土壤的反射光谱特征

土壤的机械组成、有机质含量、土壤孔隙度和黏土矿物类型等理化特性的多样性，使各类土壤均具有其独特的光谱特性。对50个剖面，124个土壤样品的光谱曲线分析,可以看出不同土壤的光谱曲线形态各异，但存在着一些共同的性质：土壤的光谱曲线总体上变化比较平缓，而且多数土壤的光谱反射率在可见光部分不太高，光谱曲线在形态上很相似，基本平行。许多波段间具有良好的正相关性，一般在较短的波段反射率高时，较长的波段也具有高反射率。不同土壤的光谱反射率的光谱曲线也存在差别，一是不同土壤在光谱反射率强度上的不同；二是对于不同的土壤类型，一些特征吸收带出现的位置和表现的相对强度不同。利用田间条件下的土壤光谱数据，研究了不同土壤含水量的光谱特征，并建立了裸露土壤表层含水量的高光谱反演模型。

以1400nm波段附近水吸收带为界，在350～1400nm波段的反射光谱曲线随波长的增加具有单调上升的趋势，在1400～1900nm波段的土壤光谱反射率曲线变化平缓，在1900～2100nm波段，土壤的光谱曲线随波长增加单调上升2100～2500nm波段，普反射率呈单调递减趋势。在350～1400nm波段，土壤光谱反射率大多能由四个折线段和一些特性吸收带；这四个波段是

350-600nm波段，斜率较大，并且在560mm波段附近出现强弱各异的吸收600～800nm波段，曲线趋缓，几乎呈直线，且无明显吸收；800～1000nm波段，基本水平，类似“台阶”状；1000～1350mm波段，曲线趋缓，总体趋势是1线上升；在900nm和1400mm波段附近具有不同程度的水分特征吸收带。因此该围内的光谱形状特征可以由400nm，600nm，800nm，1000nm和1350nm五点，段构成的折线以及560nm、900nm和1400mm三点波段确定的特征吸收来大致控制在1400～1900nm两个水汽吸收带，光谱曲线变化平缓，基本上为一条水平曲线，可用1650nm波段来控制。在1900～2100nm波段，土壤的光谱曲线变化平缓，为单调递增。在2100～2500nm波段，光谱曲线呈递减趋势，在2200nm和2300nm附近有较弱的水分吸收谷，光谱的总体趋势可以由2150nm和2500nm处的连线来表示，大多数土壤的光谱曲线随波长的增加而递减。因此，可见光短波红外波段土壤光谱反射率曲线的形状大致可由五个折线波段（350～600nm，600～800nm，800～1000nm，1000～1350nm，1350～1900nm和六个吸收谷（560nm，900nm，1420nm，1950nm,  2200nm和2340nm）来控制。国外也曾有过关于土壤光谱特征的研究，如Stoner和Baumgardner（1981）分析了美国多种类型的土壤在500～2350nm波段的光谱特征，并将它们分为五种主要类型，第一类是有机质控制类型，该类土壤富含有机质，为中细结构。其光谱曲线，在500～1300nm波段反射率低，线型微下凹。第二类是最小改变类型。这类士壤含有机质量低，含铁量低。其光谱曲线如图2.13中的b线型所示，在500～1300nm波段反射率高，曲线微上凸。在1200nm和1770nm附近存在两个弱的水吸收谷，在1450nm和1950nm附近具有两个强烈的水吸收谷，第三类是铁影响类型。这类土壤含有机质量低，含铁量中等，其光谱曲线在800nm和1300nm波段附近存在反射峰，在980nm附近有较强的吸收谷。第四类是有机质影响类型，这类土壤富含有机质，为中粗结构，其光谱曲线在500～750nm波段下凹，在750-1300nm上凸.

第五类是铁控制类型。这类土壤富含铁，为细结构。其光谱曲线，在530～750nm波段反射率逐渐增加，750nm波段后，反射率几乎呈直线下降，在1450nm和1950nm附近的吸收谷特征基本消失。