地物光譜的采集與分析

實驗報告學(xué)生姓名：陳熙陳郭博文宋歌學(xué)生班級：2012級GIS2班地理科學(xué)學(xué)院制2014.121實驗簡介本次實驗是利用光譜儀，選取地理科學(xué)學(xué)院門前的地物進行光譜曲線的采集，利用所學(xué)理論知識，結(jié)合分析光譜曲線軟件，完成對獲得的地物曲線的比較分析。旨在認識和熟悉光譜儀，學(xué)會光譜儀采集光譜的主要流程，掌握光譜儀的使用方法，加深對常見地物光譜的理解和曲線的熟悉度，并培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。實驗數(shù)據(jù)：光譜儀采集的四組數(shù)據(jù)，分別是:紅色灌木光譜、綠色灌木光譜、喬木光譜、草坪光譜各一組（一組20條光譜曲線）實驗方法：用光譜儀采集地物光譜曲線，比較法。2實驗過程2.1實驗流程選取合適地物——>用光譜儀采集地物波譜——>處理采集光譜——>比較分析采集數(shù)據(jù)與已知對應(yīng)曲線——>分析比較同種類別不同地物的光譜曲線——>不同類別的采集數(shù)據(jù)進行比較分析。2.2采集地物波譜儀器的連接及軟件啟動將光譜儀、掃描探頭與電腦連接好后，第一次使用時會有一個硬件的安裝向?qū)?，安裝完成后運行。軟件打開如下圖Fit3-tjpM-wAppkftuxtHeip祠HlfiBlSlAT15田捋口|園蟲圈rrdegatanntire-[m10.01AvwaxpHWawd三ngih[eJ123Ji

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ooooIPIPIPIP拓心arallo■1■Mi1=123.26av^4s=l性葉C0D1.tin.0810010111-it=123.26av!-____iL-123.2tav=4b=1屐葉CODS.trn031361071-計葉it=123.26況非s=l配葉W"t-n0313010JL-氛葉48=1伺葉C0C2.t-rn.0810010111-柚葉——Ma引臥樹葉】jniTRMIWJ3Q3TFM材葉rigTFM■J350dOQ奄&509650600E607GD75Q6J3650GM350LOM1.050Wa^rsni#![nnr]■—-■■十一=■=：二;〔_咨|■a:心」roKUJSc:任l=He:AUAh|T^5E3Xl.AE5l^nphtude.nlaMpgttWlgfl""")5plhv~|首先使用File/StartNewExperiment創(chuàng)建一個工程，根據(jù)需要對其進行命名，默認擴展名。相關(guān)參數(shù)的設(shè)置在Setup菜單中調(diào)整Smoothing參數(shù)獲取參考光譜，用以優(yōu)化有關(guān)參數(shù)設(shè)置將光纖探頭對準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)白板，點擊S按鈕，進入Scope模式；點擊start按鈕，獲得參考光譜，此處的參考光譜用于輔助優(yōu)化光譜儀相關(guān)參數(shù)。系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化為避免氣象條件對光譜儀造成的影響，應(yīng)先針對當(dāng)前的天氣狀況，對系統(tǒng)參數(shù)進行一定程度的優(yōu)化。點擊菜單欄上的按鈕轉(zhuǎn)換到光譜圖模式(Scopemode)，再按按鈕，系統(tǒng)便會自動調(diào)整積分時間和用于光譜平均的次數(shù)，也可根據(jù)具體情況，進行手動設(shè)置。2.3光譜簡要處理利用ViewSpecPro軟件對光譜進行顯示，對光譜分組進行均值處理，最后將這幾組間求均值，用來之后的光譜數(shù)據(jù)分析，分析過程如下圖

2.4光譜譜數(shù)據(jù)分析通過對光譜的簡單處理，得到如下的結(jié)果:SpectralDataSpectralDatafpectfum.001spectrum.002spectnjm.003spectrum004specinini005spectrum006spectrum007——imbm9?cmifn.OO0職drum,009??clniin.010tpMmmXHI*eceuni.O12gaum.53spedrumOU08076605300400500600700800900SpectralDataSpectralDatafpectfum.001spectrum.002spectnjm.003spectrum004specinini005spectrum006spectrum007——imbm9?cmifn.OO0職drum,009??clniin.010tpMmmXHI*eceuni.O12gaum.53spedrumOU0807660530040050060070080090010001100Wavelength30040050060070080090010001100Wavelength紅色灌木綠色灌木al8E8ustrSpectralDataspectrum.000spectrumOOlspectrum.002spectrum.003spectrum.004spectrum006spectrum006spectrum007spectrum008spectrum.012070.60.50.4030.201SpectralDataspectrum001spectrum.002stxdrum003spectrum.004sp?ctrutn.005spectrum.006wedrum007spectrumOMtpednim.OOG^>ccvwn010apedrum,011apectrvm.012apectrum0139001000110040050060070080090010001100Waveienofh500600700600Wavelength2）在紅光處（0.68左右）有一吸收谷，這是光合作用吸收谷。注意此處太陽光能仍很大，若吸收谷減小，則植被發(fā)黃、紅。3）在0.7?1.4與1.5?1.9有很高紅外反射峰，反射率可高達70%以上，這兩峰與前邊紅光波谷是植被光譜的特征。這第一峰波長段還處在太陽光能波譜中主要能量分布區(qū)（0.2?1.4）占有全部太陽光能量90.8%，這是遙感識別植被并判斷植被狀態(tài)的主要依據(jù)。將采集的四種地物光譜均值進行比較：同種類型地物間的比較分析SpectralDataWavelengthSpectralData①ou￡￡(DorSpectralDatagu&o①-』①or由得出的數(shù)據(jù)可以看出綠色灌木的反射率最低，光譜曲線均低于草和喬木，其中喬木最高，高于草，喬木也是三種地物中反射峰最明顯的一種地物。三種地物均符合綠色植物的光譜曲線的大體趨勢。不同類別地物之間的比較分析SpectralData紅色灌木與綠色灌木對比除了峰值的大小，紅色灌木與綠色灌木的最大差異在于0.55附近的反射峰。綠色灌木有這個反射峰，符合綠色植物的光譜曲線，而紅色灌木沒有這個反射峰在可見光波段內(nèi)，各種色素是支配植物光譜響應(yīng)的主要因素，其中葉綠素所起的作用最為重要。在中心波長分別為0.45µm（藍色）和0.65µm（紅色）的兩個譜帶內(nèi)，葉綠素吸收大部分的攝入能量，在這兩個葉綠素吸收帶間，由于吸收作用較小，在0.54µm（綠色）附近行程一個反射峰，因此許多植物看起來是綠色的。這就是紅色灌木與綠色灌木在0.55處反射峰的差異原因。3小組心得通過本次實驗，我們學(xué)習(xí)了對地物光譜的分析和獲取，以及如何使用光譜儀。運用對比的手段，分析同種類型不同地物的反射特性。實習(xí)中要注意每個過程的順序，并進行保存，以保證實習(xí)的有效進行。探頭對準(zhǔn)白板和目標(biāo)物的距離應(yīng)大致相等，以便進行對比，并且要避免其他地物的干擾。反射率曲線的分析要切合實際，識別出反射峰、吸收谷，曲線差值最大的波長進行區(qū)分，樣品要注意進行拍照和篩選，選取有特征