Diferentes características de la superficie reflejan y absorben la radiación electromagnética del sol de diferentes maneras. Las propiedades de reflectancia de un objeto dependen del material y su estado físico y químico, la rugosidad de la superficie y el ángulo de la luz solar. La reflectancia de un material también varía con la longitud de onda de la energía electromagnética. La cantidad de reflectancia de una superficie se puede medir en función de la longitud de onda, esto se conoce como Reflectancia espectral. La reflectancia espectral es una medida de cuánta energía (como porcentaje) refleja una superficie a una longitud de onda específica. Muchas superficies reflejan diferentes cantidades de energía en diferentes partes del espectro. Estas diferencias en la reflectancia permiten identificar diferentes características o materiales de la superficie de la tierra mediante el análisis de sus firmas de reflectancia espectral. Las curvas de reflectancia espectral representan la reflectancia (en porcentaje) de los objetos en función de las longitudes de onda.

Reflectancia espectral de las características de la Superficie de la Tierra

Vegetación

En general, la vegetación saludable es un muy buen absorbente de energía electromagnética en la región visible. La clorofila absorbe fuertemente la luz en longitudes de onda de alrededor de 0,45 (azul) y 0,67 µm (rojo) y se refleja fuertemente en la luz verde, por lo que nuestros ojos perciben la vegetación saludable como verde. Las plantas sanas tienen una alta reflectancia en el infrarrojo cercano entre 0,7 y 1,3 µm. Esto se debe principalmente a la estructura interna saludable de las hojas de las plantas. Como esta estructura interna varía entre diferentes especies de plantas, las longitudes de onda del infrarrojo cercano se pueden usar para discriminar entre diferentes especies de plantas.

Agua

En su estado líquido, el agua tiene una reflectancia relativamente baja, con el agua clara que tiene la mayor reflectancia en la parte azul de la parte visible del espectro. El agua tiene una alta absorción y prácticamente ninguna reflectancia en el rango de longitudes de onda infrarrojas cercanas y más allá. El agua turbia tiene una reflectancia más alta en la región visible que el agua clara. Lo mismo ocurre con las aguas que contienen altas concentraciones de clorofila.

Hielo y nieve

El hielo y la nieve generalmente tienen una alta reflectancia en todas las longitudes de onda visibles, de ahí su aspecto blanco brillante. La reflectancia disminuye en la porción del infrarrojo cercano y hay una reflectancia muy baja en el SWIR (infrarrojo de onda corta). El bajo reflejo de hielo y nieve en el REMOLINO está relacionado con su contenido microscópico de agua líquida. La reflectancia difiere para la nieve y el hielo dependiendo de la composición real del material, incluidas las impurezas y el tamaño de grano.

Curvas de reflectancia espectral de hielo glaciar desnudo, nieve de grano grueso y nieve de grano fino. Las bandas espectrales de los sensores seleccionados en satélites en órbita terrestre se muestran en gris. Los números en las cajas grises se refieren a los números de banda asociados de cada sensor. Crédito de imagen: USGS

Suelo

El suelo desnudo generalmente tiene una reflectancia creciente, con una mayor reflectancia en el infrarrojo cercano y en el infrarrojo de onda corta. Algunos de los factores que afectan la reflectancia del suelo son:

• Contenido de humedad
• Textura del suelo (proporción de arena, limo y arcilla)
• Rugosidad de la superficie
• Presencia de óxido de hierro
• Contenido de materia orgánica

Medición de la Reflectancia espectral

El patrón de reflectancia espectral de un objeto o superficie se puede registrar de muchas maneras diferentes.Las mediciones de reflectancia se pueden realizar en el laboratorio, en el campo utilizando un espectrómetro de campo o capturadas por otros sensores remotos, incluidos los montados en aviones y satélites.

Colección de mediciones de reflectancia espectral de campo para la Biblioteca Espectral de USGS. Crédito de la imagen: USGS

El nivel de detalle de la curva de reflectancia (número de puntos de datos recopilados) depende de la resolución espectral del sensor. Los espectrómetros de laboratorio y de campo suelen recoger cientos de puntos de datos, midiendo el porcentaje de reflectancia de un material a cientos de longitudes de onda. El Landsat 8 OLI (Operational Land Imager) solo mide la reflectancia en nueve bandas diferentes (o longitudes de onda específicas) entre 400 y 2500 nanómetros, mientras que los sensores hiperespectrales avanzados como el Espectrómetro de imágenes Infrarrojas/Visibles en el Aire (AVIRIS) miden 224 bandas en el mismo rango de longitud de onda.

Comparación de curvas de reflectancia espectral para alunita de cuatro sensores (Landsat TM, MODIS, AVIRIS y sensor de laboratorio) con diferentes resoluciones espectrales. Crédito de la Imagen: USGS

En la imagen de arriba, el Mapeador Temático Landsat (TM) tiene solo seis bandas en el espectro infrarrojo de onda visible a corta, que no es suficiente resolución para detectar absorciones típicas en minerales. AVIRIS, sin embargo, tiene suficiente rango espectral y resolución para resolver muchas bandas de absorción comunes que se encuentran en una amplia variedad de minerales y otros compuestos.

Biblioteca Espectral Digital del Servicio Geológico de los Estados Unidos

El objetivo de los Estados Unidos La biblioteca espectral del Servicio Geológico de los Estados Unidos (Geological Survey, USGS) proporciona espectros de referencia de minerales y otros materiales que podrían encontrarse en la naturaleza y que deben distinguirse en los datos de teleobservación. La biblioteca espectral se incluye como una biblioteca de referencia clave en paquetes de software de procesamiento de imágenes espectrales comerciales, incluido ENVI.

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Gráfico interactivo de Reflectancia Espectral

Utilice el siguiente gráfico interactivo para observar los perfiles espectrales de materiales de superficie comunes. Datos de la Biblioteca Espectral del USGS.

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