乌兰布和沙漠边缘几种典型植被地物光谱特性研究

地物波谱特性是遥感技术应用的物理基础，是遥感定量分析的基础。文章以乌兰布和沙漠边缘为研究区，采用svc光谱仪，通过大量的野外调查以及实地测点，测得了几种地物反射光谱数据，再通过噪音去除等技术处理出可用数据，最后利用svc软件分析得出：

（1）不同植被的反射光谱曲线变化基本一致，可区分的波段在680nm～740nm的红边斜率以及740～1280nm的反射峰值。

（2）白刺包与白刺包间板结地在350～550nm之间曲线变化基本一致，在550nm之后二者的曲线变化截然不同

（3）生物结皮在600～750nm范围内具有比红柳光谱斜率更小的反射光谱曲线，同时生物结皮并不显示出550nm的反射峰。

（4）水体在560nm附近峰值比红柳的大；水体从680nm以后反射率逐渐减小，在1470nm处几乎达到最小值，这与植被反射率变化截然不用 。 （5）在350～580nm之间硬土路比新修柏油路斜率大，由此可以区分新修柏油路与硬土路的反射光谱，二者反射率曲线随波长变化规律与植被的反射光谱曲线截然不同

关键词：乌兰布和沙漠 SVC 反射光谱

The study on spectral characteristic of several typical Vegetation

in Ulan Buh desert periphery

Object spectrum characteristics are the physical basis of remote sensing technology, remote sensing quantitative analysis. Articles in Ulan Buh Desert edges of the study area, using the svc spectrometer, through a large number of field surveys and field measurement points, scored several feature measured spectral data, and through technologies such as noise removal processing the available data, and finally the use of svc software analysis results:

(1)Different vegetation reflectance spectra curves are basically the same, distinguishable band at 680nm ~ 740nm red edge slope and 740 ~ 1280nm reflection peak.

(2)White bag and white thorn thorn in the inter-packet compaction curve between 350 ~ 550nm basically the same, at 550nm after the two distinct curves

(3)Biological crusts in the range of 600 ~ 750nm spectral slope than the tamarisk smaller reflectance spectrum curve, while biological crusts do not exhibit 550 nm reflection peak.

(4)Water body near the peak ratio at 560nm large tamarisk; water from 680nm reflectance decreases later, at almost reaches a minimum at 1470nm, which is completely without vegetation reflectance change.

(5)In hard soil between 350 ~ 580nm newly built asphalt road than a large slope, which can distinguish between newly paved road with hard soil reflectance spectra, both reflectance curve variation with wavelength reflectance spectra with different vegetation

Keywords: WuLanBuHe desert SVC Reflectance spectroscopy

目 录

1 前言 .......................................................................................................................... 1 1.1 研究的目的及意义 ............................................................................................. 1 1.2 地物光谱特性的发展历史及研究现状 ............................................................. 1 1.2.1 地物光谱特性的发展历史 .............................................................................. 1 1.2.2 目前研究的技术和方法 .................................................................................. 2 1.2.3 地物光谱特性国内外的研究现状 .................................................................. 2 2 研究区概况 ................................................................................................................ 3 2.1 地理位置 ............................................................................................................. 3 2.2 气候特征 ............................................................................................................. 4 2.3 植被特征 ............................................................................................................. 4 2.4 沙漠特征 ............................................................................................................. 4 3 研究方法、数据处理及研究路线 ............................................................................ 4 3.1观测仪器 .............................................................................................................. 4 3.2光谱数据采集及处理 .......................................................................................... 5 3.2.1光谱数据采集 ................................................................................................... 5 3.2.2光谱数据融合 ................................................................................................... 5 3.2.3剔除水汽吸收波段 ........................................................................................... 5 3.3研究路线 .............................................................................................................. 6 4 结果与分析 ................................................................................................................ 6 4.1 地物反射光谱 ..................................................................................................... 6 4.2 植被光谱的基本特征 ......................................................................................... 7 4.3 植被种类对光谱的影响 ..................................................................................... 7 4.4植被与板结地的反射光谱 .................................................................................. 8 4.4.1白刺包与白刺包间板结地反射光谱 ............................................................... 8 4.5 植被与生物结皮反射光谱 ................................................................................. 9 4.5.1红柳与生物结皮反射光谱 ............................................................................... 9 4.6植被与水体的反射光谱 .................................................................................... 10 4.6.1红柳与水渠水体的反射光谱 ......................................................................... 10 4.7植被与道路的反射光谱 .................................................................................... 11 4.8 光谱库的建立 ................................................................................................... 12 5 结论 ........................................................................................................................ 12 致谢 .............................................................................................................................. 13 参考文献 ...................................................................................................................... 14

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1 前言

收集和积累各种典型地物的光谱数据信息历来是遥感基础研究和应用研究中不可缺少的一个重要环节,它对发展遥感信息处理的新方法、提高遥感分类识别水平起着十分重要的作用。不同地物光谱反射曲线是地物对电磁波反射或发射差异的集中体现。地物光谱是遥感技术的基础,对于地物分类、目标识别具有指纹效应,是建立地面与空间两种信息之间关系的桥梁。野外地物波谱测量结果的准确性受多种因素的影响,测量时间的选择、仪器的视场角的大小、光线入射与观测的几何角度、测量时刻的太阳高度角与方位角、目标的时空变化性等因素都直接影响着测量结果的精度。

地物的光谱特性，任何地物都有自身的电磁辐射规律，如反射、发射、吸收电磁波的特性。少数还有透射电磁波的特性。地物的这种特性称为：地物的光谱特性。地物的光谱特性有反射率、吸收率、透射率，对于某波段反射率高的地物，其吸收率就低，即为弱辐射体；反之，吸收率高的地物，其反射率就低。这次主要研究地物的反射率，即地物对某一波段的反射能量与入射能量之比，反射率随入射波长而变化。影响地物反射率大小的因素：入射电磁波的波长；入射角的大小；地表颜色与粗糙度。随着科技的不断发展进步相继出现了各种光谱器，本文利用光谱器对乌兰布和沙漠边缘不同地物反射率的测量与数据整理，通过SVC软件的数据分析下，得出每种地物特有的光谱特性，从而建立地物光谱特性数据库[1]，为当地遥感影像地物的识别作出理论指导。

1.1 研究的目的及意义

对于不同地物光谱特性的研究在国内外已近有很大的成果，地物波谱特征的研究是遥感的重要组成部分，是人们研究遥感成像机理，选择遥感仪器最佳探测波段、研制遥感仪器，以及遥感图像分析、数字图像处理中最佳波段组合选择、专题信息提取、提高遥感精度等的重要依据。同时它也是遥感应用分析的基础。本文以乌兰布和沙漠边缘几种典型植被以及对比物进行光谱特性分析，利用svc软件进行数据分析，最终得出典型植被特有的光谱特性，然后建立光谱数据库，为当地地物识别做出理论指导。

1.2 地物光谱特性的发展历史及研究现状 1.2.1 地物光谱特性的发展历史

早在 20 世纪 30 年代苏联的克里诺夫就对许多物体的光谱反射特性进行了系统的测量和研究，他的《自然地物的光谱反射性能》一书是目前已知最早而且相当系统的专著，也为这方面的研究开拓了一个领域。60 年代美国为发射地球资源卫星曾全面开展了地物波谱的测量与研究工作，70 年代该项研究进入高

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潮。一些国家和地区从事遥感基础及其应用研究的单位（组织、机构），他们进行的地物电磁波谱测试工作收集了大量的光谱数据，并利用计算机技术建立地物波谱数据库来保存、管理和分析这些光谱信息，比较典型的波谱数据库有美国 NASA 的地球资源信息系统(ERSIS)、JPL 波谱数据库、USGS 波谱数据库等。

1.2.2 目前研究的技术和方法

随着信息科学技术的不断发展，以往的主要人力、物力、逐地区进行调查的方法已经不能适应新的社会生产力的发展。相继出现了各种光谱器以及数据分软件，因此,目前常用的地物光谱分析方法是利用光谱仪测出不同地物的光谱特性[2] ，再对数据进行校核，将有的数据作为数据源，然后采用光谱分析软件（本文采用SVC）进行不同地物反射率曲线的对比，最后得出不同地物特有光谱特性曲线[3] 。

1.2.3 地物光谱特性国内外的研究现状

美国 NASA 于 60 年代末到 70 年代初，组织大批专家，测量了大量的植物、土壤、岩石矿物和水体等四大类地物的电磁波辐射特性，在此基础上进行编辑整理，建立了地球资源波谱信息系(The NASA Earth Resources Spectral Information System，简称 ERSIS)。到 1971 年止，该波谱信息系统存放了大约 100 种岩矿，260 种植物，1 000 种土壤和 60 种水体的光谱反射比曲线数据。用于处理光谱数据的计算机程序主要有：在给定的波长处插入数据点；对所提取的若干条波谱曲线数据计算其均值、标准差；求极大极小数字化曲线包络等。该系统为美国后来波谱数据库的发展奠定了技术基础和知识积累。

美国喷气推进实验室（JPL）Kahle 与 Geotz 等人在 1981 年前后完成了一个野外地质波谱数据库，该数据库存有约一万种岩石和其他地物的波谱数据，还存有相关仪器参数、测试环境参数(如风、云覆盖)等辅助信息。数据库把每条波谱曲线和相关信息作为一条记录存储，并定量地表达了岩石矿物的吸收峰位置、深度、面积和对称性等地物波谱吸收特征。

美国地质调查局(USGS)针对矿产资源遥感勘探的需要发展了 USGS波谱数据库，该数据库包括了 444 种矿物和对矿产资源有指示性的典型植被及混合材料样品，共达 498 条波谱反射数据，波谱范围为 0.4～2.5µm，波谱分辨率在 4nm(0.2～0.8µm)和 10nm(0.8～2.5µm)。该波谱库不断发展，由第 1 版发展到目前网上运行的第 4 版，支持网上在线搜索，波谱分析软件包括常用的光谱分析、绘图功能以及对应混合物的辐射转换软件等。

其它专业波谱数据库有，美国环保局和空军部门针对大气污染和空气成分的

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诊断建立了 AEDC/EPA 光谱数据库；英国 90 年代初针对海水颜色研究建立了海水光谱数据库，以研究海水光谱分析模型；美国基于 HYDICE超光谱遥感器应用建立了森林高光谱数据库；美国 NIST 发展了有害气体污染物质的标准定量化光谱数据库等。

我国地物波谱测量研究可以从 70 年代末的腾冲航空遥感试验算起。80年代，中国科学院空间科学技术中心在宁芜地区建立了遥感试验场，获得了该地区岩矿、水体、土壤、植被及农作物 1 000 余条光谱曲线，出版了《中国地球资源光谱信息资料汇编》。90 年代初，中科院遥感应用研究所的童庆禧等编著了《中国典型地物波谱及其特征分析》，给出了我国 277 种典型地物的波谱特征。2001 年，北京师范大学在北京顺义进行了星－机－地同步大型遥感实验，获取了冬小麦地面光谱测量参数、飞行图像和配套的结构参数、农学参数、农田小气候参数以及气象参数等实验数据，丰富了地面遥感双向反射与方向性热红外光谱数据

90 年代初期，中国科学院安徽光机所、遥感所、南京土壤所、兰州冰川所等单位，建立了我国第一个综合性―地物波谱特性数据库‖。该波谱数据库采集积累 300 余种地物约 15000 条地物波谱，并存放了相应的环境参数、大气参数及理化参数等辅助信息。该系统是基于计算机 DOS 系统和FOXBASE 环境建立的，具备常规波谱数据处理技术、常规统计分析功能和应用模式分析模块以及地面与航空波谱数据的参照功能。

中科院遥感所和安徽光机所在―地物波谱特性数据库‖的基础上，通过 VFP 数据库技术和 VC++计算机语言，将地物波谱数据库进一步发展为可在 Window NT 运行的波谱数据库系统，并增强了波谱数据的定量分析和特征提取功能。

中科院长春地理研究所 2001 年前后建立了长春净月潭地物波谱数据库，该数据库由四个子系统构成：可见光数据系统、红外数据系统、有源微波数据系统和无源微波数据系统。具备存储、查询、统计、制表等基本功能，并能实时接收遥感器数据。

2 研究区概况 2.1 地理位置

乌兰布和沙漠位于内蒙古西部，是华西和西北的接合部，地处我国西北荒漠和半荒漠的前沿地带，地理区域为东经106°09′-106°57′，北纬39°16′-40°57′之间。东北部以河套绿州为界，西部以阿拉善左旗的吉兰泰—图库木公路为界，西北部以狼山为界，东至黄河，南至贺兰山，总面积129，8平方千米，是我国的主要沙漠之一。

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2.2 气候特征

气候终年为西风环流控制，属中温带典型的大陆性气候，降水稀少，年平均降水量102.9毫米，最大年降水量150.3毫米，最小年水降水量公33.3毫米,年均气温7.8℃，绝对最高气温39℃，绝对最低气温－29.6℃，年均蒸发量2258.8毫米，无霜期168天，光照3181小时，太阳辐射150千卡/平方厘米，大于10℃的有效积温3289.1℃，终年盛行西南风，主要害风为西北风，风势强烈，年均风速4.1m/s，风沙危害为主要自然灾害，但光热资源丰富，发展农业具有潜在优势。

2.3 植被特征

乌兰布和沙漠的荒漠植被隶属亚非荒漠植物区，亚洲中部区，阿拉善省，东阿拉善洲。阿拉善荒漠省 的东界就在乌兰布和沙漠的东缘，也就是亚洲中部荒漠区与草原区的分界线，而且是极为重要的植物地理学分界线。植物地理成分古老而种类贫乏，以蒙古种，戈壁－－蒙古种，戈壁种以及古地中海区系的荒漠成分占主导地位，世界种与与泛北极区系成分十分贫乏。据初步采集与统计，乌兰布和沙漠境内共有种子植物312种，隶属49科169属，戈壁区系成分中一些地方性特有的单种属和寡种属的优势作用十分显著。灌木、半灌木占绝对优势。乌兰布和沙漠植物基本上都是沙生、旱生、盐生类灌木和小灌木组成，这些植物对当地生境有极强的适应性和抗逆性。

2.4 沙漠现状

据乌海市林业局有关负责人介绍，近40年来，由于自然气候变暖和人为破坏的双重原因，乌兰布和沙漠东进南移的扩展速度非常惊人。据有关资料记载，上世纪60年代初，乌兰布和沙漠东部边缘距乌海尚有近30公里。而此后不到40年，乌达区已经有近1/3的土地被乌兰布和沙漠吞没。乌兰布和沙漠东部边缘已经由黄河西岸的阿拉善盟扩展到黄河东岸海勃湾区，侵蚀面积近100平方公里，而且全部形成了新月型和半月型的流动沙丘，有的沙丘的相对高度竟达50多米。

乌兰布和沙漠的迅速推进，已严重影响了周边地区人们的日常生活。根据自治区第三次荒漠化、沙化土地监测报告，乌海市的荒漠化、沙化面积占全市国土总面积的比例高达80.12%。严重的荒漠化和沙化，导致了乌海自然生态环境恶劣，年均降水量不足160毫米（2005年仅有81.5毫米），而蒸发量却高达3500毫米；沙尘天气、沙尘暴频发，日均风速大于3米/秒的日数最多达到301天。乌海市已成为内蒙古自治区乃至中国沙化最为严重的城市之一。

3 研究方法、数据处理及研究路线 3.1观测仪器

本研究采用的是由美国Spectra Vista公司生产的SVC HR-1024便携式地物

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光谱仪（Field Portable Spectroradiometers），有效光谱范围在350～2500nm，通道数为1024，光谱分辨率为：350 – 1000 nm 内≦3.5nm，1000 – 1850 nm 内≦8.5nm，1850 – 2500 nm内≦6.5nm，最小积分时间1ms，信号采集方式采用蓝牙传输。

3.2光谱数据采集及处理 3.2.1光谱数据采集

本论文数据采集地点在乌兰布和沙漠边缘磴口县沙林中心1场附近。野外地物光谱特性测量受太阳高度角和天气状况的影响较大。为了克服太阳高度角变化对测量结果的影响，选择每天10：00～14：00为野外测量时间。在2012年8月4日～8月5日天气晴朗无风的时段进行了研究区地物光谱测量。每个全光谱数据测量时间设定为5s，地物光谱测量前首先对光谱仪进行暗电流采集和白板标定，以后每更换一次地点，进行一次白板标定。测量高度即探头距离地物60cm，每类地物测量均在10分钟内完成10次测量，取其平均值作为该类地物的反射率。

3.2.2光谱数据融合

首先利用地物光谱仪自带的SVC HR-1024软件对研究区变异较大的地物光谱曲线进行剔除，然后利用该软件的Overlap/Matching功能对数据重叠部分进行匹配，再利用Merge功能对地物光谱数据进行融合。 3.2.3剔除水汽吸收波段

由于大气中水汽的强烈吸收，地面光谱和空中遥感数据在水汽吸收波段基本都是噪声。为使野外地面测量结果与今后遥感数据相匹配，需剔除水汽吸收峰影响严重的波段区域，去除明显错误波段数值。通过借鉴有关文献结论结合SVC地物光谱仪数据采集特点，具体剔除波段范围为：1800～2000nm，2200～2500nm。

剔除水汽吸收前后光谱曲线比较见图1。

图1 剔除水汽吸收波段前后光谱曲线对比图

(左) 剔除水汽吸收波段前光谱曲线; (右) 剔除水汽吸收波段后光谱曲线

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3.3研究路线

本文以乌兰布和沙漠边缘为研究区域，以光谱仪测出的地物光谱特性为数据

源，以svc软件为核心分析几种典型植被的光谱特性，建立光谱数据库，为当地地物识别做出理论指导。研究路线如图2所示：

光谱数据测量 噪音去除

可用的数据

Svc软件数据分析

每种典型植被的特定光谱特

建立光谱数据

图2 研究路线

辐射校正 4 结果与分析

任何地物都有自身的电磁辐射规律，如反射、发射、吸收电磁波的特性。少数还有透射电磁波的特性。地物的这种特性称为：地物的光谱特性。

4.1 地物反射光谱

地物的反射率（反射系数或亮度系数）：地物对某一波段的反射能量与入射能量之比反射率随入射波长而变化。影响地物反射率大小的因素：入射电磁波的波长入射角的大小地表颜色与粗糙度[4-5]。

地物的反射光谱：地物的反射率随入射波长变化的规律。地物反射光谱曲线：根据地物反射率与波长之间的关系而绘成的曲线。地物电磁波光谱特征的差异是遥感识别地物性质的基本原理，不同地物在不同波段反射率存在差异。同类地物的反射光谱具有相似性，但也有差异性，地物的光谱特性[6] 具有时间特性和空间

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特性。

4.2 植被光谱的基本特征

不同的植被类型，由于组织结构、季相和生态条件的不同而具有不同的光谱

特征、形态特征和环境特征等，这在高光谱遥感影像中可以表现出来。一般而言，健康绿色植物的光谱曲线总是呈现明显的―峰和谷‖的特征。如图3所示，其反射光谱特征规律性明显而独特，包括两个叶绿素吸收带和三个典型的水吸收带（此图由于噪音影响只能看到一个），并有一个很宽的反射峰区。

图 3 植被反射光谱曲线

经过对上图 3的分析，健康的绿色植物光谱曲线主要有以下特点： （1）在可见光波段(400～670nm)有一个小的反射峰，两侧有两个吸收带，即在 450nm和 670nm 波段为反射低谷，这是由于叶绿素对蓝光和红光吸收作用强，而对绿光反射作用强的原因。

（2）在近红外波段(680～740nm)有一反射的―陡坡‖即为红边，1100nm 附近有一峰值，形成植被的独有特征。

（3）由于叶子内部的液态水分的强烈吸收作用，在 1400nm处有明显的低谷。

（4）此外在 1600nm处也有反射峰。

4.3 植被种类对光谱的影响

不同植被类型，由于其叶面积大小、叶子色素含量、细胞结构、含水量等参数均不相同，因而其光谱反射曲线必然存在着一定的差异。即使是同一种植被,随着季节不同、病虫害影响等条件的不同,也会导致其反射率的变化，不过健康的绿色植被其光谱反射曲线的形态基本上是相似的，这是因为影响绿色植被波谱

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特性的主导控制因素是一致的。

图4是研究区域内所测的白刺(Nitraria schoberi L.)、稗草(Echinochloa crusgalli (L.) Beauv.)、红柳(Tamarix ramosissima Ledeb.)、花棒(Hedysarum scoparium)、梭梭(Chenopodiaceae)、油松苗(Pinus tabulaeformis)的光谱反射曲线,其光谱特性与上面各波长处的分析基本一致。在波长为550nm附近，都存在1个10%左右的反射峰。在波长为670nm附近，有明显的吸收谷，这可能由叶子色素特别是叶绿素所决定[7-8] 。在红边区，6条曲线反映出的红边斜率也各不相同[9]，红边斜率主要与植被覆盖度或叶面积指数有关,覆盖度越高,叶绿素含量越高,红边的斜率越大。红边左侧的反射率主要与叶绿素含量有关,红边右侧的反射率主要取决于叶内组织结构和植物体内含水量的影响。在800nm左右是一个相对平坦的、反射率高的区域，它可能由植被的细胞构造所决定[10] ，6条曲线的反射峰值出现的位置基本相同，都在1100nm附近，但是由于植被类别的不同,其反射率峰值存在着很大的差别。在波长为740nm～1280nm的区域，都有一段相对平坦但反射率较高的区域。所以这一波长区域就可用来区分这6种不同的植被。在后面附图里附了每种典型植被反射光谱曲线图。

图4 不同植被反射光谱曲线

4.4植被与板结地的反射光谱

4.4.1白刺包与白刺包间板结地反射光谱

白刺是沙漠和盐碱地区重要的耐盐固沙植物。它耐盐碱、耐沙埋；它积聚流沙和枯枝落叶而固定的沙丘人们称之为白刺包。据观察，白刺包固定的沙丘和其它的沙生相比是最牢固有效的，别的植物的枝条多高傲地向上伸展着，只顾生长自己的，而白刺却不同，它用全身的枝条护压着沙丘，它要同沙尘暴作斗争。白

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刺喜沙埋，埋后枝节生出不定根，逐渐形成丘状沙堆。堆大小不一，一般以高l一1.5m左右者为多，高者可达2—3m乃至5m左右。由于白刺包的挡风、积水等作用使的在其包间产生板结地。图5为白刺包与白刺包间板结地反射光谱特性曲线，白刺遵循植被特有的反射率光谱特性变化规律，而白刺包间板结地为表面硬化的沙质土壤的反射率光谱特性，在350～550nm之间二者反射率变化基本一致，在550nm之后由图可以直接看出二者的区别。

图5 白刺包与白刺包间板结地反射光谱曲线

4.5 植被与生物结皮反射光谱 4.5.1红柳与生物结皮反射光谱

生物结皮是由其生物组成部分通过假根、菌丝体及其分泌物等与表层土壤颗粒胶结而形成的有机复合体[11]。生物组成部分包括:藻类、地衣、苔藓等隐花植物,以及细菌、真菌等土壤微生物。生物结皮的防风固沙作用通过两方面表现出来:一方面是结皮自身的结构特点具有一定的防风固沙作用;另一方面生物结皮的生长能够促进高等植物的侵入,提高该区域的防风固沙能力。固沙能力一般来讲顺序为:苔藓结皮>地衣结皮>藻结皮>藻类-地衣结皮[12]。图6为乌兰布和沙漠边缘红柳与生物结皮反射光谱，生物结皮在整个可见光~短波红外范围内具有较小的反射率值;且在600～750nm范围内由于光合色素的吸收作用具有比红柳光谱斜率更小的反射光谱曲线;生物结皮在600～750 nm具有明显的吸收特征，生物土壤结皮并不像绿色植被一样显示出550 nm的反射峰。绿色结皮表现出与黑结皮类似的光谱特征,且600～750 nm范围内反射率比黑结皮更低，在1370nm处都有一个低谷。红柳依然遵循植被固有的反射光谱变化规律。

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图6红柳与生物结皮反射光谱

4.6植被与水体的反射光谱

4.6.1红柳与水渠水体的反射光谱

太阳辐射到达水面后，一部分被水面直接反射回空中形成水面反射光

[13]

，

它的强度与水面状况有关，但除了发生镜面反射的情况之外，一般仅占到入射光的 3.5﹪左右；其余光透射进入水中，大部分被水体吸收，部分被水中悬浮泥沙和有机生物散射，构成水中散射光，其中返回水面的部分称后向散射光；部分透过水层，到达水底再反射，构成水底反射光，这部分光与后向散射光一起组成水中光[14] ，回到水面再折向空中，所以遥感器接收到的光包括水面反射光和水中光(当然还有天空散射光)。由图7可以看出水体在560nm附近出现波峰即反射率达到最大值与红柳的最大反射率差距盛大；水体从680nm以后近红外光区反射率逐渐减小，在1470nm处吸收率几乎达到最大值，而红柳则依照植被的反射率光谱特性一直增加到1100nm附近达到最大值后才降低，这与水体反射率截然不用，从这两点我们可以区分红柳与水渠水体的反射光谱。

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图7红柳与水渠水体的反射光谱

4.7植被与道路的反射光谱

各种道路的波谱曲线形状大体相似，但由于建筑材料的不同，存在一定的差异，如水泥路的反射率最高，次之为土路、沥青路等。由图8可以看出由于新修柏油路与硬土路的铺面材料不同所以他们的反射率曲线出现差异。在350～580nm之间二者反射率变化都比较大，但硬土路的斜率更大，波长在680nm硬土路的反射率持续增加到2090nm处达到最大，而新修柏油路则几乎不增加，由此可以区分新修柏油路与硬土路的反射光谱，二者反射率曲线随波长的增加也持续增加或缓慢增加即变化幅度很小与植被的反射光谱特性截然不同，由图可以直观的看出。

图8植被与道路的反射光谱

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4.8 光谱库的建立

地面物体或大气光谱库[15] 的建立对于地物光谱研究以及高光谱遥感数据[16] 的应用来说是十分重要的,但同时也是十分费时和费力的。本研究对乌兰布和沙漠边缘地区多种植被和各种地物进行了反射光谱测量，在测得的光谱中由于噪音等的影响去除1800～2000nm、2200～2500波段而且除此两范围数据已经能反映地物在可见光和近红外波段的特征，由于能力有限数据库只待以后建立，在本文的研究为以后乌兰布和沙漠边缘数据库的建立提供数据来源。

5 结论

本研究主要采用svc光谱仪,对乌兰布和沙漠边缘地区地物进行反射率光谱测量，尤其是几种典型植被的测量以及数据分析，得出了地物的各自所具备的反射率光谱特性曲线，为以后当地数据库的建立提供数据来源。 研究结论：

（1）植被的反射光谱曲线变化基本一致，可区分的波段在680nm～740nm的红边斜率以及740～1280nm的反射峰值。

（2）由于白刺包的挡风、积水等作用使的在其包间产生板结地，白刺包与白刺包间板结地在350～550nm之间二者反射率曲线变化基本一致，在550nm之后二者的曲线变化截然不同。

（3）生物结皮在600～750nm范围内由于光合色素的吸收作用具有比红柳光谱斜率更小的反射光谱曲线，同时生物土壤结皮并不像绿色植被一样显示出550 nm的反射峰。以上两点可用来区分植被与生物结皮的反射光谱曲线。 （4）水体在560nm附近出现波峰即反射率达到最大值与红柳的最大反射率差距盛大；水体从680nm以后近红外光区反射率逐渐减小，在1470nm处吸收率几乎达到最大值，而植被（红柳）则依照植被的反射率光谱特性一直增加到1100nm附近达到最大值后才降低，这与水体反射率截然不用，从这两点我们可以区分植被（红柳）与水渠水体的反射光谱

（5）新修柏油路与硬土路在350～580nm之间二者反射率变化都比较大，但硬土路的斜率更大，波长在680nm硬土路的反射率持续增加在2090nm处达到最大，而新修柏油路则几乎不增加，由此可以区分新修柏油路与硬土路的反射光谱，二者反射率曲线随波长的增加也持续增加或缓慢增加即变化幅度很小与植被的反射光谱特性截然不同。

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内蒙古农业大学生态环境学院本科毕业论文

致 谢

本文在选题、数据分析、定稿过程中，感谢杨老师在百忙之中教我如何进行数据分析、svc软件的使用方法以及在我写完以后对论文的修改指导，在老师的指导和勉励下，我顺利完成了论文的撰写，并提高了自己的实际动手能力。同时，感谢文中参考文献的作者，是他们的辛勤劳动和丰硕成果，使我可以顺利完成这篇论文。在此送去最诚挚的谢意，对他们表示衷心的感谢。

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乌兰布和沙漠边缘几种典型植被地物光谱特性研究

参 考 文 献

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