地物光谱仪在野外光谱测量中的使用解读.docx

地物光谱仪在野外光谱测量中的使用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?誖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?誖HandHeld手持便携式光谱分 析仪其主要技术指标为：波长范围为300~1 lOOnm,光谱采样间隔为1. 6nm，灵敏度线性：±1%FieldSpec?誖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. 10p m小于5nm， 1. 1~2. 5p m小于15nm对 于FieldSpec?誖HandHeld手持便携式光谱分析仪，起始波长为325nm，终止 波长为1 075nm，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（＜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反射率大于 15%的目标，信噪比应大于202野外测定方法与工作规范2. 1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2. 2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10km2. 3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2. 4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。

2. 5测量方法在11时30分至14时30分进行测量，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3野外光谱测量注意事项野外光谱测试的基本要求是在晴天中午前后进行，风力不超过5级，如果 测试土壤光谱，必须在雨过3d以后进行为了使数据具有代表性，要仔细比较 选择被测地物，对同一种地物测量多次，保证测试结果准确可比3. 1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. 3m，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3. 2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3. 3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3. 4白板反射校正天气较好时每隔几分钟就要用白板校正1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3. 5防止光污染不要穿带浅色、特色衣帽，如果穿戴白色、亮红色、黄色、绿色、蓝色的 衣帽，就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3. 6观测时间和频度光谱测试应在10~14时之间完成，并在无云晴朗的天空下进行，尽量避免 过早或过晚在时间许可时，尽量多测一些光谱每个测点测试5个数据，以 求平均值，降低噪声和随机性3. 7采集辅助数据在所有的测试地点必须采集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 析野外地物光谱测量是一个需要综合考虑各种光谱影响因素的复杂过程，我 们所获取的光谱数据是太阳高度角、太阳方位角、云、风、相对湿度、入射 角、探测角、仪器扫描速度、仪器视场角、仪器的采样间隔、光谱分辨率、坡 向、坡度及目标本身光谱特性等各种因素共同作用的结果。

光谱测定前要根据 测定的目标与任务制定相对应的试验方案，排除各种干扰因素对所测结果的影 响，使所得的光谱数据尽量反映目标本身的光谱特性，并在观测时详细记录环 境参数、仪器参数以及观测目标（如土壤、植被、人工目标）的辅助信息只 有这样，所测结果才是可靠的并具有可比性，为以后的图像解译和光谱重建提 供依据参考文献[1] 中国农业工程学会，中国农业工程研究设计院.国外农业工程第(9 辑)[M].上海：上海科学技术文献出版社，1983.[2] 万余庆，谭克龙，周日平.高光谱遥感应用研究[M].北京：科学出版 社，2006.[3] 浦瑞良，宫鹏.高光谱遥感及应用[M].北京：高等教育出版社，2000.[4] 闰锦城，娜日苏.地物光谱仪在野外光谱测量中的应用初探[J].内蒙 古气象，2005 (3)： 33-34.。