《遥感综合实验》第四次实验报告

1、电子科技大学资源与环境学院标 准 实 验 报 告课程名称: 遥感地面数据采集与试验方法实验项目：气象参数采集实验 实验分组：第八组 姓名学号：刘怀远（201422020698） 赵 肖（201422080436） 杨漫菲（201422020744） 任课教师： 周 纪 电子科技大学资源与环境学院实 验 报 告实验地点：研究院大楼楼顶实验时间：2015年4月16日16:0017:30一、实验项目名称：气象数据采集实验二、实验学时：2三、实验原理:通过对遥感试验的概念和内涵的学习，了解到遥感就是通过遥感器这类对电磁波敏感的仪器，在远离目标和非接触目标物体条件下探测目标地物，获取其反射、辐射或散射的

2、电磁波信息，进行处理、分析与应用的一门科学和技术。遥感分为主动遥感和被动遥感。主动遥感就是通过传感器主动发射一定电磁波能量并接收目标地物的后向散射信号；被动遥感不向目标地物发射电磁波，仅被动地接收目标地物的自身发射和对自然辐射的反射能量。遥感也分为航天遥感、航空遥感、地面遥感。四、实验目的1、了解常规气象参数的相关概念，如：气温、相对湿度、水汽压、短波辐射、地表反照率等等。2、了解气象参数在遥感中的作用。2、通过使用Origin软件画出短波辐射、净辐射、长波辐射在一个昼夜周期内的变化曲线，并分析这些参数的昼夜变化特征。以及基于短波辐射观测结果，计算地表反照率，画出白天地表反照率的变化曲线，分析

3、地表反照率的时间变化，加深对这些气象参数特征的理解。4、通过文献的阅读，了解认识更多的关于遥感估算的模型，拓宽我们的视野。5、通过实验的具体操作和观测，加强我们动手能力和理论知识的进一步结合，达到更好的学习效果。五、实验内容（1）了解气温、相对湿度、水汽压、气压、风速、风向等基本概念；（2）理解短波辐射、地表反照率、长波辐射等基本概念；（3）基于老师提供的一个昼夜周期内的所有要素的观测数据，利用Origin软件画出该昼夜周期内的上述要素的变化曲线，分析各参数的昼夜变化特征，着重分析短波辐射、长波辐射、净辐射的昼夜变化特征及其影响因素；（4）基于短波辐射观测结果，计算地表反照率，画出白天地表反照

4、率的变化曲线，分析地表反照率的时间变化。（5）阅读文献，查阅地表短波辐射、长波辐射和净辐射的作用和意义，列举出若干种遥感估算地表短波辐射、长波辐射和净辐射的模型。六、实验仪器无人值守气象站：硬件桅杆、外壳传感器(气压、气温、湿度、风向、风速、雨量、辐射、日照、地温、太阳能电池板)；数据采集器。七、实验步骤实验步骤分为四个阶段：1、 通过理论课的听讲，了解气象学相关参数的意义和特征。2、 实验前期准备。完成观测仪器设备的定标和校正，准备好实验所需仪器、试剂等；拟定实需要观测的数据。3、 实验实施。按照预定计划获取所需参数。所测得的数据在当天进行处理，及时发现了问题，并在必要时对实验计划进行适当调

5、整。4、 数据整理分析。1） 实验进行过程中，几时进行数据初步整理，观察数据合理性，及时发现实验存在的问题，对存有疑问的数据及时补做实验并对实验方案做适时修改。2） 实验完成后，实时进行数据处理，并对数据的质量和可靠性进行评估，数据及时归档。3） 针对不同的研究目的，进行数据处理分析，提取遥感信息。八、实验数据及结果分析图1 一昼夜大气温度的变化曲线图2 一昼夜的空气相对湿度变化曲线图3 一昼夜的气压变化曲线图4 一昼夜降雨量的变化曲线图5 上行短波辐射一昼夜的变化曲线图6 下行短波辐射一昼夜变化曲线分析：从上行短波辐射和下行短波辐射在一昼夜内的变化曲线可以看出，虽然二者在数量上下行短波辐射明

6、显要强于上行短波辐射，原因是从太阳照射到地面的觉得部分辐射能量已经被地表或者地表上的物体所吸收了，但是它们的变化规律基本上呈现出相同的变化趋势。从凌晨五点到傍晚五点由于太阳光的强烈照射，短波辐射能量急剧增加，而在其他时间短波辐射基本上维持在一个很低的稳定水平，原因是没有太阳光的照射，短波辐射急剧减少。图7 一昼夜四分量传感器的自身温度图8 长波辐射反照率一昼夜变化曲线图9 上行长波辐射一昼夜变化曲线图10 下行长波辐射一昼夜变化曲线分析：上行长波辐射和下行长波辐射有一定的差别：上行长波辐射包含入射的短波辐射和地表物体自身的辐射能量，因此在凌晨五点到傍晚五点时间段内，具有和短波辐射类似的辐射规律

7、，即在凌晨五点到傍晚五点时间内，辐射能量大大增加，而在其他时间段内维持在较低水平。为下行长波辐射，由于是长波辐射后被空气中的气体或者云层遮挡反射会地面的辐射能量，因此在凌晨五点至傍晚五点时间段内有一个小幅度的波动，但是由于云层的部分吸收，使得该波动不是很明显，而且下行长波辐射整体上呈现下降的趋势。图11 一个昼夜周期内的净辐射变化曲线分析：从图11中可以看出，从凌晨五点到傍晚五点这段时间内，净辐射整体呈下降的趋势，其主要原因为该段时间内主要由太阳提供高能量的辐射使得地表物体主要为吸收能量，辐射的能量较少，而在其他时间段内太阳照射较少，主要由地表物体辐射能量，因此维持在一个较高水平的基本稳定的辐

8、射能量。图12 基于短波辐射白天的反照率的变化曲线分析：白天地表反照率从上午八点到傍晚六点基本维持在20%40%之间，比较稳定，这也很符合太阳长时间正常照射时的地表反照率；而在傍晚六点到六点半时间段内有一个反照率急剧上升的现象，产生该现象的原因是短时间没有太阳照射，地表不吸收太阳能而继续发射辐射能。在傍晚六点半到晚上八点这段时间内由于长时间没有太阳照射，地表不吸收太阳发射的辐射能，地表继续释放辐射能，造成发射辐射能远远低于吸收的辐射能，因此反照率呈负数，表明地表此时吸收的能量大于发射的能量。九、实验结论从试验中的数据以及通过origin软件对相关的参数在一个昼夜周期内的变化进行图形化的表示后，表明无论哪一项参数，在太阳照射的影响下都会发生很大的变化，尤其是在太阳的照射强度发生短时间的变化时；地表反照率受到太阳照射与否时，其反照率会发生明显的变化，并且还受到地物的表面颜色和地物表面粗糙度的影响，因此我们在采集参数时应尽量避免这些因素造成的实验数据的偏差。十、总结及心得体会1、通过实验不仅对各项气象参数有了一个更加深入的理解，而且对如何采集这些气象参数的原理也有了一个系统性的认识