地物光譜反射率的野外測(cè)定

實(shí)驗(yàn)一地物光譜反射率的野外測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)地物光譜的測(cè)定方法2、認(rèn)識(shí)地物光譜反射率的規(guī)律3、掌握繪制地物反射光譜曲線的方法二、原理及方法地物光譜反射率的野外測(cè)定原理主要是利用電磁輻射和各地物光譜特征進(jìn)行測(cè)定（參照課本）。實(shí)驗(yàn)采用垂直測(cè)量方法，計(jì)算公式為：P°）=船。?式中，P°）為被測(cè)物體的反射率，Psd）為標(biāo)準(zhǔn)板的反射率，VVs分別為測(cè)量物體和標(biāo)準(zhǔn)板的儀器測(cè)量值。三、實(shí)驗(yàn)儀器1、可見光一近紅外光譜輻射計(jì)，波長(zhǎng)范圍0.4—2.5pm（有0.4—1.1pm或1.3—2.5pm二種儀器），儀器性能穩(wěn)定，攜帶方便，數(shù)據(jù)提取容易。表1.1列出了目前常用的光譜儀。2、標(biāo)準(zhǔn)參考板（白板或灰板）。表1.1常見的光譜輻射儀型號(hào)生產(chǎn)地波長(zhǎng)范圍/pmWDY—850地面光譜輻射計(jì)中科院長(zhǎng)春光機(jī)所0.38-0.85DG—1野外光譜輻射計(jì)中科院安徽光機(jī)所0.4-1.1SRM—1200野外光譜輻射計(jì)日本0.38-1.2SE—590便攜式光譜輻射計(jì)美國(guó)0.38-1.1WDY—2500紅外地物光譜輻射計(jì)長(zhǎng)春0.8-2.5DG—2里外光譜輻射計(jì)安徽1.3-2.5DW地物光譜儀北京師范大學(xué)0.4-1.1四、實(shí)驗(yàn)步驟1、測(cè)量目標(biāo)和條件的選擇環(huán)境：無嚴(yán)重大氣污染，光照穩(wěn)定，無卷云或濃積云，風(fēng)力小于3級(jí)，避開陰影和強(qiáng)反射體的影響（測(cè)量者不穿白色服裝）。時(shí)間：地方時(shí)9：30—14：30。取樣：選擇物體自然狀態(tài)的表面作為觀測(cè)面，取樣面積大于地物自然表面起伏和不均勻的尺度，被測(cè)目標(biāo)面要充滿視場(chǎng)。標(biāo)準(zhǔn)板：標(biāo)準(zhǔn)板表面與被測(cè)地物的宏觀表面相平行，與觀測(cè)儀器等距，并充滿儀器視場(chǎng)保證板面清潔。2、記錄測(cè)量目標(biāo)基本信息主要內(nèi)容如下：土壤：土類、土屬、土種；地貌類型、成土母質(zhì)、侵蝕狀況；干濕度、粗糙度等。植被：植物名稱、所屬類別、覆蓋率、生長(zhǎng)狀況、葉色、高度等。水體：水體名稱、水體狀況、水色、水溫、透明度、泥沙含量、葉綠素含量、污染狀況等。人工目標(biāo)：目標(biāo)名稱、內(nèi)容描述、估算面積、幾何特征、表面顏色、坡度、坡面等。巖礦：巖礦名稱、所屬類別、植被覆蓋及名稱、土壤覆蓋及名稱、巖礦露頭面積、所屬構(gòu)造、地質(zhì)年代、風(fēng)化狀況等。3、記錄環(huán)境參數(shù)主要內(nèi)容如表1.2，內(nèi)容由教學(xué)教師定，制成表格填寫。見附表。4、安裝儀器開始測(cè)試對(duì)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)板，讀取數(shù)據(jù)為Vs。移開標(biāo)準(zhǔn)板對(duì)準(zhǔn)地物，讀取數(shù)據(jù)Vg。重復(fù)步驟①②，測(cè)量5—9次，記錄數(shù)據(jù)，計(jì)算平均值。更換目標(biāo)，做好信息記錄，重復(fù)①一③步驟。pg（X）ps（x）整理數(shù)據(jù)，根據(jù)上述公式計(jì)算反射率川，標(biāo)準(zhǔn)板的反射率"為已知值。儀器安裝注意事項(xiàng)：＞測(cè)量高度：儀器保持水平架設(shè)，離被測(cè)地物表面距離不小于lm。＞幾何關(guān)系：儀器軸線與天頂?shù)膬A斜角＜土2°,標(biāo)準(zhǔn)面水平放置。5、分析實(shí)測(cè)結(jié)果根據(jù)計(jì)算結(jié)果，準(zhǔn)確繪出地物光譜反射率曲線圖。根據(jù)所繪曲線，比較不同地物光譜特征，分析在遙感影上可能產(chǎn)生的差異。分析實(shí)習(xí)過程中可能引起誤差的因素。五、實(shí)驗(yàn)要求每個(gè)同學(xué)獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，并提交書面實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括：實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理及方法、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析具體內(nèi)容：準(zhǔn)確繪出地物光譜反射率曲線圖6張（同一地物在頂光、順光、逆光三種情況下的合成圖，每一種地物各一張，共3張；不同地物反射率曲線合成圖，分為頂光、順光、逆光三種，共3張；）；根據(jù)所繪曲線，比較同一地物在頂光、順光、逆光三種情況下，反射率的差異及內(nèi)部規(guī)律；根據(jù)所繪曲線，比較不同地物光譜特征，分析其在遙感影上可能產(chǎn)生的差異，分喬木、灌木、草本。六、附幾種地物的光譜測(cè)定值紫葉小檗光譜反射率入aib1c1a2b2C2a1-a2b1-b2C1-C24001.31.31.400.250.21.31.051.24251.421.381.480.250.350.151.171.031.334501.61.581.650.250.40.381.351.181.274751.851.81.920.60.60.581.251.21.345001.71.71.80.480.550.51.221.151.35251.681.61.680.550.50.451.131.11.235501.581.341.680.350.450.41.230.891.285751.61.551.620.250.50.381.351.051.246001.381.321.40.20.20.251.181.121.156251.1211.200.101.120.91.26500.80.450.60000.80.450.66751.61.651.750.450.60.71.151.051.057001.71.71.81.11.20.90.60.50.97501.71.81.91.251.41.20.450.40.78501.851.851.951.451.51.450.40.350.59501.61.61.71.31.251.350.30.350.3510501.51.51.61.11.21.20.40.30.4

刺柏光譜反射率入aibic1a2b2C2a1-a2b1-b2C1-C24001.51.251.400.2501.511.44251.451.351.600.201.451.151.64501.651.651.700.301.651.351.74751.851.851.90.20.50.31.651.351.65001.651.651.650.10.4501.551.21.655251.51.551.650.40.50.41.11.051.255501.51.51.550.30.50.31.211.255751.41.451.50.150.450.351.2511.156001.251.251.3500.30.51.25950.85625111.100.5010.51.16500.40.40.4500.3500.40.050.456751.151.61.80.0500.251.11.61.557001.71.651.80.950.950.950.750.70.857501.851.81.91.11.451.250.750.350.658501.91.851.951.41.351.350.50.50.69501.61.551.151.151.210.450.350.1510501.51.451.5511.15150.30.55草坪光譜反射率入ab1CabCa-ab-bC-C112221212124001.561.51.6200.101.561.41.624251.551.521.5800.10.041.551.421.544501.721.681.760.30.30.31.421.381.464751.941.91.980.420.540.381.521.361.65001.81.81.880.260.580.381.541.221.55251.81.741.860.520.740.641.2811.225501.721.941.820.560.880.781.161.061.045751.741.741.820.480.760.71.260.981.126001.481.381.540.140.30.261.341.081.286251.221.141.240001.221.141.246500.580.460.580000.580.460.586751.71.661.760.380.640.541.321.021.227001.821.741.841.161.341.320.660.40.527501.881.841.91.51.71.640.380.140.268501.941.861.981.661.741.780.280.120.29501.621.61.661.381.461.440.240.140.2210501.561.521.61.31.381.40.260.140.2注：a1代表頂光觀測(cè)值a2代表頂光空白對(duì)照觀測(cè)值b1代表順光觀測(cè)值b2代表順光空白對(duì)照觀測(cè)值c1代表逆光觀測(cè)值c2代表逆光空白對(duì)照觀測(cè)值紫葉小檗光譜反射率入/nm頂光/%順光逆光40058.96.34256.89.34.74504.56.65.44755.66.34.650067.155257.47.95.95505.912.95.35754.58.95.86006.67.67.16257.612.66.36501635.525.16757.18.98.970025.131.61.2675035.539.82085039.844.731.695050.144.744.7105039.850.139.8刺柏光譜反射率入頂光順光逆光4003.21044253.67.12.545024.51.947524.52.55002.86.325257.98.95.65506.3105.65755.6107.16005.611.214.16251031.67.965039.889.135.56757.92.52.870017.92014.175017.844.922.485031.631.625.195035.544.770.8105031.650.128.2入頂光順光逆光4002.842.44252.83.82.94503.84.23.54753.14.42.55002.963.25255.31065506.98.79.15755.510.57.66004.68.35.362567.25.865026.334.726.36754.89.6670021.939.830.275041.772.450.985052.575.963.195057.572.460.3105054.972.463.1草坪光譜反射率小檗頂光小檗順光?小檗逆光紫葉小檗光譜反射率曲線60OSQ1OS9OsoOS7Qyz5ZO090520QW65ZOOS5520Quo5/^40^45Z4QU4oooooo54321射反刺柏光譜反射率曲線光光光1—H射反QSO1QS9OsoQ57QU751bO0O520O0O5/0QS55ZOQU55140^4524QU4草坪光譜反射率曲線光光光%03^射反OS9080057QU7O0O520O0O5ZO055520QU50^45Z4QU4波長(zhǎng)（入/nm）依圖分析：波長(zhǎng)在400nm到625nm之間的時(shí)候，隨著波長(zhǎng)的增加，反射率沿著比較小的幅度增加，到625nm的時(shí)候隨著波長(zhǎng)的增加反射率增加的速度加快，625-675nm

之間達(dá)到第一個(gè)高峰，在675nm左右達(dá)到最低點(diǎn)，隨后隨著波長(zhǎng)的增加反射率不斷增加，且增加速度很快，大概在800nm左右隨著波長(zhǎng)的增加，反射率變化不大。之后隨著波長(zhǎng)的增加，反射率維持在一個(gè)比較穩(wěn)定的水平。總的來說，順光的反射率相對(duì)逆光和頂光來說反射率會(huì)大些，但是對(duì)不同的植物來說又有其自身的差異。紫葉小檗的順光反射率基本上都要高些，只是在900nm到1000nm的時(shí)候頂光的反射率高于順光的反射率。在675nm到950nm左右明顯低于頂光和順光，且在700nm的時(shí)候達(dá)到最低點(diǎn)。刺柏在600nm到675nm的時(shí)候，頂光的反射率比順光和逆光的反射率高的程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小檗和草坪的反射率，且順光的反射率在750nm左右的時(shí)候達(dá)到第二個(gè)高峰。草坪在波長(zhǎng)625nm到675nm的時(shí)候頂光和逆光的反射率相等，在675nm以后，順光＞逆光＞頂光，它們?cè)?75nm到800nm之間隨波長(zhǎng)的增加都顯著增加，但是沒有交叉。QsolQsolQS9OsoQ57QU751bO0O520O0O5/0QS55ZOQU55140^4524QU4OS9OS9080057QU7O0O520O0O5ZO055520QU50^45Z4QU4地物反射率曲線光光射反地物反射率曲線光光射反地物反射率曲線——小檗順光刺柏順光地物反射率曲線——小檗順光刺柏順光……草坪順光oooooo08642波長(zhǎng)（入/nm）地物反射率曲線波長(zhǎng)（入/nm）——小檗逆光——刺柏逆光……草坪逆光地物反射率曲線波長(zhǎng)（入/nm）——小檗逆光——刺柏逆光……草坪逆光007654321射反依圖分析：他們?cè)诓煌ǘ蔚姆瓷渎实目傮w趨勢(shì)上面已經(jīng)分析了，比較來說，400nm到625nm之間隨著波長(zhǎng)的增加三種地物的反射率差異不明顯，在625nm到675nm達(dá)到第一個(gè)高峰，且在這一階段，刺柏的反射率明顯高于另外兩種。675nm以后，頂光時(shí)，反射率，草坪〉小檗〉刺柏，草坪的反射率明顯高于余者，且刺柏在750nm左右達(dá)到第二個(gè)高峰，但是明顯小于第一個(gè)峰值。逆光時(shí)，在850nm左右，反射率都普遍高于第一個(gè)高峰，且刺柏出現(xiàn)第二個(gè)高峰，峰值大于其余兩個(gè)。附表1.2環(huán)境參數(shù)1測(cè)量日期20年月日2測(cè)量時(shí)間（北京時(shí)間）上午時(shí)分3試驗(yàn)場(chǎng)所在省份下午時(shí)分4測(cè)點(diǎn)位置縣（市）鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）5經(jīng)度度分6緯度度分7試驗(yàn)場(chǎng)海拔高度m8坡度（坡度與水平線夾角）度分9坡向（坡面從正北順時(shí)針計(jì)）度分10測(cè)點(diǎn)海拔高度m11坡位度分12云量（占天空10%為1級(jí),0為碧空）12.1-0級(jí)、12.2-1級(jí)、12.3-4級(jí)、12.4-3級(jí)、12.5-4級(jí)、12.6-5級(jí)、12.7-6級(jí)、12.8-1級(jí)、12.10-9級(jí)、13云狀14總輻射（太陽(yáng)直接輻射加天空輻射），用Lux計(jì)測(cè)15天空輻射（擋住太陽(yáng)直接輻射時(shí)測(cè)天空），用Lux計(jì)測(cè)16能見度