ASD野外光谱仪操作规范-修改版.doc

《ASD野外光谱仪操作规范-修改版.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、ASD野外光谱仪操作规范1地物光谱测量原理反射率（Reflectance）定义为物体反射能量与入射能量的比值。光谱反射率（SpectralReflectance）为某个特定波长间隔下测定的物体反射率，连续波长测定的物体反射率曲线构成反射率波谱（ReflectanceSpectrum）。由于测定方式的差异，反射率波谱可以根据入射能量的照明方式及反射能量测定方式给定如下4种定义：(1)方向－方向反射率波谱：入射能量照明方式为平行直射光，没有或可以忽略散射光；波谱测定仪器仅测定某个特定方向的反射能量。地物双向反射特性主要就是研究方向－方向反射率波谱。晴天

2、条件下，以太阳光为照明光源，利用野外便携式地物光谱仪测定的地物反射率波谱就可以近似为方向－方向反射率波谱。方向－方向反射率的定义与二向反射率（BidirectionalReflectanceDistributionFunction，BRDF）基本一致，其定义如下：(1)分别为入射方向的天顶角和方位角及观测方向的天顶角和方位角，为方向直射辐射的辐照度值，为传感器在观测方向测定的物体表面的辐亮度值。暗含假设目标物为朗伯体。需要注意的是，公式(1)定义的方向－方向反射率测定要求其它入射方向没有任何散射光。(2)半球－方向反射率波谱：入射能量在2p半球空间

3、内均匀分布，波谱测定仪器仅测定某个特定方向的反射能量。全阴天条件下，以太阳散射光为照明光源，利用野外便携式地物光谱仪测定的地物反射率波谱就可以近似为半球－方向反射率波谱。半球－方向反射率的定义如下，(2)式中为2p半球空间内到达物体表面所有辐照度值的总和。(3)方向－半球反射率波谱：入射能量照明方式为平行直射光，没有或可以忽略散射光；波谱测定仪器测定2p半球空间的平均反射能量。利用积分球原理测定的物体反射率波谱就是方向－半球反射率波谱。方向－半球反射率的定义如下，(3)式中为2p半球空间内表面反射的平均辐亮度值。(4)半球－半球反射率波谱：入射能量

4、在2p半球空间内均匀分布，波谱测定仪器测定的是2p半球空间的平均反射能量。若将不严格要求入射能量在2p半球空间内均匀分布，半球－半球反射率波谱就是地物反照率波谱。半球－半球反射率的定义如下，(4)式中定义的半球－半球反射率就是反照率（albedo）。上述4种反射率定义是从反射率波谱测量角度考虑的，尽管其定义不一定完善，但各种定义的反射率波谱有各自的特定遥感用途。2野外地物方向反射率波谱数据测定原理和处理方法由于诸多客观条件限制，很难测定4种定义的理想反射率波谱。航空和卫星光学遥感技术获取的是地物某些特定观测方向的反射太阳光能量，可以近似为方向－方向

5、反射率数据，因此目前国内外遥感应用研究采用的主要数据源还是方向－方向反射率数据。(1)野外地物方向反射率波谱测定和计算原理野外条件下的太阳辐照度光谱或的测定可以借助一个标定好的朗伯体作为反射参考板，利用便携式地物光谱仪测定参考板的辐亮度光谱，从而计算太阳光源到达地表的辐照度光谱。太阳辐照度光谱计算如下：(10)式中为光谱仪测定的朗伯参考板反射的辐亮度，为朗伯参考板的反射率。根据方向反射率定义和公式，太阳辐照度光谱测定后，只要同步测定目标反射的辐亮度光谱，就可以计算目标的光谱反射率，即（11)式中为光谱仪在方向观测到的目标辐亮度光谱，为计算的野外地物

6、方向反射率波谱。(2)野外地物方向反射率波谱测定注意事项：方向反射率波谱数据依赖于波谱测定条件，如直射/散射光比例、直射光方向、观测方向、地物尺度效应及观测对象个体和群体特点等，因此野外地物波谱测定时不仅需要准确记录和获取这些属性数据，还要尽量不破坏现场条件，包括成像条件和观测对象。为了确保野外地物方向反射率波谱数据的准确、客观、可靠，在波谱测定时需要考虑：1)尽可能避免试验人员和仪器对太阳入射光的影响：测量者应面向太阳垂直方向（垂直主平面方向），不能阻挡太阳直射光；尽量减小测量人员或仪器相对于观测对象在上半空间的立体角，即减少测量人员和仪器设备阻

7、挡的天空散射光；测量人员着深色装，测量仪器要涂黑或用深色物，降低测量人员/仪器与观察对象的交叉辐射影响。2)观测范围选取时要观测对象的尺度效益：避免瞎子摸象现象，以行播作物的冠层波谱测定为例，观测范围要覆盖3～5个行距。3)室内分析的取样对象要与观测对象保持一致：特别是植被地物，一是要保证取样范围与波谱测定范围一致，另外要考虑植被的呼吸和光合作用对生理生化指标的影响，尽可能地保证室内分析时植物样品的生理生化状态与波谱测定时一致。4)测定天空散射光信息：明确直射光和散射光对入射能量的贡献。5)参考板和观测对象的反射波谱测定要同步：由于野外条件的气象条

8、件的瞬变特性，特别是风、云对太阳入射能量的影响，要尽可能保证参考板和观测对象的波谱测定的同步，避免天气变化造成的反射率波谱