地物光谱的采集与分析.doc

地物光谱的采集与分析实验报告学生姓名： 陈熙 陈郭博文 宋歌 学生班级： 2012级GIS2班 地理科学学院制2014.121 实验简介本次实验是利用光谱仪，选取地理科学学院门前的地物进行光谱曲线的采集，利用所学理论知识，结合分析光谱曲线软件，完成对获得的地物曲线的比较分析。旨在认识和熟悉光谱仪，学会光谱仪采集光谱的主要流程，掌握光谱仪的使用方法，加深对常见地物光谱的理解和曲线的熟悉度，并培养分析问题和解决问题的能力。实验数据：光谱仪采集的四组数据，分别是:红色灌木光谱、绿色灌木光谱、乔木光谱、草坪光谱各一组（一组20条光谱曲线）实验方法： 用光谱仪采集地物光谱曲线，比较法。2 实验过程2.1 实验流程选取合适地物用光谱仪采集地物波谱处理采集光谱比较分析采集数据与已知对应曲线分析比较同种类别不同地物的光谱曲线不同类别的采集数据进行比较分析。2.2 采集地物波谱 1仪器的连接及软件启动 将光谱仪、扫描探头与电脑连接好后，第一次使用时会有一个硬件的安装向导，安装完成后运行。软件打开如下图首先使用File/Start New Experiment创建一个工程，根据需要对其进行命名，默认扩展名。2相关参数的设置 在Setup菜单中调整Smoothing参数3获取参考光谱，用以优化有关参数设置 将光纤探头对准标准白板，点击S按钮，进入Scope模式；点击start按钮，获得参考光谱，此处的参考光谱用于辅助优化光谱仪相关参数。4系统参数的优化 为避免气象条件对光谱仪造成的影响，应先针对当前的天气状况，对系统参数进行一定程度的优化。点击菜单栏上的按钮转换到光谱图模式(Scope mode)，再按按钮，系统便会自动调整积分时间和用于光谱平均的次数，也可根据具体情况，进行手动设置。2.3 光谱简要处理 利用ViewSpec Pro软件对光谱进行显示，对光谱分组进行均值处理，最后将这几组间求均值，用来之后的光谱数据分析，分析过程如下图2.4 光谱谱数据分析通过对光谱的简单处理，得到如下的结果： 红色灌木 绿色灌木 乔木 草坪可见曲线的趋势基本都吻合植被的光谱曲线，其中绿色灌木，乔木和草坪与绿色植物的已知光谱曲线基本相吻合，1） 对绿光 （0.55左右）有一小的反射峰值，反射率大致为20%，这是绿色植物呈现绿色的原因。注意这里也正是太阳光的光能峰值。2） 在红光处（0.68左右 ）有一吸收谷，这是光合作用吸收谷。注意此处太阳光能仍很大，若吸收谷减小，则植被发黄、红。3） 在 0.71.4与 1.5 1.9有很高红外反射峰，反射率可高达70%以上，这两峰与前边红光波谷是植被光谱的特征。这第一峰波长段还处在太阳光能波谱中主要能量分布区（0.21.4）占有全部太阳光能量90.8%，这是遥感识别植被并判断植被状态的主要依据。 将采集的四种地物光谱均值进行比较：1. 同种类型地物间的比较分析 绿色灌木与草对比 草与乔木对比 绿色灌木与乔木对比由得出的数据可以看出绿色灌木的反射率最低，光谱曲线均低于草和乔木，其中乔木最高，高于草，乔木也是三种地物中反射峰最明显的一种地物。三种地物均符合绿色植物的光谱曲线的大体趋势。2. 不同类别地物之间的比较分析 红色灌木与绿色灌木对比除了峰值的大小，红色灌木与绿色灌木的最大差异在于0.55附近的反射峰。绿色灌木有这个反射峰，符合绿色植物的光谱曲线，而红色灌木没有这个反射峰在可见光波段内，各种色素是支配植物光谱响应的主要因素，其中叶绿素所起的作用最为重要。在中心波长分别为0.45µm（蓝色）和0.65µm（红色）的两个谱带内，叶绿素吸收大部分的摄入能量，在这两个叶绿素吸收带间，由于吸收作用较小，在0.54µm（绿色）附近行程一个反射峰，因此许多植物看起来是绿色的。这就是红色灌木与绿色灌木在0.55处反射峰的差异原因。3 小组心得通过本次实验，我们学习了对地物光谱的分析和获取，以及如何使用光谱仪。运用对比的手段，分析同种类型不同地物的反射特性。实习中要注意每个过程的顺序，并进行保存，以保证实习的有效进行。探头对准白板和目标物的距离应大致相等，以便进行对比，并且要避免其他地物的干扰。反射率曲线的分析要切合实际，识别出反射峰、吸收谷，曲线差值最大的波长进行区分，样品要注意进行拍照和筛选，选取有特征的地物。采集过程中要移动光谱仪，以便采集到更多不同个样本，增加数据的真实性与可靠性，减少偶然误差。实习中要有团队的协调性，分工