forskellige overfladefunktioner reflekterer og absorberer solens elektromagnetiske stråling på forskellige måder. Refleksionsegenskaberne for et objekt afhænger af materialet og dets fysiske og kemiske tilstand, overfladeruheden såvel som sollysets vinkel. Refleksionen af et materiale varierer også med bølgelængden af den elektromagnetiske energi. Mængden af reflektans fra en overflade kan måles som en funktion af bølgelængde, dette kaldes spektral reflektans. Spektral reflektans er et mål for, hvor meget energi (i procent) en overflade reflekterer ved en bestemt bølgelængde. Mange overflader afspejler forskellige mængder energi i forskellige dele af spektret. Disse forskelle i reflektans gør det muligt at identificere forskellige jordoverfladefunktioner eller materialer ved at analysere deres spektrale reflektans signaturer. Spektrale refleksionskurver tegner refleksionen (i procent) af objekter som en funktion af bølgelængder.

Spektralreflektion af Jordoverfladefunktioner

Vegetation

generelt er sund vegetation en meget god absorber af elektromagnetisk energi i det synlige område. Klorofyl absorberer stærkt lys ved bølgelængder omkring 0,45 (blå) og 0,67 liter (rød) og reflekterer stærkt i grønt lys, derfor opfatter vores øjne sund vegetation som grøn. Sunde planter har en høj reflektans i nær-infrarød mellem 0,7 og 1,3 liter. Dette skyldes primært en sund indre struktur af planteblade. Da denne interne struktur varierer mellem forskellige plantearter, kan de nær infrarøde bølgelængder bruges til at skelne mellem forskellige plantearter.

vand

i sin flydende tilstand har vand relativt lav reflektans, hvor klart vand har den største reflektans i den blå del af den synlige del af spektret. Vand har høj absorption og næsten ingen reflektans i nær infrarøde bølgelængder rækkevidde og videre. Grumset vand har en højere reflektion i det synlige område end klart vand. Dette gælder også for vand, der indeholder høje klorofylkoncentrationer.

is og sne

is og sne har generelt høj refleksion på tværs af alle synlige bølgelængder, derfor deres lyse hvide udseende. Reflektansen falder i den nær infrarøde del, og der er meget lav reflektans i hvirvlen (kortbølget infrarød). Den lave refleksion af is og sne i hvirvlen er relateret til deres mikroskopiske flydende vandindhold. Reflektion varierer for sne og is afhængigt af materialets faktiske sammensætning inklusive urenheder og kornstørrelse.

spektrale refleksionskurver af bare gletscheris, grovkornet sne og finkornet sne. Spektralbånd af valgt sensor på jordkredsløbssatellitter vises i gråt. Tallene i de grå felter henviser til de tilknyttede båndnumre for hver sensor. Billedkredit: USGS

jord

bar jord har generelt en stigende reflektion med større reflektion i nær-infrarød og kortbølget infrarød. Nogle af de faktorer, der påvirker jordreflektans, er:

• fugtindhold
• jordstruktur (andel af sand, silt og ler)
• overfladeruhed
• tilstedeværelse af Jernilte
• organisk stofindhold

måling af spektral reflektans

der er mange forskellige måder, hvorpå spektralreflektionsmønsteret for en genstand eller overflade kan registreres.Refleksionsmålinger kan foretages i laboratoriet, i marken ved hjælp af et feltspektrometer eller fanget af andre fjernsensorer, herunder dem, der er monteret på fly og satellit.

indsamling af feltspektral reflektansmålinger til USGS Spektralbibliotek. Billedkredit: USGS

detaljeringsniveauet for refleksionskurven (antal indsamlede datapunkter) afhænger af sensorens spektrale opløsning. Laboratorie-og feltspektrometre indsamler typisk hundreder af datapunkter, måling af procent reflektion af et materiale ved hundreder af bølgelængder. Landsat 8 OLI (Operational Land Imager) måler kun reflektans ved ni forskellige bånd (eller specifikke bølgelængder) mellem 400 og 2500 nanometer, mens avancerede hyperspektrale sensorer som Airborne Visible/Infrared Imaging Spectrometer (AVIRIS) måler 224 bånd i samme bølgelængdeområde.

sammenligning af spektrale refleksionskurver for alunite fra fire sensorer (Landsat TM, MODIS, AVIRIS og laboratoriesensor) med forskellige spektrale opløsninger. Billedkredit: USGS

i ovenstående billede har Landsat tematisk Mapper (TM) kun seks bånd i det synlige til kortbølge-infrarøde spektrum, som ikke er tilstrækkelig opløsning til at detektere eventuelle absorptioner, der er typiske i mineraler. AVIRIS har imidlertid tilstrækkelig spektral rækkevidde og opløsning til at løse mange almindelige absorptionsbånd, der findes i en lang række mineraler og andre forbindelser.

US Geological Survey Digital Spectral Library

formålet med USA. Geological Survey (USGS) spectral library er at tilvejebringe referencespektre af mineraler og andre materialer, der kunne opstå i naturen og skal skelnes i fjernfølingsdata. Det spektrale bibliotek er inkluderet som et nøglereferencebibliotek i kommercielle spektrale billedbehandlingsprogrampakker inklusive envi.

Udforsk USGS Spectral Library”

Interactive Spectral Reflectance Graph

brug nedenstående interaktive graf til at se på spektrale profiler af almindelige overfladematerialer. Data fra USGS Spectral Library.

Vælg materiale til Graf

venstre tilbage

modul hjem