒(méi)有任何東西是用石頭寫的來(lái)進(jìn)行圖像分類的。
這些只是幫助您進(jìn)行分類的一般準(zhǔn)則。
不用再多費(fèi)吹灰之力…
1海岸氣溶膠（0.43-0.45微米）?
顧名思義，你的海岸氣溶膠帶在海岸，水深和氣溶膠研究中特別有用。海岸帶反射藍(lán)色和紫羅蘭色，在陸地衛(wèi)星8號(hào)和世界觀3號(hào)等衛(wèi)星傳感器上越來(lái)越常見(jiàn)。以下是它的一些譜帶應(yīng)用：
鯨魚種群： 由于它能夠穿透水（在清水中可達(dá)20-30米），海岸帶正被用來(lái)估計(jì)（次表面）鯨魚種群，這一光譜帶使人們對(duì)野外鯨魚的識(shí)別更有信心，而不是對(duì)圈養(yǎng)水箱中動(dòng)物的觀察。 (Counting whale populations from space （）
水深測(cè)量： 由于海岸氣溶膠帶被水吸收較少，因此可以進(jìn)行海岸水和海洋顏色觀測(cè)。這對(duì)于海草和其他海底生物棲息地等海洋植被的光譜特征也很有用。
氣溶膠： 由于沿海氣溶膠帶對(duì)云、煙和薄霧更為敏感，所以在圖像處理中它被用來(lái)過(guò)濾云。地球觀測(cè)者在海岸氣溶膠帶的幫助下，對(duì)無(wú)云正射影像進(jìn)行微調(diào)，作為基線圖。陸地衛(wèi)星8圖像中的云探測(cè)和清除技術(shù)
2藍(lán)色（0.45-0.51微米）?
潛水 海洋植被綠洲 用深水藍(lán)帶成像。你的眼睛能看到反射的藍(lán)光。根據(jù)水的清澈度，藍(lán)帶等可見(jiàn)光的深度可達(dá)20-30米。調(diào)整你的光譜特征，使用藍(lán)色波段進(jìn)行深水成像。
深水成像： 由于其在沿海地區(qū)、水下珊瑚礁、水的渾濁度和沉積物、水下植被、渾濁度和水深測(cè)繪等方面的光譜穿透度更高，因此可以應(yīng)用于一些獨(dú)特的遙感應(yīng)用。
煙羽、大氣霧和云： 可見(jiàn)范圍藍(lán)色是較短的波長(zhǎng)，如藍(lán)色（0.45-0.51微米），對(duì)大氣霧最敏感。這使得藍(lán)色波段成為探測(cè)煙羽的理想波段，因?yàn)檩^短的波長(zhǎng)更容易被較小的粒子散射。
云、雪和巖石： 將云與雪和巖石分開是因?yàn)楸§F和薄云的光譜特征對(duì)藍(lán)色和紅色波長(zhǎng)都非常敏感。 (Cloud and Snow Discrimination)
3綠色（0.53-0.59微米）?
對(duì)許多人來(lái)說(shuō)，綠色意味著自然——植物、樹木和森林。在遙感方面也是一樣的。綠色部分覆蓋了葉子表面的反射峰（因此我們看到的是綠色）。這也意味著光譜的藍(lán)色和紅 *** 域的光譜反射率較低，因?yàn)楣夂献饔闷陂g葉綠素的吸收。
植物活力和植被： 綠色被用來(lái)區(qū)分廣泛的植被類別和植物材料。葉片表面反射峰的光譜特征在綠帶中突出顯示。
藻類和藍(lán)藻開花： 一般來(lái)說(shuō)，在光譜的任何部分，清水的反射都很小。然而，光譜的藍(lán)色端的反射比更大，因此我們的眼睛看到的顏色是藍(lán)色。但當(dāng)出現(xiàn)藻華時(shí)，通常會(huì)出現(xiàn)更大反射率的地方是綠色。
城市娛樂(lè)： 城區(qū)的綠地和森林綠地指的是公園、高爾夫球場(chǎng)和公墓等休閑區(qū)。
4紅色（0.64-0.67微米）?
熱帶土壤、建成環(huán)境和地質(zhì)特征通常都有紅色的光譜特征。紅色用于標(biāo)準(zhǔn)化差異植被指數(shù)（NDVI）等公式，因?yàn)橹参镂樟硕嗌偌t光（和藍(lán)光）。
土壤類型和地質(zhì)特征： 裸土的反射率一般取決于其成分。澳大利亞的土壤由于紅色幾乎與火星相似。富含鐵銹色氧化鐵的土壤在紅色光譜帶具有很高的反射率，這對(duì)于這種土壤光譜特征來(lái)說(shuō)是非常好的。 (Predicting soil properties)
建筑與自然環(huán)境： 紅帶被用來(lái)區(qū)分人造物體和植物。對(duì)于諸如道路和人類住區(qū)等文化特征的光譜特征，更好在紅帶中檢測(cè)到。
葉綠素吸收： 與其他波長(zhǎng)相比，NDVI健康植被中使用的一半變量反射更多的近紅外（NIR）和綠光。它吸收了更多的紅光和藍(lán)光，并被用來(lái)量化NDVI中的植被。
5黃色（0.585-0.625微米）?
“黃色”波段相對(duì)較新，最早可以在WorldView-2上找到。這個(gè)波段從光譜的0.585-0.625微米部分收集到更精細(xì)的細(xì)節(jié)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，它收集特定對(duì)象的“黃色”。
樹冠蟲害： 一項(xiàng)研究開發(fā)了一種黃度指數(shù)（YI），作為壓力植物和缺錳大豆葉片黃化的測(cè)量 *** 。 (Estimating stressed vegetation with the Yellowness Index）
功能分類： 黃帶可以在不同季節(jié)用來(lái)描繪入侵草和其他一般特征。它還被用于按季節(jié)對(duì)個(gè)別樹種和作物類型進(jìn)行分類。
6紅邊（0.705-0.745微米）?
紅邊帶位于近紅外和紅邊之間。對(duì)于葉綠素，紅色部分強(qiáng)烈吸收光，而近紅外部分產(chǎn)生強(qiáng)烈反射。在這兩個(gè)光譜帶之間的躍遷是紅邊帶。
植物健康和年齡狀況： 由于植物健康和活力的高反射率，紅邊的植被響應(yīng)通常對(duì)葉綠素含量和葉片結(jié)構(gòu)（如葉面積指數(shù)（LAI））的影響更大。 (Identifying plant stress using red-edge）
作物監(jiān)測(cè)： 將紅邊帶應(yīng)用于精細(xì)農(nóng)業(yè)，甚至區(qū)分健康作物和受疾病影響的作物。它被用來(lái)區(qū)分作物類型和營(yíng)養(yǎng)。
7近紅外1–NIR-1（0.76-0.90微米）?
近紅外反射率是對(duì)健康植被進(jìn)行分類的最有效 *** 之一。在近紅外區(qū)域，區(qū)分水和植被類總是比較容易。這是因?yàn)樵诮t外光譜中，健康的植物反射它，而近紅外輻射更多地被水吸收。
生物量含量： 健康葉綠素的內(nèi)部結(jié)構(gòu)異常地反射近紅外輻射。但是當(dāng)植物枯萎并最終死亡時(shí)，近紅外反應(yīng)會(huì)減弱，直到什么都沒(méi)有留下。
考古遺址： 通過(guò)近紅外輻射解釋更密集的泥磚、作物痕跡以及植被、土壤和地質(zhì)的細(xì)微差異，挖掘古代考古遺址。 (Near-infrared aerial crop mark archaeology）
歸一化差異植被指數(shù)（NDVI）： 近紅外用于植物健康的光譜特征測(cè)量。這可以通過(guò)使用由近紅外和紅色波段組成的ndvi比率來(lái)實(shí)現(xiàn)。ndvi比我們只觀察可見(jiàn)的綠色更精確地提取植被差異。
8近紅外2–NIR-2（0.86-1.04微米）?
近紅外2波段和近紅外1波段之間存在明顯的重疊。主要區(qū)別在于近紅外-2波段受大氣影響的程度要小得多。
植被研究： 近紅外-2提供了更復(fù)雜的植被分析和生物量研究，主要是因?yàn)樗艽髿庥绊戄^小。 (Reflectance of visible and near-infrared radiation from vegetation)
陸/水邊界: 水是近紅外光的強(qiáng)吸收體，植被是強(qiáng)反射體。你可以用近紅外來(lái)描繪森林碎片，定量地描述世界各地森林的損失和收益。
9短波紅外1 – SWIR-1（1.57-1.65微米）?
短波紅外（SWIR）可以幫助區(qū)分干濕土壤。它也用于地質(zhì)和土壤分類的光譜特征。SWIR也因其穿透薄云的能力而聞名，甚至比可見(jiàn)波段更能穿透煙霧和薄霧。
含水量： SWIR-1對(duì)土壤和植被中的水分含量敏感。反射率隨含水量的增加而降低。這有助于區(qū)分濕土和干土。
云/煙霧滲透 SWIR透過(guò)煙霧看到下面的地形。這有助于指揮救援人員，更有效地?fù)錅缟只馂?zāi)。
礦產(chǎn)勘查 –研究表明，獲得指示礦物（如碳酸鹽、銨和 *** 鹽）的光譜特征，以及巖石中的鐵或赤鐵礦，更容易使用SWIR。 (Mapping rocks and minerals with ASTER SWIR band)
10短波紅外2 – SWIR-2（2.08-2.35微米）?
短波紅外-2與SWIR-1有相似之處。SWIR-2主要用于成像土壤類型、地質(zhì)特征和礦物，如銅和 *** 鹽。它對(duì)植被和土壤水分變化也很敏感。雪和冰的特征和云顯得更暗的色調(diào)。
水性質(zhì)： 使用SWIR，水具有更強(qiáng)的吸收能力。這有助于光譜特征反應(yīng)監(jiān)測(cè)藍(lán)藻水華和渾濁水域。
灌溉實(shí)踐： 短波紅外的反射率受葉片含水量的影響，是了解作物水分脅迫和定向灌溉的理想選擇。 (Estimating crop water stress and drought with SWIR)
礦產(chǎn)測(cè)繪： SWIR覆蓋了一個(gè)范圍，其中粘土類型的礦物提供了更大的光譜特征。含水礦物在區(qū)分不同類型的高嶺石和蒙脫石時(shí)顯得較暗。
11全色（0.50-0.68微米）?
就像黑白膠片一樣，全色波段將所有可見(jiàn)的反射光同時(shí)收集到一個(gè)通道中。因?yàn)樗芡瑫r(shí)看到更多的光，所以空間分辨率比分別收集紅、藍(lán)和綠通道的分辨率更高。例如，Landsat-8的全色波段是15米的網(wǎng)格單元。除熱波段外，其他光譜波段的分辨率為30米。唯一的拉回與泛帶是，你將無(wú)法區(qū)分顏色。
平移銳化： 通過(guò)將顏色信息與全色波段相結(jié)合，使用平移銳化來(lái)銳化圖像。因?yàn)槿ǘ螤奚斯庾V分辨率的空間分辨率，它提供了更銳化的圖像定義。
12卷云（1.36-1.38微米）?
卷云帶之所以得名是因?yàn)樗蔷碓铺綔y(cè)的專家。大氣幾乎吸收了所有的卷云帶，因?yàn)榈孛鎺缀蹩床灰?jiàn)。高海拔的云層被探測(cè)出來(lái)，在其他波段看不到。
卷云： 卷云反射得很亮，而大部分陸地表面會(huì)顯得很暗。改進(jìn)了對(duì)煩人卷云的檢測(cè)，有助于圖像基礎(chǔ)圖的刪除和增強(qiáng)。
13熱紅外–TIRS-1（10.60–12.51微米）?
熱紅外波段能看到熱量。陸地衛(wèi)星的熱紅外使用發(fā)射而不是反射輻射。它有一個(gè)更粗的分辨率100米，但仍然有助于了解表面溫度，夜間研究，甚至火山監(jiān)測(cè)。
火山活動(dòng)： 盡管它的空間分辨率較低，熱紅外已被用來(lái)估計(jì)火山熔巖的排放率。夜間熱紅外圖像為火山災(zāi)害識(shí)別提供能量通量估計(jì)。 (Volcano activity using thermal infrared in New Zealand)
城市供熱： TIRS提供了一個(gè)城市內(nèi)表面溫度熱在哪里的見(jiàn)解。公園、開闊水域和自然植被通常是最涼爽的，而工業(yè)區(qū)則是最溫暖的。通常情況下，由于人類活動(dòng)，一個(gè)城市或大都市地區(qū)比其周圍的農(nóng)村地區(qū)要暖和得多。 (Urban heat islands and land surface temperature)
天氣預(yù)報(bào)： NOAA地球靜止運(yùn)行環(huán)境衛(wèi)星（GOS）收集熱紅外，以了解云的高度和類型，甚至海洋表面的特征。
接下來(lái)是什么？?
你自己看看。
不是我們的地球，但是 Chromoscope 讓你在伽馬射線到最長(zhǎng)無(wú)線電波的波長(zhǎng)范圍內(nèi)探索我們的星系（銀河系）和遙遠(yuǎn)的宇宙。
或者看看其他一些遙感教程：
來(lái)源：開源地理空間基金會(huì)中文分會(huì)
來(lái)源鏈接：https://www.osgeo.cn/post/18aed
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