Спектральная сигнатура растительности

Растительность покрывает большую часть поверхности Земли. Его роль в регулировании глобальной температуры, поглощении CO2 и других важных функциях делает его типом почвенно-растительного покрова, представляющим большое значение и интерес. Дистанционное зондирование может использовать особый способ, которым растительность отражает падающую электромагнитную энергию, и получать информацию о растительности.

Структура клеточного листа и ее взаимодействие с электромагнитной энергией.

Большая часть видимого света поглощается, в то время как почти половина энергии в ближнем инфракрасном диапазоне отражается.

Под верхним эпидермисом (тонким слоем клеток, который образует верхнюю поверхность листа) находятся в основном два слоя клеток. Верхняя - это столбовая паренхима и она состоит из удлиненных клеток, плотно расположенных вертикально. В этом слое находится большая часть хлорофилла, белка, который отвечает за захват солнечной энергии и питание в процессе фотосинтеза. Нижний уровень — это губчатая паренхима, состоящая из клеток неправильной формы с большим количеством воздушных пространств между ними, чтобы обеспечить циркуляцию газов.

Помимо хлорофилла, столбовая паренхима содержит другие пигменты, такие как каротиноиды, антоцианы и другие, которые также отвечают за поглощение света. Из-за этих пигментов большая часть видимой электромагнитной энергии поглощается, особенно в синей и красной области. Поглощение в зеленых участках немного слабее, поэтому растительность кажется нам зеленой. В результате очень мало энергии выходит из столбовой паренхимы и отражается обратно. С другой стороны, энергия ближнего инфракрасного излучения (NIR) не подвержена воздействию этих пигментов и почти полностью проникает в столбовую паренхиму. Когда он достигает губчатой паренхимы, наличие воздушных пространств вызывает преломление энергии NIR в различных направлениях. Это приводит к тому, что примерно половина энергии выходит из листа из нижнего эпидермиса, а другая половина из верхнего эпидермиса в сторону неба.

Удаленные датчики, которые фиксируют отраженную энергию в видимой и ближней инфракрасной областях спектра, будут записывать очень слабый сигнал в синей и красной областях, немного сильнее в зеленом и очень сильно в ближнем инфракрасном диапазоне.

Сочетание низкой отражательной способности в видимом диапазоне и высокой в ближнем инфракрасном характерно для большинства типов растительности, и именно поэтому она известна как спектральная сигнатура растительности.