pan地物光谱反射率的野外测定

实验一地物光谱反射率的野外测定一实验目的1、学习地物光谱的测定方法2、认识地物光谱反射率的规律3、掌握绘制地物反射光谱曲线的方法二原理及方法地物光谱反射率的野外测定原理主要是利用电磁辐射和各地物光谱特征进行测定（参照课本）。实验采用垂直测量方法，计算公式为：sVsV式中，为被测物体的反射率，s为标准板的反射率，V，Vs分别为测量物体和标准板的仪器测量值。三实验仪器1、可见光－近红外光谱辐射计，波长范围0.4—2.5µm(有0.4—1.1µm或1.3—2.5µm二种仪器)，仪器性能稳定，携带方便，数据提取容易。表1.1列出了目前常用的光谱仪。2、标准参考板（白板或灰板）。表1.1常见的光谱辐射仪型号生产地波长范围/µmWDY—850地面光谱辐射计中科院长春光机所0.38-0.85DG—1野外光谱辐射计中科院安徽光机所0.4-1.1SRM—1200野外光谱辐射计日本0.38-1.2SE—590便携式光谱辐射计美国0.38-1.1WDY—2500红外地物光谱辐射计长春0.8-2.5DG—2里外光谱辐射计安徽1.3-2.5DW地物光谱仪北京师范大学0.4-1.1四实验步骤1、测量目标和条件的选择环境：无严重大气污染，光照稳定，无卷云或浓积云，风力小于3级，避开阴影和强反射体的影响（测量者不穿白色服装）。时间：地方时9：30—14：30。测量时应尽量避开阴影和反射体，并要求测量者着深色服装，尽量远离测点。野外测量时需要考虑的因素选择无云或少云的天气风带来的氧气浓度的差异周围目标的光极化干扰白板完全覆盖视场几何布置注意选择适当的时间蒸气的吸收特性对入射到地球表面的太阳光的影响最大，水蒸气的这种影响是随着时间和地点的变化而变化的，例如极干燥的沙漠地区在无云的天气下人们可以观测到水吸收峰1400nm附近区域真实的地物光谱，但1900nm附近的信号依然很弱。取样：选择物体自然状态的表面作为观测面，取样面积大于地物自然表面起伏和不均匀的尺度，被测目标面要充满视场。标准板：标准板表面与被测地物的宏观表面相平行，与观测仪器等距，并充满仪器视场，保证板面清洁。2、记录测量目标基本信息主要内容如下：土壤：土类、土属、土种；地貌类型、成土母质、侵蚀状况；干湿度、粗糙度等。植被：植物名称、所属类别、覆盖率、生长状况、叶色、高度等。水体：水体名称、水体状况、水色、水温、透明度、泥沙含量、叶绿素含量、污染状况等。人工目标：目标名称、内容描述、估算面积、几何特征、表面颜色、坡度、坡面等。岩矿：岩矿名称、所属类别、植被覆盖及名称、土壤覆盖及名称、岩矿露头面积、所属构造、地质年代、风化状况等。3、记录环境参数主要内容如表1.2，内容由教学教师定，制成表格填写。见附表。4、安装仪器开始测试①对准标准板，读取数据为Vs。②移开标准板对准地物，读取数据Vg。③重复步骤①②，测量5—9次，记录数据，计算平均值。④更换目标，做好信息记录，重复①—③步骤。⑤整理数据，根据上述公式计算反射率g，标准板的反射率s为已知值。仪器安装注意事项：测量高度：仪器保持水平架设，离被测地物表面距离不小于1m。几何关系：仪器轴线与天顶的倾斜角2°，标准面水平放置。5、分析实测结果①根据计算结果，准确绘出地物光谱反射率曲线图。②根据所绘曲线，比较不同地物光谱特征，分析在遥感影上可能产生的差异。③分析实习过程中可能引起误差的因素。五实习要求每个同学独立完成实验，并提交书面实验报告。实验内容包括：实验目的、实验原理及方法、实验仪器、实验结果与分析。实验结果与分析具体内容：准确绘出地物光谱反射率曲线图6张（同一地物在顶光、顺光、逆光三种情况下的合成图，每一种地物各一张，共3张；不同地物反射率曲线合成图，分为顶光、顺光、逆光三种，共3张；）；根据所绘曲线，比较同一地物在顶光、顺光、逆光三种情况下，反射率的差异及内部规律；根据所绘曲线，比较不同地物光谱特征，分析其在遥感影上可能产生的差异，分乔木、灌木、草本。六附几种地物的光谱测定值紫叶小檗光谱反射率λ/nma1b1c1a2b2c2a1-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刺柏光谱反射率λa1b1c1a2b2c2a1-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草坪光谱反射率λa1b1c1a2b2c2a1-a2b1-b2c1-c24001.561.51.6200.101.561.41.624251.551.521.5800.10.041.551.421.544501.721.681.760.30.30.31.421.381.464751.941.91.980.420.540.381.521.361.65001.81.81.880.260.580.381.541.221.55251.81.741.860.520.740.641.2811.225501.721.941.820.560.880.781.161.061.045751.741.741.820.480.760.71.260.981.126001.481.381.540.140.30.261.341.081.286251.221.141.240001.221.141.246500.580.460.580000.580.460.586751.71.661.760.380.640.541.321.021.227001.821.741.841.161.341.320.660.40.527501.881.841.91.51.71.640.380.140.268501.941.861.981.661.741.780.280.120.29501.621.61.661.381.461.440.240.140.2210501.561.521.61.31.381.40.260.140.2注：a1代表顶光观测值a2代表顶光空白对照观测值b1代表顺光观测值b2代表顺光空白对照观测值c1代表逆光观测值c2代表逆光空白对照观测值紫叶小檗光谱反射率λ/nm顶光/%顺光/%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刺柏光谱反射率λ顶光顺光逆光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草坪光谱反射率λ顶光顺光逆光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附表1.2环境参数1测量日期20年月日2测量时间(北京时间)上午时分3试验场所在省份下午时分4测点位置县(市)乡(镇)5经度度分6纬度度分7试验场海拔高度m8坡度(坡度与水平线夹角)度分9坡向(坡面从正北顺时针计)度分10测点海拔高度m11坡位度分12云量(占天空10%为1级,0为碧空)12.1-0级、12.2-1级、12.3-4级、12.4-3级、12.5-4级、12.6-5级、12.7-6级、12.8-1级、12.10-9级、13云状14总辐射（太阳直接辐射加天空辐射），用Lux计测15天空辐射（挡住太阳直接辐射时测天空），用Lux计测16能见度（目视、抄气象资料）KM17太阳高度角（太阳和测点连线与天顶方向夹角）度分18太阳方位角（测点与天顶连线构成的平面与正北方向的夹角）度分19风向（取8级）19.1E、19.2S、19.3W、19.4N、19.5SE、16.6SW、19.7NW、19.8NE、20仪器型号21视角场22波长范围nm23测量高度（仪器与目标间）24仪器平台三角架、遥感车、高塔、气球、飞机25仪器方位（仪器光轴在水平面上的投影与正北方向的夹角度分26仪器倾角（仪器光轴与垂线的夹角度分27测量次数（一次目标均值测量的次数）28测值记录号（磁带、磁盘、打印纸）29标准板编号30测试单位31测试者备注由于水汽对太阳辐射在大气中的传输有很大的影响，若在测量目标地物时，水汽在大气中分布状况与在测量标准白板时的分布有很大差异，将导致测量误差甚至是错误的测量结果，因此，在测量时应该尽量缩短这两次测量之间的时间间隔以减小该误差，可用单目标测量法，先测量几次参考板，然后进行几次目标测量，之后