地物光譜的采集與分析

地物光譜的采集與分析

實(shí)驗(yàn)報(bào)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(shí)驗(yàn)簡介本次實(shí)驗(yàn)是利用光譜儀，選取地理科學(xué)學(xué)院門前的地物進(jìn)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(rèn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)方法：用光譜儀采集地物光譜曲線，比較法。2實(shí)驗(yàn)過程2.1實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(shí)會有一個(gè)硬件的安裝向?qū)?，安裝完成后運(yùn)行。軟件打開如下圖Fit3-tjpM-wFit3-tjpM-wAppkftuxtHeipM__HlBBlSlAT工丨E田癬口|血他置rrdegatanntire-[m10.01AvwaxpHWowd皀ngihIrmj123Ji

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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:SpectralDataSpectralDataSpectralDataSpectralDataDB0706050.40.3qecMum.001spectfum.002ctwtn-003speciruni004ctnim005spectfum006spectrum00*DB0706050.40.3qecMum.001spectfum.002ctwtn-003speciruni004ctnim005spectfum006spectrum00*IMiiMspeceum.OOOMtcdniffi.OOOveanun-OlOvectnmOllspecmjni-012w>**wi0f3speonmOUspectrum020spectrum021spectrum022spectrum023spectrum0246000.4spectrum026speclnjm.027spectrum028spectrum029spectrum030300400500700800Wavelength9001000110030040050060070080090010001100Wavelength紅色灌木綠色灌木紅色灌木綠色灌木SpectralDataspectrum.000spectrumOOlspectrum.002spectrum.003spectrum.004spectrum006spectrum006spectrum007spectrum008spectrum.012070.60.50.4030.2SpectralDataspectrum.000spectrumOOlspectrum.002spectrum.003spectrum.004spectrum006spectrum006spectrum007spectrum008spectrum.012070.60.50.4030.201SpectralData300spectrum001sp?€tfvm.OO2spectrum003spectrum.004spedrum.005spectrum.006ipedrum00740050060070080090010001100Waveienofh00300spectrumOMtpecinjrn.000^>ccvwn010apedrum.011apectrvm.012apectrum013060504D.30240090010001100500600700600Wavelength喬木草坪可見曲線的趨勢基本都吻合植被的光譜曲線，其中綠色灌木，喬木和草坪與綠色植物的已知光譜曲線基本相吻合，1）對綠光（0.55左右）有一小的反射峰值，反射率大致為20%，這是綠色植物呈現(xiàn)綠色的原因。注意這里也正是太陽光的光能峰值。2）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(dá)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(jìn)行比較:同種類型地物間的比較分析SpectralData草均值.mn300-00500草均值.mn300-00500綠色灌木與草對比8009001000「00Wavelength綠色灌木均值.mnSpectralDataSpectralData草均值mn①OUEO①一」①tr300400500草與喬木對:比草均值mn①OUEO①一」①tr300400500草與喬木對:比800Wavelength喬木均值.mn76543oaoaa.2.1.0ooa90010001100SpectralDataSpectralData綠色灌木均值.mn喬木均值.mn76543aaQQQ210綠色灌木均值.mn喬木均值.mn76543aaQQQ210Q0o40050060070080090010001100綠色灌木與喬木對比由得出的數(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(gè)反射峰，符合綠色植物的光譜曲線，而紅色灌木沒有這個(gè)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(lán)色）和0.65µm（紅色）的兩個(gè)譜帶內(nèi)，葉綠素吸收大部分的攝入能量，在這兩個(gè)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(gè)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(shí)驗(yàn)，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(yùn)用對比的手段，分析同種類型不同地物的反射特性。實(shí)習(xí)中要注意每個(gè)過程的順序，并進(jìn)行保存，以保證實(shí)習(xí)的有效進(jìn)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(jìn)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(shí)際，識別出反射峰、吸收谷，