地物波普读书笔记

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1、叶绿素荧光：细胞内的叶绿素分子通过直接吸收光量子或间接通过捕光色素吸收光量子得到能量后，从基态（低能态）跃迁到激发态（高能态）。由于波长越短能量越高，故叶绿素分子吸收红光后，电子跃迁到最低激发态；吸收蓝光后，电子跃迁到比吸收红光更高的能级（较高激发态）。处于较高激发态的叶绿素分子很不稳定，在几百飞秒（fs，1fs=10－15s）内，通过振动弛豫向周围环境辐射热量，回到最低激发态。最低激发态的叶绿素分子可以稳定存在几纳秒（ns，1ns=10－9s）。叶绿素分子有红光和蓝光两个最强吸收区。如果叶绿素分子被蓝光激发，电子跃迁到能量较高的第二单

2、线态；如果被红光激发，电子跃迁到能量较低的第一单线态。处于单线态的电子，其自旋方向保持原来状态，如果电子在激发或退激过程中自旋方向发生变化，该电子就进入能级较单线态低的三线态。处于较低激发态的叶绿素分子可以通过几种途径释放能量回到稳定的基态。能量的释放方式有如下几种（Campbelletal.，1998；Roháček&Barták，1999；Malkin&Niyogi，2000）：1）重新放出一个光子，回到基态，即产生荧光。由于部分激发能在放出荧光光子之前以热的形式逸散掉了，因此荧光的波长比吸收光的波长长，叶绿素荧光一般位于红光区。2

3、）不放出光子，直接以热的形式耗散掉（非辐射能量耗散）。3）将能量从一个叶绿素分子传递到邻近的另一个叶绿素分子，能量在一系列叶绿素分子之间传递，最后到达反应中心，反应中心叶绿素分子通过电荷分离将能量传递给电子受体，从而进行光化学反应。以上这3个过程是相互竞争的，往往是具有最大速率的过程处于支配地位。对许多色素分子来说，荧光发生在纳秒级，而光化学发生在ps级，因此当光合生物处于正常的生理状态时，天线色素吸收的光能绝大部分用来进行光化学反应，荧光只占很小的一部分。活体细胞内由于激发能从叶绿素b到叶绿素a的传递几乎达到100%的效率，因此检测不

4、到叶绿素b荧光。在室温下，绝大部分（约90%）的活体叶绿素荧光来自PSⅡ的天线色素系统，而且光合器官吸收的能量只有约3%～5%用于产生荧光（林世青，1996；Krause&Weis，1991）。朗伯体：当目标物的表面足够粗糙，以致于它对太阳短波辐射的反射辐射亮度在以目标物的中心的2π空间中呈常数，即反射辐射亮度不随观测角度而变，我们称该物体为漫反射体，亦称朗伯体。水体波谱特征：纯净水体的反射主要在可见光中的蓝绿光波段，在可见光其它波段的反射率很低。近红外和中红外纯净的自然水体的反射率很低，几乎趋近于0。水中含有泥沙，在可见光波段的反射率

5、会增加，峰值出现在黄红区。水中含有水生植物叶绿素时，近红外波段反射率明显抬高。植被波谱特征：在可见光波段：在0.45um附近（蓝色波段）有一个吸收谷；在0.55um附近（绿色波段）有一个反射峰；在0.67um附近（红色波段）有一个吸收谷。在近红外波段：从0.76um处反射率迅速增大，形成一个爬升的“陡坡”,至1.1um附近有一个峰值，反射率最大可达50％，这是由于植被叶片的独特的栅栏结构所造成。由于不同种植物的叶内细胞结构差异大，不同种植物的反射率在该波段具有最大的差值，故是区分植物种类的最佳波段。光线通过栅栏组织的细胞时经过折射一部分

6、直接透射出去，还有一部分会发生反射，而光在折射时的损耗是非常小的。以1.45um，1.95um，2.70um为中心是水的吸收带，其附近区间受到绿色植物含水量的影响，反射率下降，形成低谷。影响植被波谱特征的主要因素：植物类型；植物生长季节；病虫害影响等。由于植被波谱特征大同小异，也根据这些差异可以区分植被类型、生长状态等。土壤的波谱特征：自然状态下土壤表面的反射曲线呈比较平滑的特征，没有明显的反射峰和吸收谷。在干燥条件下，土壤的波谱特征主要与成土矿物（原生矿物和此生矿物）和土壤有机质有关。土壤含水量增加，土壤的反射率就会下降，在水的各个吸

7、收带（1.4um、1.9um、2.7um处附近区间），反射率的下降尤为明显。二向反射分布函数（BRDF):设波长为λ，从方向，分别为入射光的天顶角和方位角，以辐射亮度投射向点目标，造成该目标的辐射亮度为，传感器从方向观察目标，分别为反射光的天顶角和方位角，接受到来自目标地物对外来辐射的反射、散射和辐射，其亮度值为。BRDF单位为1/sr（球面度-1）。二向反射分布函数（BRDF）与双向反射率因子（BRF）的联系：根据漫反射体辐射通量密度值与亮度值的关系公式，有L代表漫反射体的辐射亮度，E代表辐射亮度，M代表辐射通量密度，结论：理想漫反射

8、体的BRDF值是。说明：1)我们在给出BRF的定义时，并没有对辐射环境作任何限制，因此R值不仅取决于目标地物非朗伯体特征的物理量，而且还与辐射环境有关。2)如果入射光源对目标地物所张的立体角ΔΩ0以及传感器