diferitele caracteristici ale suprafeței reflectă și absorb radiația electromagnetică a soarelui în moduri diferite. Proprietățile de reflexie ale unui obiect depind de material și de starea sa fizică și chimică, de rugozitatea suprafeței, precum și de unghiul luminii solare. Reflectanța unui material variază, de asemenea, cu lungimea de undă a energiei electromagnetice. Cantitatea de reflectanță de pe o suprafață poate fi măsurată în funcție de lungimea de undă, aceasta fiind denumită reflectanță spectrală. Reflectanța spectrală este o măsură a cantității de energie (ca procent) pe care o suprafață o reflectă la o anumită lungime de undă. Multe suprafețe reflectă diferite cantități de energie în diferite porțiuni ale spectrului. Aceste diferențe de reflectanță fac posibilă identificarea diferitelor caracteristici sau materiale ale suprafeței pământului prin analizarea semnăturilor lor de reflectanță spectrală. Curbele de reflectanță spectrală grafic reflectanța (în procente) a obiectelor în funcție de lungimi de undă.

Reflectanța spectrală a caracteristicilor suprafeței Pământului

vegetație

în general, vegetația sănătoasă este un absorbant foarte bun al energiei electromagnetice în regiunea vizibilă. Clorofila absoarbe puternic lumina la lungimi de undă în jur de 0,45 (albastru) și 0,67 unktm (roșu) și reflectă puternic în lumina verde, prin urmare ochii noștri percep vegetația sănătoasă ca fiind verde. Plantele sănătoase au o reflectanță ridicată în infraroșu apropiat între 0,7 și 1,3 mm. Acest lucru se datorează în primul rând structurii interne sănătoase a frunzelor plantelor. Deoarece această structură internă variază între diferite specii de plante, lungimile de undă în infraroșu apropiat pot fi utilizate pentru a discrimina între diferite specii de plante.

apa

În starea sa lichidă, apa are o reflectanță relativ scăzută, apa limpede având cea mai mare reflectanță în porțiunea albastră a părții vizibile a spectrului. Apa are o absorbție ridicată și practic nici o reflectanță în gama de lungimi de undă în infraroșu apropiat și nu numai. Apa turbidă are o reflectanță mai mare în regiunea vizibilă decât apa limpede. Acest lucru este valabil și pentru apele care conțin concentrații mari de clorofilă.

gheața și zăpada

gheața și zăpada au în general o reflectanță ridicată pe toate lungimile de undă vizibile, de unde și aspectul lor alb strălucitor. Reflexia scade în porțiunea apropiată de infraroșu și există o reflectanță foarte scăzută în SWIR (infraroșu cu unde scurte). Reflexia scăzută a gheții și zăpezii în SWIR este legată de conținutul lor microscopic de apă lichidă. Reflectanța diferă pentru zăpadă și gheață în funcție de compoziția reală a materialului, inclusiv impuritățile și mărimea granulelor.

curbele de reflexie spectrală ale gheții goale, zăpezii cu granulație grosieră și zăpezii cu granulație fină. Benzile spectrale ale senzorului selectat pe sateliții care orbitează Pământul sunt afișate în gri. Numerele din casetele gri se referă la numerele de bandă asociate fiecărui senzor. Credit de imagine: USGS

solul

solul gol are, în general, o reflectanță crescândă, cu o reflectanță mai mare în infraroșu apropiat și infraroșu cu unde scurte. Unii dintre factorii care afectează reflectanța solului sunt:

• conținutul de umiditate
• textura solului (proporția de nisip, nămol și argilă)
• rugozitatea suprafeței
• prezența oxidului de fier
• conținutul de materie organică

măsurarea reflexiei spectrale

există multe moduri diferite în care modelul de reflexie spectrală al unui obiect sau suprafață poate fi înregistrat.Măsurătorile de reflexie pot fi efectuate în laborator, pe teren folosind un spectrometru de câmp sau capturate de alți senzori la distanță, inclusiv cei montați pe aeronave și satelit.

colectarea măsurătorilor de reflectanță spectrală de câmp pentru Biblioteca spectrală USGS. Credit imagine: USGS

nivelul de detaliu al curbei de reflexie (numărul de puncte de date colectate) depinde de rezoluția spectrală a senzorului. Spectrometrele de laborator și de câmp colectează de obicei sute de puncte de date, măsurând procentul de reflectanță al unui material la sute de lungimi de undă. Landsat 8 OLI (Operational Land Imager) măsoară doar reflectanța la nouă benzi diferite (sau lungimi de undă specifice) între 400 și 2500 nanometri, în timp ce senzorii hiperspectrali avansați precum spectrometrul de imagine vizibil/infraroșu în aer (AVIRIS) măsoară 224 de benzi în același interval de undă.

Compararea curbelor de reflexie spectrală pentru alunite de la patru senzori (Landsat TM, MODIS, AVIRIS și senzor de laborator) cu rezoluții spectrale diferite. Credit Imagine: USGS

în imaginea de mai sus, cartograful tematic Landsat (TM) are doar șase benzi în spectrul vizibil până la infraroșu cu unde scurte, care nu este suficientă rezoluție pentru a detecta orice absorbție tipică în minerale. Cu toate acestea, AVIRIS are o gamă și o rezoluție spectrală suficiente pentru a rezolva multe benzi comune de absorbție găsite într-o mare varietate de minerale și alți compuși.

U. S. Geological Survey Digital Spectral Library

obiectivul SUA. Geological Survey (USGS) biblioteca spectrală este de a oferi spectre de referință de minerale și alte materiale care ar putea fi întâlnite în natură și trebuie să fie distinse în datele de teledetecție. Biblioteca spectrală este inclusă ca o bibliotecă cheie de referință în pachetele software Comerciale de procesare a imaginilor spectrale, inclusiv ENVI.

explorați Biblioteca spectrală USGS”

Grafic interactiv de reflexie spectrală

utilizați graficul interactiv de mai jos pentru a privi profilurile spectrale ale materialelor comune de suprafață. Date din biblioteca spectrală USGS.

selectați materialul pentru Grafic

înapoi

modulul acasă