光谱仪使用简介

点击 OK图标存储参 数但是不存储光谱 点击开始 Begin Save 图标立即存储光谱


存储屏幕显示的光谱 曲线
（3）整理工作。

测量完成后，可将有关光谱拷贝到U盘中待 用，或留在原机保存

依次关闭计算机电源及光谱仪电源 取下镜头及其他附件，装好白板，并将光纤 探测头整理好，收回到仪器包中（注意光纤 不可过硬弯折）
RS3软件配置

等待连接

确定仪器和定标信息

调整配置

光谱平均次数 Spectrum average

暗电流平均次数 Dark current average

来自百度文库
白板平均次数 White reference average
（2）反射率测量过程

镜头对准白板，点击OPT进行优化（注意：白板 必须充满镜头视场。工作过程中特别是开始工作 的前半个小时内每隔一定时间做一次优化并且注 意每隔3~5分钟采集一次暗电流，测量暗电流按 DC）。

生物光学算法—I类水体

分析算法 半分析算法 基于蓝绿比值的MODIS经验算法（反演精度 相对较高） 基于辐射传输模型的理论算法

生物光学算法—I类水体

基本思路是利用大气辐射传递理论，将传感器 接收到的总信号中大气效应和离水辐射分开。 假设I类水体近红外谱段离水辐射忽略不计， 据此求出该谱段的大气特性，并外推至可见光 波段。传感器接收的信号经大气校正后，求得 离水辐射度，然后用经验公式反演出叶绿素a 的含量
晴空检测
大气校正
归一化离水辐亮度 遥感反射率
水色遥感原理

其原理是通过卫星传感器接收信号的变化，来反 演获得水体中影响光学性质的组分浓度。水体中 的重要组分浓度发生变化时，必将引起水体光学 性质的变化，主要表现为水体的吸收和散射信号 的变化，即水体离水辐亮度的变化。获取离水辐 亮度以后，再根据水体光学性质与各成分浓度的 关系，通过一系列反演算法得到水体中各成分的 浓度
野外光谱测量注意事项

传感器探头的选择：当野外地物范围比较大， 物种纯度比较高、观测距离比较近时，选用较 大视场角的探头；当地物分布面积较小时，或 者物种在近距离内比较混杂，或需要测量远处 地物时，则选用小视场角的探头
野外光谱测量注意事项

避免阴影：探头定位时必须避免阴影，人应该面 向阳光，这样可以得到一致的测量结果。野外大 范围测试光谱数据时，需要沿着阴影的反方向布 置测点


（2）绝对反射比测量过程

在Control/Adjust configuration菜单下选择Absolute reflectance

下面的步骤与反射率测量相同。
RS3—绝对反射比

绝对反射比 仅仅用于已定标的白板
（2）辐射照度测量(Irradiance)测量过程

镜头对准天空或者地面，点击OPT优化仪器参 数；
规格
型号 波长范围
参数
FieldSpec 3 JR 350-2500nm
光谱采样间隔 1.377nm (350-1050nm)
2nm (1000-1500nm)
光谱分辨率
3nm@700nm 30nm@1400,2100nm
光谱采集过程

测量光照参考板（一般为Raw DN值），测参 考板2次，每次5条平均 测量遮阴参考板2次，每次5条平均 测量光照地物，探头高度按照观测目标确定， 每次5条平均 测量遮阴地物，探头高度同上，每次5条平均
野外光谱测量注意事项

采集辅助数据：必须在测试地点采集GPS数 据，详细记录测点的位置、植被覆盖度、类型 以及异常条件、探头的高度，配以野外照相记 录，便于后续的解译分析
MODIS水色遥感流程图
MODIS 1B 资料 定位
定标
去除条带噪声
太阳天顶角校正
叶绿素(Chl) 有色可溶性有机物(CDOM) 悬浮泥沙(SPM)
水色遥感大气校正

大气校正，即从传感器接收到的信号中消除大 气的影响，获得包含海水组分信息的海面离水 辐亮度的某种标准化形式。 大气校正的精度直接影响后续水色信息反演的 精度，是遥感数据应用的关键技术之一。

水色遥感大气校正

大气校正常用方法：辐射传输模型法、黑像元 法、直方图匹配法、地面线性回归法等等 辐射传输模型法具有较高的校正精度。根据假 设条件和适用范围的不同，分为不同的校正模 型 ， 包 括 ： 6S 模 型 、 MODTRAN 模 型 、 LOWTRAN模型和ATOCOR模型

野外测量方法与工作规范

目标选取：选取测量目标要具有代表性，应能真实反 映被测目标的平均自然性。对于植被冠层及用物的测 量应考虑目标和背景的综合效应。

能见度的要求：对一般无严重大气污染地区，测量时 的水平能见度要求不小于10 km 云量限定：太阳周围90°立体角，淡积云量，无卷云、 浓积云等，光照稳定
•

环境变化越频繁则 采集白板次数越高
FieldSpec 3
FieldSpec 3系列便携式地物波谱仪是美国 ASD(Analytical Spectral Devices., Inc)公 司的最新旗舰产品，适用于从遥感测量，农 作物监测，森林研究到工业照明测量，海洋 学研究和矿物勘察的各方面应用。操作简 单，软件包功能强劲。 此仪器可用做测量辐射度，CIE颜色，光谱 反射率和光谱透过率。

水色遥感的物理基础-遥感反射率

表示太阳光离水辐亮度的标准化形式。 大气校正模式的作用是，通过卫星装载的水色 扫描仪的测量，剔除大气因素的影响，达到对 遥感反射率的估计
水色遥感—MODIS数据

海洋水色通道主要集中在8~16通道（分辨率 1000米），主要用于探测与海洋水色有关的叶 绿素（Chl.a）、悬浮泥沙（SPM）和黄色物 质（CDOM）等三要素物质浓度，浮游植物中 的叶绿素吸收系数以及水体总吸收系数等物理 量
（1）准备工作。 （2）测量过程。 （3）整理工作。
（1）准备工作。



光谱仪、计算机充电：光谱仪电量不足时红灯闪亮， 充满电后绿灯亮；如果黄灯闪亮则说明过热，需要等 待一段时间； 安装适当的镜头或其他附件（如GPS、余弦接受器 等），并准备好白板； 依次打开光谱仪电源及计算机电源，并启动相应RS3 软件； 在软件上选择相应的镜头并调整光谱平均、暗电流平 均和白板采集平均次数（Control/adjust configuration） 在软件中选择或填写需要存储数据的路径、名称和其 他内容（Control/spectrum save）
白板反射校正：天气较好时每隔10分钟就要用白板校 正一次，防止传感器响应系统的漂移和太阳入射角的 变化影响，如果天气较差，校正应更频繁。校正时白 板应放置水平

野外光谱测量注意事项

防止光污染：不要穿带浅色、特色衣帽。因穿 戴白色、亮红色、黄色、绿色、蓝色的衣帽， 会改变反射物体的反射光谱特征。要注意避免 自身阴影落在目标物上。当使用翻斗卡车或其 他平台从高处测量地物目标时，要注意避免金 属反光，如果有，则需要用黑布包住反光部位
光谱仪使用简介
2.2 光谱测量仪器

一、野外光谱仪（以ASD野外光谱分析仪为例）
ASD野外光谱分析仪FieldSpec Pro是一种测量可 见光到近红外波段地物波谱的有效工具。它能快速扫 描地物，光纤探头能在毫秒内得到地物单一光谱。
FieldSpec 分光仪主要由附属手提电脑，观测仪器，手枪式 把手，光纤光学探头及连接数据线组成。 FieldSpec 重量只有8kg，非常便于携带；0.35-2.5的光谱范 围以及10nm的光谱分辨率,它能在手提电脑上实时持续显 示测量光谱，使测量者在测量过程中依据即时反馈的光谱 图像获取需要的测量数据。
水体类型

海水按其光学性质的不同可划分为I类水体和II 类水体。I类水体的光学特性主要由浮游植物及 其伴生物决定，典型的一类水体是大洋开阔水体。 II类水体的光学特性主要由悬浮物、黄色物质 (又称有色可溶性有机物)决定，这类水体主要位 于近岸、河口等受陆源物质排放影响较为严重的 地方
水色遥感两大关键技术

镜头仍然对准白板，点击WR采集参比光谱。此 时，软件自动进入反射率测量状态。 镜头移向被测目标，按空格键存储采集到的目标 反射光谱。

RS3软件优化仪器

将镜头对准白板优化仪器 (Ctrl-O或者点击 OPT图标)
RS3—反射率测量

反射率测量模式

镜头对准白板后采 集白板参比 ( F4或 者点击WR图标) 间隔一定时间即采 集白板参比

点击RAD直接进入辐射亮度测量状态； 按空格键存储目标光谱（或者自动存储）

（2）辐射亮度测量(Radiance)测量过程

镜头对准白板或照明目标点击OPT图标进行优 化，优化后点击RAD图标进入绝对测量状态

镜头对准目标 按空格键存储目标光谱（或者自动存储）

RS3—辐射亮度/照度测量

辐射亮度/辐射照度测量模式
野外光谱测量注意事项

仪器的位置：仪器向下正对着被测物体，至少 保持与水平面的法线夹角在±10°之内，保持 一 定 的 距 离 ， 探 头 距 离 地 面 高 度 通 常 在 1.3 m，以便获取平均光谱。视域范围可以根据相 对高度和视场角计算。如果有多个探头可选， 则在野外尽量选择宽视域探头。测量植物冠层 光谱时，注意测量最具代表性的物种
生物光学算法—II类水体

算法用代数表达式描述海洋水色与地球物理光学 特征的相关性。首先，该方法需要测量光谱数据 来建立海洋水色模型，所以又称“半分析模式”。 然后对该模式进行简化，通过一些近似关系，减 少未知量的个数或者未知量间的相互依赖关系， 结果得到一组代数方程，依次求解该方程组，即 可得到各未知量的解。
生物光学算法—II类水体

I类水体反演法应用于II类水体有如下局限：

II类水体的海水组分和光学特性比I类水体复杂，I 类水体反演叶绿素的标准算法不适用

海岸带水色扫描仪（ CZCS ）的水色通道少，光 谱分辨率和辐射灵敏度低
生物光学算法—II类水体

经验公式法是建立在实验数据基础上的，通过建 立水体光学性质和水体组分浓度之间的定量关 系，即通过测量水体表面的光谱辐射特征和水体 中各组分的浓度而建立的。

大气校正，即从传感器接收到的信号中消除大 气的影响，获得包含海水组分信息的海面离水 辐亮度的某种标准化形式。 水色遥感反演模式的作用是从遥感反射率的数 据出发，反演海水中包含的叶绿素、无机的悬 浮物和有机的黄色物质的浓度。

水色遥感的物理基础-离水辐亮度

水体离水辐亮度即卫星接收的总辐射信号值剔除 海面反射信号和大气干扰信号的影响得到的值。 离水辐亮度可以描述被表层海水散射的太阳辐 射，如果知道海水的离水辐亮度，利用生物光学 算法就可以量化叶绿素浓度和其它成分的浓度。


RS3软件介绍

RS3 是 一 款 基 于 Windows 的 程 序 软 件 ， 兼 容 Windows 95, 98, 2000, ME, NT, XP 以及Vista -RS3 用于优化FieldSpec仪器以及采集下列数据: Raw DN、反射率、辐射亮度/辐射照度


-所有采集的数据均为ASD文件格式，并可以使用 ViewSpec Pro软件打开并进行后处理

选择适当的镜头 采集辐射亮度或者辐射照度 ( F9或者点击 RAD图 标)
RS3—抛物线平滑

辐射亮度/辐射照度测量模式 使用抛物线平滑 Parabolic Correction修正检测器 连接处产生的台阶
RS3—x, y坐标
RS3—屏幕冻结
RS3—GPS
RS3—光谱存储

光谱存储

此法在水体复杂的二类水域精度不高，主要原因 是黄色物质具有在蓝光吸收最强，在绿光吸收最 弱的与叶绿素类似的光学性质。
生物光学算法—II类水体

模式算法利用生物光学模式描述水中组分与离 水辐亮度之间的关系，利用辐射传递模型模拟 光在大气和海洋中的传播。这些模式在海水的 不同组分、大气的不同状态下计算水面或大气 层顶的模拟光谱，然后建立反演算法，求解海 水组分。


风力要求：测量时间内风力小于5级，对植物，测量 时风力小于3级。
野外测量方法与工作规范

测试方法：在上午11：30～14： 30(北京时问)进行测量，每种地 物光谱测量前，对准标准参考板 进行定标校准，得到接近100％ 的基线，然后对着目标地物测 量；为使所测数据能与卫星传感 器所获得的数据进行比较，测量 仪器均垂直向下进行测量