植物光譜的影響因素

1、植物光譜的影響因素報(bào)告人：王力2013/12/31主要內(nèi)容1.生化組分對(duì)植物光譜的影響2.水分對(duì)植物光譜的影響3.覆蓋度對(duì)植物光譜的影響4.混合地物對(duì)植物光譜的影響生化組分對(duì)植物光譜的影響植物光合作用色素的影響植物體內(nèi)能進(jìn)行光合作用的色素有三類： 葉綠素主要包括葉綠素a和葉綠素b，吸收高峰位于紅光和藍(lán)紫光波段； 類胡蘿卜素包括胡蘿卜素和葉黃素，吸收高峰位于藍(lán)光和藍(lán)綠光波段； 藻膽素是藻類進(jìn)行光合作用的主要色素，吸收高峰位于橙紅光或綠光波段。葉綠素a、b在乙醚溶液中的吸收光譜圖葉綠素a和b的吸收光譜很相似，但也略有不同：首先葉綠素在紅光部分的吸收帶寬一些，在藍(lán)紫光部分的寬一些，而葉綠素b在紅光部

2、分的吸收帶窄一些，在藍(lán)紫光部分的寬一些；其次，與葉綠素b相比較，葉綠素a在紅光部分的吸收帶偏向長(zhǎng)波方向，而在藍(lán)光部分偏向短波方向。胡蘿卜素和葉黃素的吸收光譜圖胡蘿卜素和和葉黃素的吸收光譜與葉綠素不同，他們的最大吸收帶在藍(lán)紫光部分。不吸收紅光等波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光藻紅蛋白A和藻藍(lán)蛋白B的吸收光譜圖藻膽素的吸收光譜正好與胡蘿卜素的相反，它主要吸收綠、橙光。藻藍(lán)蛋白的吸收光譜最大值在橙紅色部分，而藻紅蛋白的吸收光譜最大值在綠色和黃色部分。植物光合作用色素的影響同一物種在不同生長(zhǎng)階段體內(nèi)葉綠素、纖維素和表面色素含量差異很大，光譜曲線形態(tài)出現(xiàn)相應(yīng)變化。下圖展示了同一種植物（黃蒿）在不同生長(zhǎng)期內(nèi)的光譜變化：不同生

3、長(zhǎng)期黃蒿光譜曲線對(duì)比圖（0812代表2000年08月12日）植物光合作用色素的影響不同顏色的植物和同種顏色植物不同生長(zhǎng)階段的光譜反射率都受植物光合色素影響。當(dāng)植物本身的顏色差異較大時(shí)，表明他們體內(nèi)各種色素的比例差別較大，在光譜曲線上有很大區(qū)別，例如，紅花與綠色植物光譜有顯著的區(qū)別。植物光合作用色素的影響不同時(shí)相植物的色素總含量和比例在變化，對(duì)高光譜遙感建模最具有指導(dǎo)意義的就是植物體內(nèi)色素含量及各類色素之間的比例的差異。紅邊左側(cè)反射率主要與葉綠素的含量有關(guān)，紅邊右側(cè)的反射率主要取決于葉內(nèi)組織結(jié)構(gòu)和植物體內(nèi)含水量的影響。黃丁香葉子與綠丁香葉子相比，其紅邊位置發(fā)生藍(lán)移，圖中樣本采集于同一顆樹(shù)上，保證

4、了水分對(duì)著兩個(gè)樣本的影響是差不多的，因此兩者光譜特征的區(qū)別，主要與植物體內(nèi)葉綠素含量的減少有關(guān)。黃、綠丁香的一階導(dǎo)數(shù)光譜圖植物光合作用色素的影響植物光合作用色素的影響生化組分對(duì)植物光譜的影響植物表面蠟質(zhì)茸毛的影響沙棗葉片正面、反面與其他植物光譜曲線在沙漠邊緣的靖邊縣常見(jiàn)的幾種喬木類的光譜曲線如圖所示，其中沙棗葉片分為正面和反面兩種情況。天然沙棗葉片的正面和反面均勻密布著銀白色的蠟質(zhì)茸毛，反面比正面更加濃密。沙棗的光譜反射率明顯高于其他樹(shù)種，在559nm附近的反射峰相對(duì)寬度和高度遠(yuǎn)高于其他樹(shù)種。因?yàn)樯硹椚~片反面茸毛含量太高，降低了表面葉綠素反射特征，在756-1360nm葉片的反射率比正面要低，

5、其他波段，茸毛含量越高，反射率越高。生化組分對(duì)植物光譜的影響蛋白質(zhì)、木質(zhì)素和纖維素的影響對(duì)綠色植物而言，蛋白質(zhì)、木質(zhì)素和纖維素對(duì)植物光譜的影響不顯著。他們的主要吸收特征出現(xiàn)在1450-2450nm之間.植物枯萎時(shí)，葉綠素消失，也失去了對(duì)生態(tài)環(huán)境的指示意義，光譜曲線基本相似。如圖中的4501400nm之間的曲線。野外不同枯黃植物光譜曲線水分對(duì)植物光譜的影響植物在紅外和短波紅外波段（690-1300nm）由于葉綠素的強(qiáng)反射導(dǎo)致高平臺(tái)，出現(xiàn)了兩個(gè)（以972nm、1172nm為中心）吸收峰，根據(jù)Brain和Curtiss Boulder的研究，吸收峰的出現(xiàn)是由大氣中的水蒸氣和植物體內(nèi)的水分決定的。不同

6、含水量的木耳菜葉光譜曲線不同含水量泡桐樹(shù)光譜曲線不同含量梧桐樹(shù)光譜曲線圖木耳菜葉、泡桐樹(shù)和梧桐葉不同干燥階段的光譜曲線圖如圖所示。其中木耳代表了蔬菜類，含水量比較高，抱桐葉和桐樹(shù)葉代表常見(jiàn)的成熟階段的樹(shù)葉，含水量較低。覆蓋度對(duì)植物光譜的影響 隨著植物品種、長(zhǎng)勢(shì)和生長(zhǎng)周期的變化，植物的覆蓋度也發(fā)生變化，植物光譜和背景地物的光譜（如土壤、水體、其他植物等）常常出現(xiàn)混合或過(guò)度現(xiàn)象，導(dǎo)致目標(biāo)物的光譜出現(xiàn)一定程度的變化，給物種的分類和識(shí)別帶來(lái)更大的困難。不同覆蓋度植物（抱桐葉）光譜曲線（黃土背景）不同覆蓋度植物（抱桐葉）光譜曲線（白紙背景）覆蓋度對(duì)光譜的影響規(guī)律：n 植被覆蓋度變化實(shí)質(zhì)上反應(yīng)了單位面積上

7、葉綠素的含量變化。覆蓋度降低時(shí)，葉綠素含量降低，背景地物的影響相應(yīng)會(huì)加強(qiáng)n 同一成熟狀態(tài)下的植物覆蓋度變化時(shí)，紅邊位置幾乎沒(méi)有變化。n 當(dāng)植物冠層中成年鮮綠葉片含量增加，纖維素、蠟質(zhì)等也發(fā)生變化，紅邊位置會(huì)向長(zhǎng)波方向移動(dòng)混合地物對(duì)植物光譜的影響 如果空間分辨率許可的話，理論上就能有效避免混合像元，從而識(shí)別大多數(shù)的巖石、土壤和植物類型。然而，自然界地物光譜受到多種因素的影響，存在同物異譜和同譜異物的現(xiàn)象。 根據(jù)Clark對(duì)混合類型的定義，這種混合類型為線型混合，光譜信號(hào)是按照各個(gè)組分所占的面積比例與其光譜的乘積疊加的。根據(jù)野外調(diào)查，天然狀態(tài)下植物混合生長(zhǎng)有其區(qū)域性和相對(duì)穩(wěn)定的組合方式，即在一定的氣候條件下，混合通常是在幾類植物之間，例如，安塞縣天然轉(zhuǎn)臺(tái)的坡地混生生物主要有黃蒿、胡枝子、白蒿和狗尾草，靖邊縣的沙漠邊緣混生植物主要有沙米、沙蒿、沙柳等，混合的比例因?yàn)榫植啃…h(huán)境的變化發(fā)生相應(yīng)的變化。生長(zhǎng)階段對(duì)植物光譜的影響 同一植物在不同生長(zhǎng)期內(nèi)各組分含量不同，所有這些組分變化對(duì)植物反射光