地物的波谱特征是电磁波与地物表面相互作用的结果，往往表现为地物在不同波段反射、热辐射、微波辐射及散射特征，这也成为利用遥感手段进行目标物探测与识别的理论基础。
波谱数据对于遥感信号识别地物、提取地物信息有重要参考意义。波谱数据库指汇集典型地物的波谱，能够涵盖多种典型地面目标的波谱与特征参数的数据库。不同地物具有不同的波谱特性，当前我们只能利用有限的遥感观测数据去试图认识和理解复杂的地球系统，地物波谱知识库的支撑显得尤为重要。
多年来，各机构组织收集了大量波谱数据，并建立了一系列基于不同学科背景下的波谱数据库。
不同地物具有不同波谱特征
一、国内外地物波谱数据库建设
地物波谱特性研究从20世纪40年代起受到关注，原苏联科学家克里诺夫出版了国际上第一部地物光谱反射特性专著《自然地物的光谱反射特征》。1970年美国国家航空航天局NASA建成地球资源波谱信息系统The NASA Earth Resources Spectral Information System (ERSIS)，旨在自动提取可用信息，协助实验室与野外地物波谱测量及地面验证在内的数据采集、处理和分析工作。第一版ERSIS中约含100条岩矿、2600条植被及60条水体波谱曲线，数据按学科分类，并根据来源编码。后续的ERSIS版本，加入了植物发芽与成熟期波谱、矿物在热红外波段与冰雪的反射波谱数据。70年代末，国内开展为期两年的腾冲遥感试验，获取了100余种树木、作物、土壤、水体、地质体约1000组的波谱曲线。
20世纪80年代，美国建成的Jet Propulsion Laboratory (JPL)波谱数据库及United States Geological Survey (USGS)波谱数据库在地质领域研究中发挥了巨大作用。国内波谱库建设亦迅速开展。中国科学院国家空间科学中心建立了地物反射光谱数据库，中国科学院地球化学研究所彭文世等人编著《矿物红外光谱图集》，收录了583种矿物图谱。
(HIPAS)波谱数据库、长春净月潭地物反射光谱数据库等相继建立。随着版本逐渐完善与更新，USGS与ASTER波谱数据库以其涵盖地物类型广泛，多波段覆盖以及良好的交互性与后续分析处理功能，成为各专业领域普遍接受且获取便捷的地物波谱数据资源。2006年北京师范大学王锦地教授牵头建立了中国典型地物波谱库并开始对外共享。
表1 ASTER波谱库地物类型及分类信息
与含有多种地物类型的综合波谱数据库同步发展的还包括专业波谱库，其主要目的是有针对性地为用户提供特定研究背景下的地物波谱，如以火星矿物陨石为主的Arizona State University (ASU)热红外波谱库，以植被、沼泽、珊瑚、土壤等为代表的HyperspectralInfraRed Imager (HyspIRI)波谱库。目前，地物波谱数据库的发展由早期集中在矿物识别等地质应用领域，逐渐扩展到生态、水文以及大气科学等领域，在传感器设计、验证以及信息提取方面也有所助益，其发展也有效地将地物波谱特性和遥感纹理信息结合。
除上述波谱库外，日本、法国、印度以及澳大利亚等国也在近一个世纪内针对较为具体的几类地物波谱进行了若干研究。
2014年，由中国科学院遥感与数字地球研究所牵头的国家科技基础性工作专项“测绘地物波谱本底数据库建设”项目启动，旨在国内较好的工作基础上以及多年来数据积累的支持下，尝试解决目前波谱数据库使用的若干问题，建成一套标准规范、一个系统下的地物波谱本底数据库共享平台GOSPEL (Ground Object SPEctral Library)。
表2为国内外波谱数据库的基本信息。
|
美国地质调查局USGS |
涵盖/）于2005年平台建成并启动共享工作，该波谱库不仅整合了过去20多年的典型地物波谱数据，也在完善地物覆盖类型与波段范围。 二、现有波谱数据的特征分析 1、波段覆盖以光学波段为主，微波波段数据不足 国内外通用型波谱数据库现多提供可见光、近红外和短波红外波段波谱，仅个别专业型波谱库支持热红外与微波波段的波谱信息。图 3为部分代表性波谱数据库测得地物的波段范围。 图3 代表性波谱数据库波段范围 USGS波谱知识库根据地物的不同反射特性，波谱曲线以。 指导：万剑华教授(微信号wjh) |
