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：P°）=船。®式中，P°）为被测物体的反射率，Psd）为标准板的反射率，VVs分别为测量物体和标准板的仪器测量值。三、实验仪器1、可见光一近红外光谱辐射计，波长范围0.4—2.5pm（有0.4—1.1pm或1.3—2.5pm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/pmWDY—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。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、安装仪器开始测试对准标准板，读取数据为Vs。移开标准板对准地物，读取数据Vg。重复步骤①②，测量5—9次，记录数据，计算平均值。更换目标，做好信息记录，重复①一③步骤。pg（X）ps（x）整理数据，根据上述公式计算反射率川，标准板的反射率"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lm。＞几何关系：仪器轴线与天顶的倾斜角＜土2°,标准面水平放置。5、分析实测结果根据计算结果，准确绘出地物光谱反射率曲线图。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。分析实习过程中可能引起误差的因素。五、实验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

刺柏光谱反射率入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草坪光谱反射率入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入/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刺柏光谱反射率入顶光顺光逆光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入顶光顺光逆光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草坪光谱反射率小檗顶光小檗顺光•小檗逆光紫叶小檗光谱反射率曲线60OSQ1OS9OsoOS7Qyz5ZO090520QW65ZOOS5520Quo5/^40^45Z4QU4oooooo54321射反刺柏光谱反射率曲线光光光1—H射反QSO1QS9OsoQ57QU751bO0O520O0O5/0QS55ZOQU55140^4524QU4草坪光谱反射率曲线光光光%03^射反OS9080057QU7O0O520O0O5ZO055520QU50^45Z4QU4波长（入/nm）依图分析：波长在400nm到625nm之间的时候，随着波长的增加，反射率沿着比较小的幅度增加，到625nm的时候随着波长的增加反射率增加的速度加快，625-675nm

之间达到第一个高峰，在675nm左右达到最低点，随后随着波长的增加反射率不断增加，且增加速度很快，大概在800nm左右随着波长的增加，反射率变化不大。之后随着波长的增加，反射率维持在一个比较稳定的水平。总的来说，顺光的反射率相对逆光和顶光来说反射率会大些，但是对不同的植物来说又有其自身的差异。紫叶小檗的顺光反射率基本上都要高些，只是在900nm到1000nm的时候顶光的反射率高于顺光的反射率。在675nm到950nm左右明显低于顶光和顺光，且在700nm的时候达到最低点。刺柏在600nm到675nm的时候，顶光的反射率比顺光和逆光的反射率高的程度远远大于小檗和草坪的反射率，且顺光的反射率在750nm左右的时候达到第二个高峰。草坪在波长625nm到675nm的时候顶光和逆光的反射率相等，在675nm以后，顺光＞逆光＞顶光，它们在675nm到800nm之间随波长的增加都显著增加，但是没有交叉。QsolQsolQS9OsoQ57QU751bO0O520O0O5/0QS55ZOQU55140^4524QU4OS9OS9080057QU7O0O520O0O5ZO055520QU50^45Z4QU4地物反射率曲线光光射反地物反射率曲线光光射反地物反射率曲线——小檗顺光刺柏顺光地物反射率曲线——小檗顺光刺柏顺光……草坪顺光oooooo08642波长（入/nm）地物反射率曲线波长（入/nm）——小檗逆光——刺柏逆光……草坪逆光地物反射率曲线波长（入/nm）——小檗逆光——刺柏逆光……草坪逆光007654321射反依图分析：他们在不同波段的反射率的总体趋势上面已经分析了，比较来说，400nm到625nm之间随着波长的增加三种地物的反射率差异不明显，在625nm到675nm达到第一个高峰，且在这一阶段，刺柏的反射率明显高于另外两种。675nm以后，顶光时，反射率，草坪〉小檗〉刺柏，草坪的反射率明显高于余者，且刺柏在750nm左右达到第二个高峰，但是明显小于第一个峰值。逆光时，在850nm左右，反射率都普遍高于第一个高峰，且刺柏出现第二个高峰，峰值大于其余两个。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