遥感实验地物光谱测量详解演示文稿
地物光谱 实验报告
地物光谱实验报告地物光谱实验报告一、引言地物光谱是指地球表面上各种物质对太阳辐射的反射和吸收特性。
通过对地物光谱的研究，可以了解地球表面的组成、结构和特征，对于地质勘探、环境监测和农业生产等领域具有重要意义。
本实验旨在通过测量不同地物的光谱曲线，探究地物的反射和吸收特性。
二、实验方法1. 实验材料准备本实验使用的材料有：植物叶片、土壤样本、水样本、红外线灯、光谱仪等。
2. 实验步骤(1) 将植物叶片、土壤样本和水样本分别放置在光谱仪下方，保持距离一致。
(2) 打开光谱仪，选择合适的测量模式。
(3) 调整光谱仪的参数，确保测量的准确性。
(4) 依次测量植物叶片、土壤样本和水样本的光谱曲线。
(5) 记录测量结果，并进行数据分析。
三、实验结果与分析1. 植物叶片的光谱曲线通过测量不同植物叶片的光谱曲线，我们可以观察到不同波长的光线在叶片上的反射和吸收情况。
一般来说，叶绿素对绿光的吸收最强，因此叶片在绿光下呈现出较暗的颜色。
而在红光和蓝光下，叶片的反射率较高，因此呈现出较亮的颜色。
2. 土壤样本的光谱曲线土壤样本的光谱曲线受土壤成分和湿度等因素的影响较大。
一般来说，泥质土壤在近红外区域的反射率较高，而砂质土壤在可见光区域的反射率较高。
此外，土壤湿度的增加会导致光谱曲线向长波段方向移动。
3. 水样本的光谱曲线水样本的光谱曲线与水的透明度和溶解物质的浓度有关。
一般来说，纯净的水在可见光区域的反射率较低，而在红外区域的反射率较高。
当水中溶解物质的浓度增加时，光谱曲线会发生变化，反射率会随之增加或减小。
四、实验结论通过本实验的测量和分析，我们得出以下结论：1. 植物叶片的光谱曲线受叶绿素的吸收作用影响较大，不同波长的光线在叶片上的反射和吸收情况不同。
2. 土壤样本的光谱曲线受土壤成分和湿度的影响，不同类型的土壤在不同波长的光线下的反射率不同。
3. 水样本的光谱曲线受水的透明度和溶解物质的浓度影响，纯净水在可见光区域的反射率较低。
地物光谱仪在野外光谱测量中的使用解析
地物光谱仪在野外光谱测量中的使用（一）论文关键词地物光谱仪；野外测量；工作规范论文摘要在遥感技术中，为了更精确地判读多光谱图像，掌握地面上各种地物的光谱辐射特性是十分重要的。
介绍FieldSpec?悖HandHeld手持便携式光谱分析仪的测量原理方法、工作规范及注意事项，概要地说明了影响光谱测量的因素。
在遥感领域中，为了研究各种不同地物或环境在野外自然条件下的可见和近红外波段反射光谱，需要适用于野外测量的光谱仪器。
对野外地物光谱进行测量，我们使用的是美国 ASD公司FieldSpec?悖HandHeld手持便携式光谱分析仪。
其主要技术指标为：波长范围为 300~1100nm光谱采样间隔为1.6nm, 灵敏度线性：土1% FieldSpec?悖HandHeld手持便携式光谱分析仪可用于户外目标可见一近红外波段的光谱辐射测量。
该光谱仪在户外主要利用太阳辐射作为照明光源，利用响应度定标数据，可测量并获得地物目标的光谱辐亮度；利用漫反射参考板对比测量，可获得目标的反射率光谱信息；通过对经过标定的漫反射参考板的测量，可获得地面的总照度以及直射、漫射照度光谱信息；利用特定的辅助测量机械装置，可获得地面目标的BRDF（方向反射因子）光谱信息参数。
为了使地物光谱数据可靠和高的质量，使数据便于对比和应用，有必要提出地物光谱测试规范和测量要求。
1仪器的标准和标定1.1光谱分辨率实用分辨宽度对0.04~1.10卩m小于5nm 1.1~2.5卩m小于15nm。
对于FieldSpec?悖HandHeld手持便携式光谱分析仪，起始波长为325nm终止波长为1075nm波长步长为1nm则光谱分辨率取3nm1.2线性标定线性动态范围有3个量级，最大信号对应为0.8~1.0，太阳常数照明的白板（V 90%）峰值响应输出。
线性误差小于 3%（回归误差）。
1.3光谱响应度的标定反射率小于、等于15%（大于1%）的目标，信噪比应大于10。
遥感影像地物光谱分析探究
遥感影像地物光谱分析探究摘要：从原理层面出发，探讨了遥感的技术原理以及遥感影像的自动分类技术，旨在对测绘遥感领域的技术手段进行一定程度的回顾与总结，理清思路，方便以后的学习和研究。
关键词：黑体；光谱发射率；光谱反射率；模式识别0引言：由于组成物质的分子、原子结构不同，温度，表面状况等因素的影响，物质对不同波长的电磁波的吸收、反射和发射有很大差异。
基于这些特点，通过多光谱传感器获取地表多光谱遥感影像，进而通过分析地物光谱特性来判断地物类别成为了可能。
1 黑体辐射1.1黑体黑体，是对能够吸收任何波长的电磁波的物体，理想黑体在自然界并不存在黑体。
1.2黑体辐射20世纪初，普朗克用量子理论概念推导黑体辐射通量密度和其温度的关系以及按波长分布的辐射定律[[1]]，公式（1）：式中，为分光谱辐射通量密度；为辐射波长；为普朗克常数；为光速；为玻耳兹曼常数；为绝对温度。
公式（1）表明，给定波长下，黑体的辐射情况只与它的温度有关，同时，对上式求积分，即公式（2）：最后得到公式（3）：其中：公式（3）表明，绝对黑体表面，单位面积发出的总辐射能量只与温度相关，与其他因素无关。
这一原理表明，理想情况下，通过探测物体表面发射的辐射能总量，可以测定物体温度。
2 地特的发射波谱特性黑体辐射能量强度仅与温度和波长有关，但在自然界中，物体对电磁波的吸收和发射都比黑体低。
2.1 实际物体的发射率物体的辐射强度不仅与物体的温度和对应波长有关，还与物体的材质，表面状况等因素有关。
描述物体的发射强度与黑体的关系，我们引入发射率的概念，式（4）：公式（4）表明，实际物体的发射强度与黑体的发射强度存在比例关系，因此，发射率是一个介于0和1之间的数[[2]]。
同时，为了更好的描述物体的发射率，引入灰体的概念，即，物体在各个波长的发射率相同：，根据公式（3）和公式（4）可知，实际物体的发射强度：为了便于分析，需要一个近似黑体的光滑曲线来拟合灰体的辐射曲线，由公式（3）可知，黑体的辐射曲线形状只与温度有关，因此，拟合曲线与灰体辐射曲线存在对应关系，即公式（6）：代入式（3）可得：化简得：基尔霍夫定律表明，在任一给定温度下，辐射通量密度与吸收率之比对任何材料都是一个常数，并等于该温度与黑体的辐射通量密度[[3]]，即：代入公式（3）和公式（5）得：即物体的吸收率与发射率相等。
遥感地学分析实验——实验二：遥感图像典型地物波谱特征分析
遥感地学分析实验——实验二：遥感图像典型地物波谱特征分
析
实验二：遥感图像典型地物波谱特征分析（3学时）
原理与方法
太阳辐射到达地面之后，物体除了反射作用外，还有对电磁辐射的吸收作用。
电磁辐射未被吸收和反射的其余部分则是透过的部分，即：
太阳辐射能量＝反射能量＋吸收能量＋透射能量
反射能量的大小决定了不同地物在不同电磁波波段上的反射率的大小，针对实验一测量获得的典型地物波谱数据分析其不同波长上的反射和吸收特征。
实验方法采用曲线分析法，分析典型地物的反射光谱峰谷变换。
实习仪器
学生实习机房
图象处理软件（ENVI3.5）
实验目的
1、掌握典型地物（植被、水体、裸岩等）类型的波谱特征；
2、掌握应用遥感图像处理软件进行典型地物波谱分析方法；
3、重点分析不同植被类型光谱差异的影响因素。
实验报告
内容包括：典型地物（植被、水体、裸岩等）类型的波谱特征与遥感影像的对比分析，不同植被类型光谱差异的影响因素分析。
光谱实验报告
实习报告（一）实验名称：《地物光谱特性测量》（二）所属课程名称：《资源环境遥感》（三）学生姓名：（四）实验日期及地点：（五）实验目的：对校园中的一些地物进行遥感光谱特性测量（六）实验意义：（1）对光谱测量仪器的认识：ASD野外光谱分析仪FieldSpecPro是一种测量可见光到近红外波段地物波谱的有效工具，它能够快速扫描地物，光线探头在毫秒内得到地物的单一光谱。
FieldSpec分光仪主要由附属手提电脑，观测仪器，手枪式把手，光线光学探头以及连接数据线组成。
通过连接电脑，可实时持续显示测量光谱，使得测量者可以即时获取需要的测量数据。
（2）对课堂内容的认识：地物反射光谱是指某种物体的反射率或反射辐射能随波长变化的规律，以波长为横坐标，反射率为纵坐标所得到的曲线即为反射波谱特性曲线。
影响地物波谱变化的因素：太阳位置（太阳高度角和方位角）。
不同的地理位置，海拔高度不同。
时间、季节的变化。
地物本身差异、土壤含水量、植被病虫害。
（七）实验原理：（八）人员要求：设备：（1）ASD公司生产的Field Spec3高光谱辐射仪（2）软件：RS3和View SpecPro Graph工作要求：（1）天气情况：地面能见度：晴朗，地面能见度不小于10km，云量要求：太阳周围90°立体角范围内淡积云量小于2%，无卷云或浓积云等，风力要求：无风或微风（测量时间风力小于4级，对植物测量时风力最好小于3级）测量时间：为保持太阳高度角大于45度，且由于北京地区处于中纬度地区，所以测量时间应在北京时间10:00~14:00之间，冬季对于测量时间应该更加严格一些。
另外，测量速度应该满足<=1min/组。
（2）测量情况：为减少反射光对观测目标的影响，观测人员应着深色服装，观测时面对太阳站立与目标区后方，观测时保持探头垂直向下，使得机载成像光谱仪观测方向保持一致，注意观测目标的二项反射影响。
记录人员应站在观测人员身后，并避免在目标区周围走动。
遥感实验地物光谱测量详解演示文稿
孔祥生 遥感概论实验
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第14页，共52页。
3、记录环境参数
参见教材表1.2
2022/2/14孔祥生 遥感概论实验15第15页，共52页。
4、仪器安装调试
（1)对准白板，读取数据为 VS
（2）移开白板对准地物，读取数据
V
（3）重复步骤（1）（2），测量5～9次，记录数据计算
平均值
（4）更换目标，重复（1）～（3）步骤，直至完成测试
任务。
测量高度要求：仪器保持水平架设，距离被测物体表 面不小于1m；
几何关系要求：仪器轴线与天顶角的倾斜角<2度
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孔祥生 遥感概论实验
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第16页，共52页。
5、分析实测结果
（1)根据测定结果，绘制地物(地物、水体、岩石、土 壤各一种)光谱曲线；
（2）根据所绘制曲线，比较不同地物光谱特征；
4-9小时 通过无线wifi与计算机连接
第36页，共52页。
控制计算机
安装有RS3光谱仪操作软件 安装有ViewSpec Pro数据处理软件 另行介绍
第37页，共52页。
光谱仪的技术参数
光谱范围350-2500nm，350-1050nm 最快采集速度：100ms, 17ms 光谱分辨率：3nm@350-1000nm
2022/2/14
孔祥生 遥感概论实验
4 第4页，共52页。
原理及方法简介
地物光谱反射率测量原理参见《遥感概论》第二章； 实习采用垂直测量方法，计算公式为：
V VS
•
s
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。
实验报告范例-遥感地物波谱特性分析
1．“L7ETM+_121-032_123457”遥感数据地物波谱特性分析
要求：以“L7ETM+_121-032_123457（200210）”为数据源，进行典型地物水体的波谱特性分析（要求选取两种或两种以上含沙量不同的水体像元点，依托Excel表格绘制其波谱特性曲线，并分析水体在不同条件下的波谱曲线特性差异）。
清水对光的反射率低，沙子能增强对光的反射率。故含沙量越高对光的反射率高，含沙量低的对光的反射率低。
2．“L7ETM+_116-031_123457”遥感数据地物波谱特性分析
要求：以“L7ETM+_116-031_123457（199909）”为数据源，进行典型地物植被的波谱特性分析（要求选取三种或三种以上不同树种的像元点，依托Excel表格绘制其波谱特性曲线，并分析植被不同种类之间的波谱曲线特性差异）。
基本要求与说明：
1．实验原理部分文字阐述要简洁明了，可附相应公式、图解；
2．实验步骤与方法请尽量详细叙述，如果有必要请附相应图形、图像；
3．表格大小和所列条目数可以根据实际情况进行调整与增删。
实验报告
实验目的
1．掌握遥感图像地物波谱辐射特性
理解色彩三要素，三间色，三基色，互补色，标准假彩色合成的原理
2．掌握典型地物（水体、植被、新鲜雪）的反射波谱曲线特征
3．掌握地物波谱特性的分析方法
4．Байду номын сангаас
主要实验内容
一、地物波谱曲线
要求：说明什么是地物波谱曲线。
物体在同一时间、空间条件下，其反射、发射、吸收和透射电磁波特性是波长的函数。通常以横坐标表示波长，以纵坐标表示地物辐射电磁波的能量（反射率、发射率或亮度系数）作出的相关曲线，就是地物的波谱曲线。
遥感地学分析地物光谱分析课件
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3.3.2 遥感数字图像处理
• 几何精校正具体步骤 ：
– 选取地面控制点(GCP) – 选择空间变换函数 – 重采样和内插
– 最邻近内插法 – 双线性内插 – 三次卷积内插
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3.3.2 遥感数字图像处理
数字图象的纠正过程
– 纹理(texture)：是指遥感图像中目标地物内部色 调有规则变化造成的影影结构。
– 大小 (size)：指遥感图像上目标地物的形状、面 积与体积的度量关系。是遥感图像上测量目标地物最 重要的数量特征之一。同时根据其大小可以推断地物 的属性。
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3.2.1 目视解译标志
2、间接解译标志
– 位置(site)：指目标地物分布的地点。 任何地物与其周围地理环境( geographical Environment)或生态环境 (ecological Environment)总是存在着一 定的空间关系，并受到周围环境的某种程 度的制约。
u 对比分析法
– 对比分析法包括同类地物对比分析法、空间对 比分析法和时相动态对比法。不仅是同一遥感 影像图进行对比，而且要借助不同时相的遥感 影像图之间进行对比。
u 综合推理法
– 综合考虑遥感图像多种解译特征，分析、推理 某种目标地物的方法。
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3.2.2 遥感图像解译方法与步骤
u 信息复合法
– 利用专题图和地形图等信息与遥感影像图重合， 根据这些辅助信息识别遥感影像图上目标地物
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3.1.2 典型地物的反射光谱特征
不同含水量的土壤反射光谱曲线
三种土壤反射波谱曲线比较
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3.1.2 典型地物的反射光谱特征
地物光谱测量实验报告
地物光谱测量实验报告一实验目的1.掌握地物反射波谱测量的基本原理2.了解典型地物类型的光谱特征，并通过测量得到其反射光谱曲线植被土壤水体3.通过实验更深入的了解表征辐射的物理量、以及地表同入射光的作用机制辐射亮度L (radiance)反射率R (reflectance)二实验器材1.fieldspec 3，产自美国ASD公司，其数据间隔为1nm，光谱范围350nm-2500nm2.手提电脑3.白板和灰板三实验步骤将地物与已知反射率的白板（标准板）相比较，求出地物反射率R具体操作：1 光谱仪探头对准白板优化(OPT)2 点击RAD图标3 按空格键存储4 光谱仪探头对准目标地物5 按空格键存储四实验结果1植被的反射波谱特征1 ）不同种类的植物均具有相似的反射波谱曲线2 ）可见光区域，由于叶绿素的强烈吸收，植物的反射、透射率均低，仅在0.55附近有一10-20%的反射峰而呈绿色。
3 ）近红外区域，在0.7—1.3之间形成50-60%的强反射峰，由于不同种植物的叶内细胞结构差异大，不同种植物的反射率在该波段具有最大的差值，故是区分植物种类的最低波段。
4 ）1.45、1.95、2.7为中心的三个吸收带为水吸收带，高斯曼发现，还三人吸收带之间的两个反射峰（1.65及2.2）上，各值与非多汁植物反射率差别非常明显。
两图皆较符合其光谱特征2水体的反射波谱特征反射率在各波段内都低（一般在3%左右），在可见光部分为4-5%，在0.6处降至2-3%，到0.75以后的近红外波段，水成了全吸收体。
可以看出，可见光波段反射率逐渐降低，在红外波段，水成为完全吸收体。
两图的差异反应出水全反射部分的影响。
3土壤的反射波谱特征1）反射率：与土壤质地、有机质含量、氧化含量和含水量及盐份等因素有关；粉砂>砂土>腐质土。
2）反射光谱曲线由可见光到红外呈舒缓向上的缓倾延伸可以看出，四图的土壤光谱特征大致呈相同的逐渐缓慢增长的趋势。
(完整版)遥感实习报告(波谱曲线)
遥感实习报告内容1.分析几种典型地物的波谱曲线特征，依据此特征辨别TM影像样图的通道值，写出其辨别理由；（1）植被的波谱曲线特征：植被的反射波普曲线主要分三段：可见光波段0.4-0.76um 有一个小的反射峰，位置在0.5um绿处两侧蓝和红有两个吸收带，这一特征是由于叶绿素的影响。
叶绿素对蓝光和红光的吸收作用强，对绿光反射作用强。
近红外波段有一反射的陡坡到1.1um附近有一峰值形成植被的独有特征。
这是由于植被叶细胞结构的影响，除了吸收和透射的部分，形成的高反射率。
在中红外波段1.3-2.5 um受到绿色植物含水量的影响，吸收率大增，反射率大大下降，特别以1.45um 1.95 um2.7um为中心是水的吸收带形成低谷。
所以分析：根据植被的反射波谱曲线特征，T2与T3图在长江流域与汉江流域比较下，判断由于T3图两水域颜色区别较大，在植被的中T-3的反射率大于T-2，所以判断T2图可能处于TM1-TM2（0.45-0.60um之间）即蓝绿波段之间。
（2）水体的波普特征：水体的反射主要在蓝绿波段，其他波段吸收都很强。
特别到了近红外波段吸收就更强。
遥感影像上，特别是近红外影像上，水体呈黑色，一般情况下，水中含泥沙时，由于泥沙散射，光波段反射率会增加，峰值出现在黄红区，水中含叶绿素时，近红外波段明显抬升，这些都成为影像分析的重要依据。
分析：根据水体光谱特征，T5图中水体为黑色，T5图的反射率大，判断为红外光，则T5图为TM5中红外波段（1.55-1.75UM）。
进一步根据水体和植物的反射波谱曲线得出T3图为TM3波段（0.62-0.69um）即为红光波段。
（3）土壤的光谱特征：土壤自然状态下反射率没有明显的峰值和谷值，一般来说土质越细反射率越高，有机质含量越高和含水量越高，反射率越低此外土类和肥力也会对反射率产生影响。
由于土壤反射波谱曲线呈比较平滑的特征，所以不同光谱段的遥感影像上土壤的亮度区别不明显。
分析：又因为T4图与T5图比较，图像的江水较T5图来说发白，即江水的反射率应该增高，另外该图的植被比T5图更白，反射率更高，故而应该在植被的反射峰附近所以T4图为0.70—0.90um之间，即为TM4近红外波段。
遥感地学分析地物光谱特征分析
遥感地学分析地物光谱特征分析遥感地学分析地物光谱特征是通过遥感技术获取地物的光谱信息并进行分析。
光谱是电磁波在不同波长处的分布情况，地物在遥感图像中的光谱特征可以提供关于其组成、结构和性质的信息。
地物光谱特征分析是遥感地学的重要研究内容，对于地物分类、环境监测和资源调查等应用具有重要意义。
地物光谱特征分析基于遥感图像中的光谱曲线，通过对比不同地物的光谱特征，可以帮助我们区分地物类型，并了解地物的空间分布、数量和变化情况。
光谱特征分析主要包括以下几个方面的内容。
首先是光谱曲线的形态分析。
不同地物的光谱曲线形态有所不同，通过对光谱曲线的起伏、波峰、波谷等形态特征进行分析，可以帮助我们鉴别地物类型。
比如，水体的光谱曲线具有明显的吸收特征，而植被的光谱曲线则显示出明显的吸收波段和反射波段，利用这些形态特征可以将水体和植被进行区分。
其次是光谱曲线的能量分析。
地物的光谱曲线能量分布情况与地物的组成和结构有关。
通过分析不同波段上的光谱能量分布情况，可以获得地物的组成信息。
例如，植被含有大量的叶绿素，对红辐射吸收较强，因此在红光波段上反射较少的能量。
反之，水体和土地等地物则在红光波段上反射较多的能量。
通过这种能量分布的差异，可以将植被、水体和土地等地物进行区分。
此外，也可以通过计算光谱特征参数来分析地物光谱特征。
常用的光谱特征参数包括植被指数、水体指数等。
植被指数可以反映植被的绿度和生长状况，常用的有归一化植被指数（NDVI）和增强型植被指数（EVI）。
水体指数则用于提取水体的光谱特征，常用的有归一化水体指数（NDWI）和水体影像差异指数（MNDWI）。
通过计算这些指数，可以量化地物的光谱特征，进一步分析地物类型和性质。
最后，地物光谱特征分析还可以通过光谱数据库和遥感图像分类技术进行辅助分析。
光谱数据库是一种记录不同地物的光谱特征的库，可以通过与遥感图像的光谱曲线进行对比，帮助我们确定地物类型。
遥感图像分类技术通过对图像中的像元进行分类，将不同的光谱特征的像元归类到不同的地物类型中。
植被遥感光谱分析-PPT课件
2、分类尺度
I类：危害极严重区，树林叶片郁闭度极小，叶片 干枯萎缩，树木接近死亡，树冠小，树林残缺现象 严惩，影像呈暗棕青、棕红色稀小的星点状，近红 外光谱反射值在ρ ＜30％。
II类：危害严重区，树木叶片郁闭度很小，叶片枯 萎，有坏死斑现象，树冠较小，树木残缺较严惩， 影像呈棕青、棕红、粉红色星点状，近红外光谱反 射值ρ ＝30～40％。
简单比值植被指数 (Ratio Vegetation Index)
第一个植被指数:
R ir RVI Rr
叶绿素在红波段的吸收谷 健康植被在近红外的反射高台区 (Cohen, 1991) . RVI对大气影响敏感，而且当植被覆盖不够浓密时（小于50%）， 它的分辨能力也很弱，只有在植被覆盖浓密的情况下效果最好。
（1）针叶林（云杉林、松树林） 在比例尺为 1:10000 ～ 1:15000 的像片上，针叶 林一般是深灰色颗粒状图型，随比例尺进一步小 ，表现为暗色调均匀的细粒状影纹。在比例尺大 于1:10000的像片上，可以判读其树冠形态、特征 ，多数针叶林的树呈圆锥形或椭圆形。 （云杉、 松树）
（2）阔叶林（山杨、白桦） 其影像色调比针叶林浅，一般呈灰色和浅灰色 颗粒状或粗圆粒状图型，在秋季像片上，不同树种 的树冠颜色有较大差异，因而形成色调混杂的影像 ，山杨多呈白色，白桦呈浅灰色，树冠呈倒卵形。 （3）针阔叶混交林 兼具上述两者的特征，针叶林呈深灰色的细颗 粒状，而阔叶林呈浅灰色，颗粒较粗，两者交错混 生，有的林斑以针叶林为主，阔叶林为副，有的则 反之。
土壤有近于1的比值，植被则会表现出高于2的比值。 增强植被与土壤背景之间的辐射差异。 是植被长势、丰度的度量方法之一。
标准差植被指数
(Normalized Difference Vegetation Index) 标准差植被指数 Normalized Difference Vegetation Index (NDVI):
遥感地学分析实验——实验一：目标地物反射波谱的测量
实验一：目标地物反射波谱的测量（3学时）
原理与方法
地物光谱反射率野外测定的原理可参看相应教材，这里不再进行赘述。
实习采用垂直测量的方法，计算公式如下：
)()()
()(λρλλλρs V V s ⋅=
（1.1）
式中：)(λρ为被测物体的反射率，)(λρs 为标准板的反射率，)(λV 、)(λs V 分别为测量
物体和标准板的仪器测量值。
实验仪器
1 可见光-近红外光谱辐射计，波长范围0.4～2.5m μ（有0.4～1.1m μ或1.3～2.5m μ两种仪器），以其性能稳定，便于携带，数据的提取比较容易。
表1-1列出了目前常用的光谱仪，仪器的具体使用方法可参见相关的仪器说明书。
2 标准参考板（白板或灰板）。
表1-1 常见的光谱辐射仪
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学习绘制地物反射光谱曲线。
实验报告
内容包括：目的、仪器、测量目标基本信息、环境参数表、测试数据表、一组反射率曲线图、误差分析等。
遥感概论实验报告内容
实验1 测定地物光谱反射率1．学时：22．目的和要求：学习地物光谱的测定方法；认识地物光谱反射率的规律；学习绘制地物反射光谱曲线。
3．实习内容：测定几种地物的光谱反射率。
4．使用仪器：可见光－近红外光谱辐射计。
5．方法步骤：①对准标准板，读取数据；②移开标准板对准地物，读取数据；③重复1,2步骤，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；⑤整理数据，根据公式计算反射率。
（注：参考实习教程实习一）实验2 摄影像片的特性及像对立体观察实验报告1．学时：22．目的和要求：①掌握航空摄影像片比例尺的计算方法；②了解航片上像片的重叠度；③计算航空像片上的投影误差；④掌握使用立体镜进行航空像片立体观察的方法。
3．使用仪器、工具：反光立体镜、航空像片。
4．方法步骤：（1）根据航空像片比例尺计算公式，计算航空像片的比例尺。
（2）了解航空像片的重叠度及其计算方法。
（3）计算航片上的投影误差（根据投影差计算公式）。
（4）航空像片立体观察步骤：（参照实习教程10-11页具体步骤）①取一对航空像对，分别找出像主点；②将像片按左右放置，使影像的重叠部分向内，使像对像主点连线置于平行于眼基线的直线上。
移动立体镜，使立体镜的基线平行于像主点连线；③在立体镜下移动像片间的距离，直到观测到相应的像点融合为一体而获得立体感觉，且观察时没有不适的感觉；④当立体像对范围内高差太大时，在某一部分不易同时看出山顶及山谷的立体模型，需调整基线长度，才能实现立体观察。
（参考实习教程实习二、三）实验3 航片室内地质地貌判读1．学时：22．目的和要求：学习航片判读的基本原理和方法；掌握航空像片判读中判读标志的建立方法；解译各地质地貌类型在航片上的影像特征。
3．实习内容：运用各种判读标志从航片上解译出不同的地貌类型。
4．使用仪器、工具：反光立体镜、直尺、航空像片、放大镜、铅笔等。
5．方法步骤：①在室内首先建立航片判读的标志；②利用目视和立体镜进行室内判读。
实验三地物光谱测量
实验三地物光谱测量问题一.分析地物光谱测量过程中的几种主要的影响因素.答:1.光照条件:晴天地方时9:30-14:30.测量时尽量避免阴影和反射体的影像;测量者着深色服装,尽量远离测量点.2.大气特性和稳定性:尽量缩短两次测量之间的时间间隔以减小误差.3.参考(标准)白板:使用参考白板时不应该接触光学面.随着使用次数的增多,反射性能若出现明显退化,需要清洁或更换,并重新定标.问题二.在Excel或Matlab中绘制测量得到的典型地物的光谱曲线,并从地物的光谱响应特征或特征波段的测量结果对数据的质量进行分析和简要评价.答: 图一. 典型地物的光谱曲线从可见光区到大约0.7um的近红外光谱区，可看到健康植被的反射率急剧上升。
在0.7-1.3um区间，植物的反射率主要来自植物叶子内部结构。
健康绿色植物在0.7-1.3um间，的光谱特征的反射率高达（45%-50%），透过率高达（45%-50%），吸收率低至（<5%）。
植物叶子一般可反射入射能量的40%-50%，其余能量大部分透射过去，因为在这一光谱区植物叶子对入射能量的吸收最少（一般少于5%）。
在光谱的近红外波段，植被的光谱特性主要受植物叶子内部构造的控制。
在可见光波段与近红外波段之间，即大约0.76um附近，反射率急剧上升，形成“红边”现象，这是植物曲线的最为明显的特征，是研究的重点光谱区域。
许多种类的植物在可见光波段差异小，但近红外波段的反射率差异明显。
土壤反射率显得很少有“峰和谷”的变化。
这是因为影响土壤反射率的因素较少作用在固定的波段范围。
影响土壤反射率的因素有：含水量、土壤结构（砂、壤、粘土的比例）、表面粗糙度、铁氧化物的存在以及有机物的含量。
这些因素是复杂的、可变的、彼此相关的。
例如，土壤的含水量会降低反射率。
对于植被在大约1.4um、1.9um和2.7um处水的吸收波段上，这种影响最为明显（粘土在1.4um和2.2um处也有氢氧基吸收带）。
地物光谱_实验报告
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；4. 了解不同地物光谱特性的差异。
二、实验时间2019年11月10日中午三、实验地点某高校遥感与地理信息系统实验室四、实验仪器1. AvaField-EDU地物光谱仪；2. AvaReader软件。
五、实验原理地物光谱是指地物对不同波长电磁波的吸收、反射和透射能力。
地物光谱特性测量实验主要研究地物在不同波长范围内的光谱反射率。
通过测量地物的光谱反射率，可以分析地物的物理、化学、生物等特性。
六、实验步骤1. 安装AvaReader软件，连接AvaField-EDU地物光谱仪；2. 根据实验要求，选择待测地物，如植被、岩石、土壤等；3. 将地物放置在光谱仪的测量平台上，调整仪器至合适的位置；4. 启动光谱仪，设置测量参数，如光谱范围、积分时间等；5. 开始测量地物的光谱反射率，记录数据；6. 利用AvaReader软件对测量数据进行处理和分析；7. 绘制地物反射光谱曲线，分析地物光谱特性。
七、实验结果与分析1. 植被地物光谱特性实验选取了不同类型的植被，如草地、树林等，测量了其光谱反射率。
结果表明，植被在可见光波段（0.4-0.76 μm）的反射率较高，在近红外波段（0.76-2.5 μm）的反射率逐渐降低。
这是因为植被中含有大量的叶绿素，对蓝光和绿光有较强的吸收能力，而对红光和近红外光的反射能力较强。
2. 岩石地物光谱特性实验选取了不同类型的岩石，如花岗岩、玄武岩等，测量了其光谱反射率。
结果表明，岩石的反射光谱曲线具有明显的相似特征，曲线特征与其成分、风化程度、含水状态、颗粒大小、表面粗糙程度、色泽等有关。
不同岩石的光谱图形态各异，但其反射光谱曲线大致呈上升趋势。
3. 土壤地物光谱特性实验选取了不同类型的土壤，如沙土、黏土等，测量了其光谱反射率。
结果表明，土壤的反射光谱特征主要受土壤中原生矿物和次生矿物、土壤水分含量、土壤有机质、铁含量、土壤质地等因素决定。
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2、记录测量目标基本信息
总体要求：越详细越好。 空间信息：地理坐标，用GPS测量获得； 时间信息：年月日、时分秒； 属性信息：类型、颜色、形状等。
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3、记录环境参数
参见教材表1.2
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AvaField便携式地物波谱仪
中科院安徽光机所 日本 美国 美国
美国 荷兰
0.4～1.1
0.38～1.2
0.38～1.1
0.35～2.5 0.4～1.1 0.35-2.5
0.2～2.5
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遥感原理
鲁东大学地理与规划学院
AvaField便携式地物波谱仪
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2）测试时间 地方时9：30～14：30
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3）样品
a.被测物 体–土壤，农作物，叶片，植被， 树冠，水体，矿物，岩石，道路，建筑等; b.参考板 - 白板
要求：
➢选择物体自然状态表面作为观测面，取 样面积大于地物自然表面起伏和不均匀的 尺度；被测物体要充满整个视场。 ➢标准白板表面与被测地物的宏观面平行， 与观测仪器等距，要充满整个视场，白板 要保持清洁
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5、分析实测结果
（1)根据测定结果，绘制地物(地物、水体、岩石、 土壤各一种)光谱曲线；
（2）根据所绘制曲线，比较不同地物光谱特征； （3）分析测定过程中误差产生的因素； （4）分析如何与在遥感影像进行对比分析。
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6、完成实习报告
内容包括实习目的、实验原理、实验仪器说明及实 验步骤1～6等。
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ENVI 光谱数据库 不同地物光谱特征对比
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传感器的三个空间高度
太阳
卫星传感器
大气层顶
s
大气
光谱测量仪器
平坦地表
不同空间层次传感器得到的信息
三个独立的光谱仪构成 350-1100nm，512阵元
光PDA阵列探测器, 凹面消色 差光栅，平场成像。易于波 长标定。灵敏度高。
1000-1900nm,单元 InGaAs探测器，平面旋转扫 描光栅，比PbS响应速度快。
1700-2500nm，单元 InGaAs探测器，平面旋转扫 描光栅。
InGaAs探测器带有热电 制冷，-27+/-0.1˚C
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4、仪器安装调试
（1)对准白板，读取数据为 VS
（2）移开白板对准地物，读取数据 V
（3）重复步骤（1）（2），测量5～9次，记录数 据计算平均值
（4）更换目标，重复（1）～（3）步骤，直至完 成测试任务。
测量高度要求：仪器保持水平架设，距离被测物体 表面不小于1m；
几何关系要求：仪器轴线与天顶角的倾斜角<2度
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原理及方法简介
地物光谱反射率测量原理参见《遥感概论》第二章； 实习采用垂直测量方法，计算公式为：
V VS
•
s
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。
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实习仪器
仪器按照波长长短有： 1）可见光-近红外光谱辐射计，波长范围0.4～ 1.1 m； 2）全波段光谱辐射计，波长范围0.3～2.5 m 。
样品
农作物，叶片，植被，树冠，水体，矿物，岩石 ，道路，建筑等等
参考板—白板
漫反射体（λ体、朗伯体），半球形散射 Spectralon材料—LabShpere公司专利 比常见的陶瓷材料软，但不褪色、不怕水 怕磕碰、划伤 保养：刷子清洁，蒸馏水内用200-300号水砂纸轻
轻擦、阴干。
光谱仪—内部结构—探测器
各种传感器所使用的波段
光谱技术的发展
高光谱成像技术
Source: CSIRO
高光谱图像结构
光谱差异
明矾石
高岭石
Source:Bob Agars
地面遥感学测量的常见配置源自Reflectance1 0.8 0.6 0.4 0.2
0 500
FieldSpec®FR Spectroradiometer Reflectance of Vegetation
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实习步骤
1、测量目标和条件的选择 2、记录测量目标基本信息 3、记录环境参数 4、仪器安装调试 5、分析测量结果 6、完成实习报告
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1、测量目标和条件的选择
1)照明条件（气象条件） 无严重大气污染，光照稳定，无卷积云或浓云， 避开阴影和强反射体的影响（测量者不穿白色 服装） 风力小于3级
FieldSpec 3 (350 – 2500 nm) Optical Design
遥感实验地物光谱测量详解演示文 稿
优选遥感实验地物光谱测量
实验意义
野外光谱测量对航天航空传感器定标、遥感数 据解译、遥感应用潜力研究具有重要意义。
利用高光谱非成像光谱(辐射)仪，在野外测量 地质矿物、植物或其他物体的光谱反射率、透 射率及其他辐射率。
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孔祥生 遥感概论实验
常见的光谱辐射计（光谱仪）
型号 WDY-850地面光谱辐射计
生产厂商 中科院长春光机所
波长范围/m 0.385～0.85
DG-1野外光谱辐射计
SRM-1200野外光谱辐射计
SE-590便携式光谱辐射计
ASD-FieldSpec 便携式光谱 辐射计 SVC1024光谱辐射计
ARTIFICIAL ILLUMINATION
1000
1500
Wavelength (nm)
2000
配置构成
照明： a.太阳。最佳照明，70%以上的工作 b.室内光源，少量工作
样品 a.被测物 –农作物，叶片，植被，树冠，水体， 矿物，岩石，道路，建筑等等 b.参考板 - 白板
光谱仪 控制计算机和软件
实验意义
主要有三方面的作用：
（1）野外光谱数据可用来建立和测试描述表面方向 性光谱反射和生物物理属性的关系；
（2）野外光谱测量用来描述表面反射特征，以便为 航空和航天传感器定标；
（3）在不需要图像数据时，光谱测量或低空测量是 一种成本低廉、灵活的数据获取方法
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