Erilaiset pinnan ominaisuudet heijastavat ja absorboivat auringon sähkömagneettista säteilyä eri tavoin. Kohteen heijastusominaisuudet riippuvat materiaalista ja sen fysikaalisesta ja kemiallisesta tilasta, pinnan karheudesta sekä auringonvalon kulmasta. Materiaalin heijastuskyky vaihtelee myös sähkömagneettisen energian aallonpituuden mukaan. Heijastuksen määrä pinnalta voidaan mitata aallonpituuden funktiona, tätä kutsutaan Spektriheijastumiseksi. Spektriheijastuvuus on mitta siitä, kuinka paljon energiaa (prosentteina) pinta heijastaa tietyllä aallonpituudella. Monet pinnat heijastavat eri energiamääriä spektrin eri osissa. Näiden heijastuserojen avulla on mahdollista tunnistaa maan pinnan eri piirteitä tai materiaaleja analysoimalla niiden spektrisiä heijastusjälkiä. Spektriset heijastuskäyrät kuvaavat kappaleiden heijastavuutta (prosentteina) aallonpituuksien funktiona.

maanpinnan piirteiden spektrinen heijastavuus

kasvillisuus

yleisesti ottaen terve kasvillisuus absorboi erittäin hyvin sähkömagneettista energiaa näkyvällä alueella. Klorofylli absorboi voimakkaasti valoa aallonpituuksilla noin 0,45 (sininen) ja 0,67 µm (punainen) ja heijastaa voimakkaasti vihreässä valossa, joten silmämme näkevät terveen kasvillisuuden vihreänä. Terveillä kasveilla on Lähi-infrapunasäteilyssä korkea heijastuskyky 0,7-1,3 µm. Tämä johtuu pääasiassa terve sisäinen rakenne kasvien lehtiä. Koska tämä sisäinen rakenne vaihtelee eri kasvilajien välillä, Lähi-infrapunan aallonpituuksia voidaan käyttää erottamaan eri kasvilajien välillä.

vesi

nestemäisessä olomuodossaan veden heijastuskyky on suhteellisen alhainen, kirkkaalla vedellä on suurin heijastuskyky spektrin näkyvän osan sinisessä osassa. Vedellä on korkea absorptio ja käytännössä mitään heijastuskykyä Lähi-infrapunan aallonpituuksilla alueella ja sen ulkopuolella. Samealla vedellä on näkyvällä alueella suurempi heijastuskyky kuin kirkkaalla vedellä. Tämä koskee myös korkeita klorofyllipitoisuuksia sisältäviä vesiä.

jäällä ja lumella

jäällä ja lumella on yleensä suuri heijastuskyky kaikilla näkyvillä aallonpituuksilla, minkä vuoksi ne ovat kirkkaan valkoisia. Heijastuskyky laskee Lähi-infrapunaosassa ja heijastuskyky on hyvin alhainen SWIRISSÄ (lyhytaaltoinen infrapuna). Jään ja lumen Vähäinen heijastuminen suohon liittyy niiden mikroskooppiseen nestemäiseen vesipitoisuuteen. Heijastavuus vaihtelee lumen ja jään osalta riippuen materiaalin todellisesta koostumuksesta, mukaan lukien epäpuhtaudet ja raekoko.

spektrinen heijastuskäyrä. Maata kiertävien satelliittien valittujen antureiden spektrikaistat on esitetty harmaina. Harmaiden laatikoiden numerot viittaavat kunkin anturin niihin liittyviin kaistanumeroihin. Kuvahyvitys: USGS

maa

paljaalla maalla on yleensä kasvava heijastuskyky, suurempi heijastuskyky Lähi-infrapunassa ja lyhytaaltoisessa infrapunassa. Maaperän heijastavuuteen vaikuttavia tekijöitä ovat:

• kosteuspitoisuus
• maan rakenne (hiekan, lietteen ja saven osuus)
• pinnan karheus
• rautaoksidin esiintyminen
• orgaanisen aineen pitoisuus

Spektriheijasteisuuden mittaaminen

on olemassa monia eri tapoja, joilla kohteen tai pinnan spektrinen heijastuskuvio voidaan kirjata.Heijastusmittauksia voidaan tehdä laboratoriossa, kentällä kenttäspektrometrillä tai ottaa talteen muilla etäsensoreilla, kuten lentokoneisiin ja satelliitteihin asennetuilla.

kokoelma kenttäspektriheijastusmittauksia USGS: n Spektrikirjastoon. Kuvan hyvitys: USGS

heijastuskäyrän yksityiskohtaisuus (kerättyjen datapisteiden määrä) riippuu anturin spektriresoluutiosta. Laboratorio-ja kenttäspektrometrit keräävät tyypillisesti satoja datapisteitä, jotka mittaavat materiaalin heijastuskykyä sadoilla aallonpituuksilla. Landsat 8 OLI (Operational Land Imager) mittaa heijastusta vain yhdeksällä eri taajuusalueella (tai tietyillä aallonpituuksilla) välillä 400-2500 nanometriä, kun taas kehittyneet hyperspektrisensorit, kuten Airborne Visible/Infrared Imaging Spectrometer (AVIRIS), mittaavat 224 taajuusaluetta samalla aaltolegnth-alueella.

spektriheijastuskäyrien Vertailu aluniitille neljästä eri spektriresoluutioilla varustetusta anturista (Landsat TM, MODIS, AVIRIS ja laboratorioanturi). Kuvahyvitys: USGS

yllä olevassa kuvassa Landsat Thematic Mapper (TM) on vain kuusi taajuusaluetta lyhytaalto-infrapuna-spektrissä, joka ei ole riittävä erottelukyky havaitsemaan mineraaleille tyypillisiä absorptioita. AVIRIKSELLA on kuitenkin riittävä Spektrialue ja erottelukyky monien erilaisten mineraalien ja muiden yhdisteiden yleisten absorptiokaistojen ratkaisemiseen.

U. S. Geological Survey Digital Spectral Library

the objective of the U. S. Geological Surveyn (USGS) spektrikirjaston tarkoituksena on tarjota referenssispektrejä mineraaleista ja muista materiaaleista, joita voidaan tavata luonnossa ja jotka on erotettava kaukokartoitustiedoissa. Spektrikirjasto sisältyy keskeisenä referenssikirjastona kaupallisiin spektrikuvankäsittelyohjelmistopaketteihin, kuten Envi.

tutki USGS: n Spektrikirjastoa”

interaktiivinen Spektriheijastuskäyrä

käytä alla olevaa interaktiivista kuvaajaa tarkastellaksesi tavallisten pintamateriaalien spektriprofiileja. Tietoja USGS: n Spektrikirjastosta.

valitse materiaali kuvaajaksi

← Back

Moduulikoti