《遙感綜合實(shí)驗(yàn)》第四次實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、電子科技大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院標(biāo) 準(zhǔn) 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告課程名稱(chēng): 遙感地面數(shù)據(jù)采集與試驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：氣象參數(shù)采集實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)分組：第八組 姓名學(xué)號(hào)：劉懷遠(yuǎn)（201422020698） 趙 肖（201422080436） 楊漫菲（201422020744） 任課教師： 周 紀(jì) 電子科技大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：研究院大樓樓頂實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2015年4月16日16:0017:30一、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱(chēng)：氣象數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2三、實(shí)驗(yàn)原理:通過(guò)對(duì)遙感試驗(yàn)的概念和內(nèi)涵的學(xué)習(xí)，了解到遙感就是通過(guò)遙感器這類(lèi)對(duì)電磁波敏感的儀器，在遠(yuǎn)離目標(biāo)和非接觸目標(biāo)物體條件下探測(cè)目標(biāo)地物，獲取其反射、輻射或散射的

2、電磁波信息，進(jìn)行處理、分析與應(yīng)用的一門(mén)科學(xué)和技術(shù)。遙感分為主動(dòng)遙感和被動(dòng)遙感。主動(dòng)遙感就是通過(guò)傳感器主動(dòng)發(fā)射一定電磁波能量并接收目標(biāo)地物的后向散射信號(hào)；被動(dòng)遙感不向目標(biāo)地物發(fā)射電磁波，僅被動(dòng)地接收目標(biāo)地物的自身發(fā)射和對(duì)自然輻射的反射能量。遙感也分為航天遙感、航空遙感、地面遙感。四、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解常規(guī)氣象參數(shù)的相關(guān)概念，如：氣溫、相對(duì)濕度、水汽壓、短波輻射、地表反照率等等。2、了解氣象參數(shù)在遙感中的作用。2、通過(guò)使用Origin軟件畫(huà)出短波輻射、凈輻射、長(zhǎng)波輻射在一個(gè)晝夜周期內(nèi)的變化曲線(xiàn)，并分析這些參數(shù)的晝夜變化特征。以及基于短波輻射觀(guān)測(cè)結(jié)果，計(jì)算地表反照率，畫(huà)出白天地表反照率的變化曲線(xiàn)，分析

3、地表反照率的時(shí)間變化，加深對(duì)這些氣象參數(shù)特征的理解。4、通過(guò)文獻(xiàn)的閱讀，了解認(rèn)識(shí)更多的關(guān)于遙感估算的模型，拓寬我們的視野。5、通過(guò)實(shí)驗(yàn)的具體操作和觀(guān)測(cè)，加強(qiáng)我們動(dòng)手能力和理論知識(shí)的進(jìn)一步結(jié)合，達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）了解氣溫、相對(duì)濕度、水汽壓、氣壓、風(fēng)速、風(fēng)向等基本概念；（2）理解短波輻射、地表反照率、長(zhǎng)波輻射等基本概念；（3）基于老師提供的一個(gè)晝夜周期內(nèi)的所有要素的觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，利用Origin軟件畫(huà)出該晝夜周期內(nèi)的上述要素的變化曲線(xiàn)，分析各參數(shù)的晝夜變化特征，著重分析短波輻射、長(zhǎng)波輻射、凈輻射的晝夜變化特征及其影響因素；（4）基于短波輻射觀(guān)測(cè)結(jié)果，計(jì)算地表反照率，畫(huà)出白天地表反照

4、率的變化曲線(xiàn)，分析地表反照率的時(shí)間變化。（5）閱讀文獻(xiàn)，查閱地表短波輻射、長(zhǎng)波輻射和凈輻射的作用和意義，列舉出若干種遙感估算地表短波輻射、長(zhǎng)波輻射和凈輻射的模型。六、實(shí)驗(yàn)儀器無(wú)人值守氣象站：硬件桅桿、外殼傳感器(氣壓、氣溫、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、雨量、輻射、日照、地溫、太陽(yáng)能電池板)；數(shù)據(jù)采集器。七、實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟分為四個(gè)階段：1、 通過(guò)理論課的聽(tīng)講，了解氣象學(xué)相關(guān)參數(shù)的意義和特征。2、 實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備。完成觀(guān)測(cè)儀器設(shè)備的定標(biāo)和校正，準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)所需儀器、試劑等；擬定實(shí)需要觀(guān)測(cè)的數(shù)據(jù)。3、 實(shí)驗(yàn)實(shí)施。按照預(yù)定計(jì)劃獲取所需參數(shù)。所測(cè)得的數(shù)據(jù)在當(dāng)天進(jìn)行處理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題，并在必要時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃進(jìn)行適當(dāng)調(diào)

5、整。4、 數(shù)據(jù)整理分析。1） 實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中，幾時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)初步整理，觀(guān)察數(shù)據(jù)合理性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題，對(duì)存有疑問(wèn)的數(shù)據(jù)及時(shí)補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)并對(duì)實(shí)驗(yàn)方案做適時(shí)修改。2） 實(shí)驗(yàn)完成后，實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并對(duì)數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可靠性進(jìn)行評(píng)估，數(shù)據(jù)及時(shí)歸檔。3） 針對(duì)不同的研究目的，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，提取遙感信息。八、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析圖1 一晝夜大氣溫度的變化曲線(xiàn)圖2 一晝夜的空氣相對(duì)濕度變化曲線(xiàn)圖3 一晝夜的氣壓變化曲線(xiàn)圖4 一晝夜降雨量的變化曲線(xiàn)圖5 上行短波輻射一晝夜的變化曲線(xiàn)圖6 下行短波輻射一晝夜變化曲線(xiàn)分析：從上行短波輻射和下行短波輻射在一晝夜內(nèi)的變化曲線(xiàn)可以看出，雖然二者在數(shù)量上下行短波輻射明

6、顯要強(qiáng)于上行短波輻射，原因是從太陽(yáng)照射到地面的覺(jué)得部分輻射能量已經(jīng)被地表或者地表上的物體所吸收了，但是它們的變化規(guī)律基本上呈現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì)。從凌晨五點(diǎn)到傍晚五點(diǎn)由于太陽(yáng)光的強(qiáng)烈照射，短波輻射能量急劇增加，而在其他時(shí)間短波輻射基本上維持在一個(gè)很低的穩(wěn)定水平，原因是沒(méi)有太陽(yáng)光的照射，短波輻射急劇減少。圖7 一晝夜四分量傳感器的自身溫度圖8 長(zhǎng)波輻射反照率一晝夜變化曲線(xiàn)圖9 上行長(zhǎng)波輻射一晝夜變化曲線(xiàn)圖10 下行長(zhǎng)波輻射一晝夜變化曲線(xiàn)分析：上行長(zhǎng)波輻射和下行長(zhǎng)波輻射有一定的差別：上行長(zhǎng)波輻射包含入射的短波輻射和地表物體自身的輻射能量，因此在凌晨五點(diǎn)到傍晚五點(diǎn)時(shí)間段內(nèi)，具有和短波輻射類(lèi)似的輻射規(guī)律

7、，即在凌晨五點(diǎn)到傍晚五點(diǎn)時(shí)間內(nèi)，輻射能量大大增加，而在其他時(shí)間段內(nèi)維持在較低水平。為下行長(zhǎng)波輻射，由于是長(zhǎng)波輻射后被空氣中的氣體或者云層遮擋反射會(huì)地面的輻射能量，因此在凌晨五點(diǎn)至傍晚五點(diǎn)時(shí)間段內(nèi)有一個(gè)小幅度的波動(dòng)，但是由于云層的部分吸收，使得該波動(dòng)不是很明顯，而且下行長(zhǎng)波輻射整體上呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。圖11 一個(gè)晝夜周期內(nèi)的凈輻射變化曲線(xiàn)分析：從圖11中可以看出，從凌晨五點(diǎn)到傍晚五點(diǎn)這段時(shí)間內(nèi)，凈輻射整體呈下降的趨勢(shì)，其主要原因?yàn)樵摱螘r(shí)間內(nèi)主要由太陽(yáng)提供高能量的輻射使得地表物體主要為吸收能量，輻射的能量較少，而在其他時(shí)間段內(nèi)太陽(yáng)照射較少，主要由地表物體輻射能量，因此維持在一個(gè)較高水平的基本穩(wěn)定的輻

8、射能量。圖12 基于短波輻射白天的反照率的變化曲線(xiàn)分析：白天地表反照率從上午八點(diǎn)到傍晚六點(diǎn)基本維持在20%40%之間，比較穩(wěn)定，這也很符合太陽(yáng)長(zhǎng)時(shí)間正常照射時(shí)的地表反照率；而在傍晚六點(diǎn)到六點(diǎn)半時(shí)間段內(nèi)有一個(gè)反照率急劇上升的現(xiàn)象，產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是短時(shí)間沒(méi)有太陽(yáng)照射，地表不吸收太陽(yáng)能而繼續(xù)發(fā)射輻射能。在傍晚六點(diǎn)半到晚上八點(diǎn)這段時(shí)間內(nèi)由于長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有太陽(yáng)照射，地表不吸收太陽(yáng)發(fā)射的輻射能，地表繼續(xù)釋放輻射能，造成發(fā)射輻射能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于吸收的輻射能，因此反照率呈負(fù)數(shù)，表明地表此時(shí)吸收的能量大于發(fā)射的能量。九、實(shí)驗(yàn)結(jié)論從試驗(yàn)中的數(shù)據(jù)以及通過(guò)origin軟件對(duì)相關(guān)的參數(shù)在一個(gè)晝夜周期內(nèi)的變化進(jìn)行圖形化的表示后，表明無(wú)論哪一項(xiàng)參數(shù)，在太陽(yáng)照射的影響下都會(huì)發(fā)生很大的變化，尤其是在太陽(yáng)的照射強(qiáng)度發(fā)生短時(shí)間的變化時(shí)；地表反照率受到太陽(yáng)照射與否時(shí)，其反照率會(huì)發(fā)生明顯的變化，并且還受到地物的表面顏色和地物表面粗糙度的影響，因此我們?cè)诓杉瘏?shù)時(shí)應(yīng)盡量避免這些因素造成的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的偏差。十、總結(jié)及心得體會(huì)1、通過(guò)實(shí)驗(yàn)不僅對(duì)各項(xiàng)氣象參數(shù)有了一個(gè)更加深入的理解，而且對(duì)如何采集這些氣象參數(shù)的原理也有了一個(gè)系統(tǒng)性的認(rèn)識(shí)