地物光譜的采集與分析

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2014.12 Hr AirpiSlid-li t-rrfhnrj'J!pk-OFF Irr'Tws::I.IJms百urirv%1 NnL：fhr.?1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(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一一>用光譜儀采集地物波譜一一>處理采集光譜一一>比較分析采集數(shù)據(jù)與已知對應(yīng)曲線一一>分析比較同種類別不同地物的光譜曲線一一>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1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)В惭b完成后運行。軟件打開如下圖Ff '?,B-.i^fi-b-■■trr.-fc*pHSATI3兩些口Jk也皿"忡|lr|ec|itinr*廠產(chǎn)冋利t..b662222Ff '?,B-.i^fi-b-■■trr.-fc*pHSATI3兩些口Jk也皿"忡|lr|ec|itinr*廠產(chǎn)冋利t..b662222313J7-222-1-1.Tx1av-4s=l幡時GOBI-訂■:曰審"s=l核廿⑷陽忙汕1VM?■!rtr?tB004txftC313O1OU1-雖葉H1M1IKI—Hl■葉G313O1OST1-tT葉C81")010tTl-J?*t01.4丁北.為402:uwM0.7f|33arij=5289704up?29.218一陽fflsom?護(hù)邙：：CS〔ESC芒一稠葉mit椒—列附遊伽押十丁J旺巧M掲葉h4_?首先使用File/StartNewExperiment創(chuàng)建一個工程，根據(jù)需要對其進(jìn)行命名，默認(rèn)擴(kuò)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(jìn)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)。4.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(jìn)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(jìn)行手動設(shè)置。2.3光譜簡要處理利用ViewSpecPro軟件對光譜進(jìn)行顯示，對光譜分組進(jìn)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ViewSpe匚ProVersion4,07FileProcessViewSetupHelpT…rJFTVXV-■...匹"LjTx?-Tim■■■■■*-■■■■■■■■■1T…rJFTVXV-■...匹"LjTx?-Tim■■■■■*-■■■■■■■■■1詵譜勤據(jù)處理l光譜乜蠻艸2匕peclri001I九譜歡據(jù)牲曠:\光譜割據(jù)處理I先譜\cgbw2\spectrun.003詵譜魏據(jù)處理'光謹(jǐn)2gbw2Gpectt血.0(MI光譜勃據(jù)處理詵譜\c^w2\3p8ctfjm005I光譜藪據(jù)處理詵諳2曲刊2匕pechm.DOE詵譜數(shù)據(jù)處理詵邇\卻蛇如self血007'光譜數(shù)據(jù)處理詵譜乜曲艸2匕peclrum,006'光譜埶據(jù)處理I光譜乜力的2乜口eclrmi009詵語數(shù)據(jù)處理I光語\ug刊2匕peclTunim0I光譜敎據(jù)處理I光曾egb朋乜pMmmQ1I光譜劫搖處理I光譜\cgbw2\spect(um.O12詵譜藪據(jù)處理I光諳2或刊2Xpech期?3\光譜攻據(jù)處理I光譜Xc.gbw2\spectrum.014'光譜藪據(jù)處理詵諳2北裁2匕peck叩E5洸諸勘握處【里詵譜\甘應(yīng)如ectrmBE詵譜數(shù)據(jù)處理詵譜Wgt^2匕pecEum017'光譜勘據(jù)處理I光譜\cgb^2\spectrjfn01S詵譜薇據(jù)弟里詵譜応北四出和ectrumm3tV、、壬“【雖'光譜\cgbwj2^spectrurn.002僮詵譜E:\myprivatedata\myworkingarea\^>EAmyprivateHatalmyworkingarea唇三E:\myprivatedata\rnyworkingarea^>E：\myprivatedata'myworkingarea\學(xué)三E:\myprrvatedata\iTnyworkingarea\^>E:\1r7privatedata'rpyworkinsarea存耳E.\mvprivatedataVmvworkingareaX^JEAmyprivatedata\myworkingE【雖'光譜\cgbwj2^spectrurn.002僮詵譜EAmyprivatedata\myworkinga&a存2E:\tnyprivatedala\myworkingarea\^5E:\myprivatedata\m>workingarea\^>E：\附privatedat^^rnycokingE:\myprivatedata\invworkingarea\^>EAmyprivatedata\inyworking可en睜壬E.\myprivatedata\myworkingarea\^5E\myprivatedata\myworkingarea\^>EAmyprivatedata\myworkingarem\學(xué)三E:\myprivatedata\m>workingarea^>2014/12/1620:00:39 ▲InputP^th'E:\mvprivatedata^myv?)FkingareaV^習(xí)詵譜數(shù)播址理\光譜応gbw2XDi- - - - - : - - ■ — - - -- - - i

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:0QSpectralDala■PK.Itliti'ZjB^■ctrunSra■pHtw-tiniM4VWWBMMMMl!M?^WQfiasgiajajQ.|jww wW n?idMll?□-4QQEpcXLndDaLaaptcirvnaiBiptciu*!函ipKnunDeiKKbun-DSZ-qwciswTiW?ipKWvvia24赫ID W0QSpectralDala■PK.Itliti'ZjB^■ctrunSra■pHtw-tiniM4VWWBMMMMl!M?^WQfiasgiajajQ.|jww wW n?idMll?□-4QQEpcXLndDaLaaptcirvnaiBiptciu*!函ipKnunDeiKKbun-DSZ-qwciswTiW?ipKWvvia24赫ID W $00 轉(zhuǎn) g 料9 tfiEr 種轉(zhuǎn)綠色灌木草坪Sp?dmlDflliiWK#Vnl?WipwHmW?PW^R1W?WST^VnWJSP?#V?K*tumunUMUKFitTiOUiK^unaiF1^11^DUEIipKVWdi?MHWKOeonW9GCKQionUKH^vwnvi綠色灌木草坪Sp?dmlDflliiWK#Vnl?WipwHmW?PW^R1W?WST^VnWJSP?#V?K*tumunUMUKFitTiOUiK^unaiF1^11^DUEIipKVWdi?MHWKOeonW9GCKQionUKH^vwnvi紅色灌木喬木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RUUsCJQJ-laJlroSpectralDataOO4綠色灌木與早對比Spectra)Data草與喬木對比SpecLralData緑包灌未均佶-mn喬木均侑-mn400500600 700 aooWavelength90Q1DOO110QRUUsCJQJ-laJlroSpectralDataOO4綠色灌木與早對比Spectra)Data草與喬木對比SpecLralData緑包灌未均佶-mn喬木均侑-mn400500600 700 aooWavelength90Q1DOO110Q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紅色灌木均值-mn綠色灌木均直.mn400500 600 700 800Wavelength900 1000 1100O55400.40330SpectralData紅色灌木均值-mn綠色灌木均直.mn400500 600 700 800Wavelength900 1000 1100O55400.403305O220.05d—aoHIo.5oo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(lán)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(jìn)行保存，以保證實習(xí)的有效進(jìn)行。探頭對準(zhǔn)白板