《遙感綜合實驗》第四次實驗報告

1、電子科技大學資源與環(huán)境學院標 準 實 驗 報 告課程名稱: 遙感地面數(shù)據(jù)采集與試驗方法實驗項目：氣象參數(shù)采集實驗 實驗分組：第八組 姓名學號：劉懷遠（201422020698） 趙 肖（201422080436） 楊漫菲（201422020744） 任課教師： 周 紀 電子科技大學資源與環(huán)境學院實 驗 報 告實驗地點：研究院大樓樓頂實驗時間：2015年4月16日16:0017:30一、實驗項目名稱：氣象數(shù)據(jù)采集實驗二、實驗學時：2三、實驗原理:通過對遙感試驗的概念和內涵的學習，了解到遙感就是通過遙感器這類對電磁波敏感的儀器，在遠離目標和非接觸目標物體條件下探測目標地物，獲取其反射、輻射或散射的

2、電磁波信息，進行處理、分析與應用的一門科學和技術。遙感分為主動遙感和被動遙感。主動遙感就是通過傳感器主動發(fā)射一定電磁波能量并接收目標地物的后向散射信號；被動遙感不向目標地物發(fā)射電磁波，僅被動地接收目標地物的自身發(fā)射和對自然輻射的反射能量。遙感也分為航天遙感、航空遙感、地面遙感。四、實驗目的1、了解常規(guī)氣象參數(shù)的相關概念，如：氣溫、相對濕度、水汽壓、短波輻射、地表反照率等等。2、了解氣象參數(shù)在遙感中的作用。2、通過使用Origin軟件畫出短波輻射、凈輻射、長波輻射在一個晝夜周期內的變化曲線，并分析這些參數(shù)的晝夜變化特征。以及基于短波輻射觀測結果，計算地表反照率，畫出白天地表反照率的變化曲線，分析

3、地表反照率的時間變化，加深對這些氣象參數(shù)特征的理解。4、通過文獻的閱讀，了解認識更多的關于遙感估算的模型，拓寬我們的視野。5、通過實驗的具體操作和觀測，加強我們動手能力和理論知識的進一步結合，達到更好的學習效果。五、實驗內容（1）了解氣溫、相對濕度、水汽壓、氣壓、風速、風向等基本概念；（2）理解短波輻射、地表反照率、長波輻射等基本概念；（3）基于老師提供的一個晝夜周期內的所有要素的觀測數(shù)據(jù)，利用Origin軟件畫出該晝夜周期內的上述要素的變化曲線，分析各參數(shù)的晝夜變化特征，著重分析短波輻射、長波輻射、凈輻射的晝夜變化特征及其影響因素；（4）基于短波輻射觀測結果，計算地表反照率，畫出白天地表反照

4、率的變化曲線，分析地表反照率的時間變化。（5）閱讀文獻，查閱地表短波輻射、長波輻射和凈輻射的作用和意義，列舉出若干種遙感估算地表短波輻射、長波輻射和凈輻射的模型。六、實驗儀器無人值守氣象站：硬件桅桿、外殼傳感器(氣壓、氣溫、濕度、風向、風速、雨量、輻射、日照、地溫、太陽能電池板)；數(shù)據(jù)采集器。七、實驗步驟實驗步驟分為四個階段：1、 通過理論課的聽講，了解氣象學相關參數(shù)的意義和特征。2、 實驗前期準備。完成觀測儀器設備的定標和校正，準備好實驗所需儀器、試劑等；擬定實需要觀測的數(shù)據(jù)。3、 實驗實施。按照預定計劃獲取所需參數(shù)。所測得的數(shù)據(jù)在當天進行處理，及時發(fā)現(xiàn)了問題，并在必要時對實驗計劃進行適當調

5、整。4、 數(shù)據(jù)整理分析。1） 實驗進行過程中，幾時進行數(shù)據(jù)初步整理，觀察數(shù)據(jù)合理性，及時發(fā)現(xiàn)實驗存在的問題，對存有疑問的數(shù)據(jù)及時補做實驗并對實驗方案做適時修改。2） 實驗完成后，實時進行數(shù)據(jù)處理，并對數(shù)據(jù)的質量和可靠性進行評估，數(shù)據(jù)及時歸檔。3） 針對不同的研究目的，進行數(shù)據(jù)處理分析，提取遙感信息。八、實驗數(shù)據(jù)及結果分析圖1 一晝夜大氣溫度的變化曲線圖2 一晝夜的空氣相對濕度變化曲線圖3 一晝夜的氣壓變化曲線圖4 一晝夜降雨量的變化曲線圖5 上行短波輻射一晝夜的變化曲線圖6 下行短波輻射一晝夜變化曲線分析：從上行短波輻射和下行短波輻射在一晝夜內的變化曲線可以看出，雖然二者在數(shù)量上下行短波輻射明

6、顯要強于上行短波輻射，原因是從太陽照射到地面的覺得部分輻射能量已經(jīng)被地表或者地表上的物體所吸收了，但是它們的變化規(guī)律基本上呈現(xiàn)出相同的變化趨勢。從凌晨五點到傍晚五點由于太陽光的強烈照射，短波輻射能量急劇增加，而在其他時間短波輻射基本上維持在一個很低的穩(wěn)定水平，原因是沒有太陽光的照射，短波輻射急劇減少。圖7 一晝夜四分量傳感器的自身溫度圖8 長波輻射反照率一晝夜變化曲線圖9 上行長波輻射一晝夜變化曲線圖10 下行長波輻射一晝夜變化曲線分析：上行長波輻射和下行長波輻射有一定的差別：上行長波輻射包含入射的短波輻射和地表物體自身的輻射能量，因此在凌晨五點到傍晚五點時間段內，具有和短波輻射類似的輻射規(guī)律

7、，即在凌晨五點到傍晚五點時間內，輻射能量大大增加，而在其他時間段內維持在較低水平。為下行長波輻射，由于是長波輻射后被空氣中的氣體或者云層遮擋反射會地面的輻射能量，因此在凌晨五點至傍晚五點時間段內有一個小幅度的波動，但是由于云層的部分吸收，使得該波動不是很明顯，而且下行長波輻射整體上呈現(xiàn)下降的趨勢。圖11 一個晝夜周期內的凈輻射變化曲線分析：從圖11中可以看出，從凌晨五點到傍晚五點這段時間內，凈輻射整體呈下降的趨勢，其主要原因為該段時間內主要由太陽提供高能量的輻射使得地表物體主要為吸收能量，輻射的能量較少，而在其他時間段內太陽照射較少，主要由地表物體輻射能量，因此維持在一個較高水平的基本穩(wěn)定的輻

8、射能量。圖12 基于短波輻射白天的反照率的變化曲線分析：白天地表反照率從上午八點到傍晚六點基本維持在20%40%之間，比較穩(wěn)定，這也很符合太陽長時間正常照射時的地表反照率；而在傍晚六點到六點半時間段內有一個反照率急劇上升的現(xiàn)象，產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是短時間沒有太陽照射，地表不吸收太陽能而繼續(xù)發(fā)射輻射能。在傍晚六點半到晚上八點這段時間內由于長時間沒有太陽照射，地表不吸收太陽發(fā)射的輻射能，地表繼續(xù)釋放輻射能，造成發(fā)射輻射能遠遠低于吸收的輻射能，因此反照率呈負數(shù)，表明地表此時吸收的能量大于發(fā)射的能量。九、實驗結論從試驗中的數(shù)據(jù)以及通過origin軟件對相關的參數(shù)在一個晝夜周期內的變化進行圖形化的表示后，表明無論哪一項參數(shù)，在太陽照射的影響下都會發(fā)生很大的變化，尤其是在太陽的照射強度發(fā)生短時間的變化時；地表反照率受到太陽照射與否時，其反照率會發(fā)生明顯的變化，并且還受到地物的表面顏色和地物表面粗糙度的影響，因此我們在采集參數(shù)時應盡量避免這些因素造成的實驗數(shù)據(jù)的偏差。十、總結及心得體會1、通過實驗不僅對各項氣象參數(shù)有了一個更加深入的理解，而且對如何采集這些氣象參數(shù)的原理也有了一個系統(tǒng)性的認識