Спектральные характеристики растительности

3.4. Спектральные характеристики растительности

3.4.1. Введение

Значительная часть суши покрыта растительностью. Большей частью геологическое картирование и другие исследования вынужденно проводятся в районах, имеющих растительный покров. Часто в таких областях геологическое картирование просто невозможно провести без съемки и анализа региональных и локальных сообществ растительности. Для геологических аспектов имеют значение пространственные изменения в типе, составе и густоте, а также в высоте растительности, так как, прежде всего в районах, где отсутствует культурное земледелие, существует опытно установленная тесная зависимость между растительностью, почвенным профилем и геологией субстрата. Растительность в этом случае может служить прямым индикатором литофациальных и структурных разновидностей геологического субстрата или основания. Для постановки геологических проблем имеет значение даже локализация участков ландшафта, в которых растения находятся в неблагоприятных условиях, например поднявшегося или опустившегося уровня грунтовых вод, аномальной концентрации солей или металлов (в водоемах и сточных водах) или аномального соотношения их в профиле почвы, что может указывать на расположение близ поверхности выходов окисленных сульфидных руд или других месторождений.
Различия в растительности вызывают конвективное движение воздуха, а на спектрозональных изображениях многозональных съемочных систем приводят к изменениям в зависимости от свойств растительности, тональности и текстуры образов. При геологическом дешифрировании панхроматических черно-белых и цветных аэрофотоснимков, а также цветных инфракрасных снимков работают почти всегда с относительными тоновыми и текстурными различиями соседних участков, покрытых растительностью. С введением многозональных способов съемки, которые предполагают одновременную съемку того же района в разных спектральных диапазонах, стало возможным по зависящим от длины волны излучения отражательным, поглощательным и тепловым характеристикам растений (прежде всего их сообществ) выделять луговые травы, группы кустарников или леса более точно, чем на черно-белых и даже на цветных инфракрасных аэрофотоснимках. В настоящее время их изучают с помощью числовых методов записи и обработки спектральных и многозональных снимков, которые представляют различия спектральных характеристик растительных сообществ в виде изображения с увеличенной контрастностью. Здесь в первую очередь интересны такие методы, которые позволяют корреляцию и комбинацию спектральных данных по двум или более каналам.
Для того чтобы выбрать для съемок закрытых растениями районов необходимые спектральные каналы и по зарегистрированной датчиками спектральной интенсивности сделать вывод об однородности или смешанном видовом составе растительности или об аномальных условиях их произрастания, необходимо пользователю-интерпретатору данных дистанционного зондирования иметь основные представления о физических и физиологических причинах различий спектральных характеристик растений и их сообществ. В первую очередь необходимо знать внешние факторы, из которых складывается взаимодействие падающего потока солнечного излучения и растения и которые влияют на спектральный сигнал растений или их сообществ. В последние годы в аспекте дистанционного зондирования спектральные характеристики растительности изучались многими рабочими группами как в лабораториях, так и на местности. Излагаемые ниже сведения почерпнуты из опубликованных результатов исследований [75, 76, 77, 112, 143, 137, 138, 211, 247].