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遥感技术在生态环境监测中的应用研究
式中，i 为波段序号；λ i 为波段 i 的波长值；E（λ i ）为波长入处原始发射率值；S（E
（λ i ））为波长 λ i 处的原始发射率平方根值。
3. 一阶导数和二阶导数
导数变换可以去除部分线性或接近线性的背景、噪声对目标光谱的影响。导数光谱分
为一阶导数光谱和高阶导数光谱，由于光谱采样间隔的离散性，高光谱数据的微分变换一
般是用差分方法来近似计算（Tsai，1998；许卫东，2005）。Cloutis（1996）的研究表明，
光谱的低阶微分处理对噪声影响敏感性较低，且包含了目标大部分的光谱信息，因而在实
际应用中通常进行一阶导数和二阶导数变换，计算公式如下：
式中，i 为波段序号；λ i 是波段 i 的波长值；E（λ i ）为波长入，处原始发射率值；
△λ是波长λ i+1 到λ i 的差值，由光谱采样问隔决定。
4. 连续统去除
连续统去除法也被称为去包络线法，作为一种光谱分析方法最早由 Clark 和 Rous 提出，
定义为逐点直线连接随波长变化的吸收或反射凸出的“峰”值点，并使折线在“峰”值点
上的外角 >180°。实际的光谱曲线是由离散的样点组成所以可用连续的折线来近似光谱
曲线的包络线，在获得包络线后原始光谱与对应波段包络线的比值即为该波段的包络线去
除后的归一化光谱值。连续统去除法可以有效地突出光谱曲线吸收和反射特征，并将其归
一到一致的光谱背景上，具有压抑背景光谱和放大弱吸收特征信息的优势。
图 5-5 和 5-6 分别为土壤反射率和发射率及一阶导数、二阶导数、倒数对数、倒数对
数一阶导数、倒数对数二阶导数、平方根、平方根一阶导数、平方根二阶导数和去连续统
不同变换形式的光谱曲线。由图可知，无论是反射率还是发射率光谱曲线：九种不同方法
变换处理的光谱曲线形状差异明显；倒数对数光谱随波长变化趋势和原始光谱相反，平方
根光谱和原始光谱曲线形状非常相似，它们在整体变化的幅度和细节特征的改变并没有本
质上的增强；一阶导数、二阶倒数、倒数对数一阶导数、倒数对数二阶导数和去连续统变
换方法，均能够将原始光谱波峰、波谷等信号特征放大，产生更大幅度的波动，增大与背
景光谱的差异；一阶导数、二阶导数和去连续统变换方法都在相同的几个波段处变化剧烈，
放大了原始光谱信息，但程度各有不同。总的说来，一阶导数、二阶导数和去连续统变换
处理方法，对于消除或减弱土壤背景噪声、提高信噪比、增强目标光谱信息方面作用明显，
从而更容易从光谱数据中提取出能够反映土壤特性的微弱信号。
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