bc=380:10:730;
data=[5.37 8.44 11.44 12.37 12.43 12.30 12.19 12.04 11.86 11.58 11.24 10.94 10.61 10.26 9.93 9.84 10.13 10.86 12.30 14.79 21.49 32.18 39.65 42.77 43.76 43.86 43.76 43.56 43.46 43.07 42.72 42.43 42.25 42.02 41.72 41.55
3.33
4.94 6.25 6.90 7.27 7.69 8.33 9.31 10.93 14.02 18.84 23.89 28.42 32.50 34.83 33.53 29.91 2
5.14 20.04 15.65 11.93 8.74
6.10 4.38 3.49 3.05 2.79 2.58 2.47 2.48 2.63 2.88 3.17 3.38 3.33 3.24
5.02 9.73 17.92 24.85 28.13 31.79 37.19 42.99 48.73 54.68 57.69 57.36 53.72 47.53 39.61 31.37 24.20 18.07 13.06 9.70 7.69
6.54 5.64 5.00 4.70 4.57 4.53 4.66 4.95 5.12 5.03 4.78 4.45 4.20 4.41 5.19
1.42 1.65 1.76 1.83 1.82 1.86 1.93
2.03 2.11 2.21 2.34
2.58
3.21 5.90 12.10 18.07 21.00 22.29 23.49 2
4.86 2
5.59 25.78 25.65 25.41 25.17 24.92 24.72 24.54 24.44 24.20 24.00 23.82 23.73 23.62 23.48 23.39 ];
hold on
plot(bc,data(1,:),'-',...
bc,data(2,:),'*-',...
bc,data(3,:),':',...
bc,data(4,:),'o-','LineWidth',2); xlabel('波长(nm)')
ylabel('反射率(%)')
legend('红','绿','蓝','黄')
结果：
实验一 地物光谱反射率的野外测定 一、实验目的 1、学习地物光谱的测定方法 2、认识地物光谱反射率的规律 3、掌握绘制地物反射光谱曲线的方法 二、原理及方法 地物光谱反射率的野外测定原理主要是利用电磁辐射和各地物光谱特征进行测定（参照课本）。 实验采用垂直测量方法，计算公式为： ()()()() λρλλλρs Vs V ?= 式中， ()λρ为被测物体的反射率，()λρs 为标准板的反射率，()λV ，()λVs 分别为测量 物体和标准板的仪器测量值。 三、实验仪器 1、可见光－近红外光谱辐射计，波长范围0.4—2.5μm(有0.4—1.1μm 或1.3—2.5μm 二种仪器)，仪器性能稳定，携带方便，数据提取容易。表1.1列出了目前常用的光谱仪。 2、标准参考板（白板或灰板）。 表1.1常见的光谱辐射仪
四、实验步骤 1、测量目标和条件的选择 环境：无严重大气污染，光照稳定，无卷云或浓积云，风力小于3级，避开阴影和强反射体的影响（测量者不穿白色服装）。 时间：地方时9：30—14：30。 取样：选择物体自然状态的表面作为观测面，取样面积大于地物自然表面起伏和不均匀的尺度，被测目标面要充满视场。 标准板：标准板表面与被测地物的宏观表面相平行，与观测仪器等距，并充满仪器视场，保证板面清洁。 2、记录测量目标基本信息 主要内容如下： 土壤：土类、土属、土种；地貌类型、成土母质、侵蚀状况；干湿度、粗糙度等。 植被：植物名称、所属类别、覆盖率、生长状况、叶色、高度等。 水体：水体名称、水体状况、水色、水温、透明度、泥沙含量、叶绿素含量、污染状况等。 人工目标：目标名称、内容描述、估算面积、几何特征、表面颜色、坡度、坡面等。 岩矿：岩矿名称、所属类别、植被覆盖及名称、土壤覆盖及名称、岩矿露头面积、所属构造、地质年代、风化状况等。 3、记录环境参数 主要内容如表1.2，内容由教学教师定，制成表格填写。见附表。 4、安装仪器开始测试 ①对准标准板，读取数据为Vs。 ②移开标准板对准地物，读取数据Vg。 ③重复步骤①②，测量5—9次，记录数据，计算平均值。 ④更换目标，做好信息记录，重复①—③步骤。 ⑤整理数据，根据上述公式计算反射率 ()λ ρg ，标准 ()λ ρs 为已知值。 仪器安装注意事项： 测量高度：仪器保持水平架设，离被测地物表面距离不小于1m。 几何关系：仪器轴线与天顶的倾斜角<±2°，标准面水平放置。
山西师范大学实验报告 时间：2011年9月20日 学院：城环学院班级：0904班姓名：任红霞实验名称：地物光谱反射率的测定气压：常压温度：15℃ 实验目的： 1．学习地物光谱反射率的测定方法； 2．认识地物光谱反射率的规律。 实验仪器： 1．便携式地物波谱仪 2．标准参考板 实验步骤： 1．光谱仪、计算机充电。 2．连接电池、网线、探头电源、光纤，准备好白板。 3．打开光谱仪电源，然后打开计算机电源，并启动RS3软件。 4．在软件上调整光谱平均、暗电流平均和白板采集平均次数。 5．在软件中选择或填写需要存储数据的路径、名称和其他内容。 6．开始测量： （1）打开探头电源，探头放在白板上面，点击OPT优化； （2）探头仍然对准白板，点击WR采集参比光谱。此时，软件自动进入反射率测量状态。 （3）探头移向被测目标的测量位置，按空格键存储采集到的目标反射光谱。7．先关闭计算机再关闭仪器。 8．分析实测结果： （1）准确绘出地物光谱反射率曲线；
玄武岩反射率曲线 页岩反射率曲线 （2）根据地物光谱反射率曲线，比较地物光谱曲线特征； -2000 0200040006000 8000100003504445386327268209141008110211961290138414781572166617601854194820422136223023242418 wavelength D N 玄武岩页岩 通过图片可以明显看出,玄武岩和页岩在不同波段有相同的变化规律,而玄武岩的反射率在各波段普遍低于页岩.
（3）分析实习过程中可能引起误差的因素。 在波长为1000纳米及1850纳米附近,曲线有较大的跳跃,造成这样现象的原因,可能是由于预热时间不充足,电压不稳定,也有可能是由于不同波段的光纤出现交叉.
在光谱的中红外阶段，绿色植物的光谱响应主要被1.4μm、1.9μm和2.7μm附近的水的强烈吸收带所支配。 地面植物具有明显的光谱反射特征，不同于土壤、水体和其他的典型地物，植被对电磁波的响应是由其化学特征和形态学特征决定的，这种特征与植被的发育、健康状况以及生长条件密切相关。 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。除此之外，叶红素和叶黄素在0.45μm （蓝色）附近有一个吸收带，但是由于叶绿素的吸收带也在这个区域内，所以这两种黄色色素光谱响应模式中起主导作用。 在光谱的近红外波段，植被的光谱特性主要受植物叶子内部构造的控制。健康绿色植物在近红外波段的光谱特征是反射率高（45%-50%），透过率高（45%-50%），吸收率低（<5%）。在可见光波段与近红外波段之间，即大约0.76μm附近，反射率急剧上升，形成“红边”现象，这是植物曲线的最为明显的特征，是研究的重点光谱区域。许多种类的植物在可见光波段差异小，但近红外波段的反射率差异明显。同时，与单片叶子相比，多片叶子能够在光谱的近红外波段产生更高的反射率（高达85%），这是因为附加反射率的原因，因为辐射能量透过最上层的叶子后，将被第二层的叶子反射，结果在形式上增强了第一层叶子的反射能量。 在光谱的中红外阶段，绿色植物的光谱响应主要被1.4μm、1.9μm和2.7μm附近的水的强烈吸收带所支配。2.7μm处的水吸收带是一个主要的吸收带，它表示水分子的基本振动吸收带。1.9μm，1.1μm，0.96μm处的水吸收带均为倍频和合频带，故强度比谁的基本吸收带弱，而且是依次减弱的。1.4μm和1.9μm处的这两个吸收带是影响叶子的中红外波段光谱响应的主要谱带。1.1μm和0.96μm处的水吸收带对叶子的反射率影响也很大，特别是在多层叶片的情况下。研究表明，植物对入射阳光中的红外波段能量的吸收程度是叶子中总水分含量的函数，即是叶子水分百分含量和叶子厚度的函数。随着叶子水分减少，植物中红外波段的反射率明显增大（Philip et al.,1978）
健康的绿色植被的光谱反射特征 地面植物具有明显的光谱反射特征,不同于土壤、水体与其她的典型地物,植被对电磁波的响应就是由其化学特征与形态学特征决定的,这种特征与植被的发育、健康状况以及生长条件密切相关。 在可见光波段内,各种色素就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。健康的绿色植被,其光谱反射曲线几乎总就是呈现“峰与谷”的图形,可见光谱内的谷就是由植物叶子内的色素引起的。 例如叶绿素强烈吸收波谱段中心约0、45um与0、67um(常称这个谱带为叶绿素吸收带)的能量。植物叶子强烈吸收蓝区与红区的能量,而强烈反射绿区能量,因此肉眼觉得健康的植被呈绿色。除此之外,叶红素与叶黄素在0、45um(蓝色)附近有一个吸收带,但就是由于叶绿素的吸收带也在这个区域内,所以这两种黄色色素光谱响应模式中起主导作用。 如果植物受到某种形式的抑制而中断了正常的生长发育,它会减少甚至停止叶绿素的产生。这将导致叶绿素的蓝区与红区吸收带减弱,常使红波段反射率增强,以至于我们可以瞧到植物变黄(绿色与红色合成)。 从可见光区到大约0、7um的近红外光谱区,可瞧到健康植被的反射率急剧上升。在0、7-1、3um区间,植物的反射率主要来自植物叶子内部结构。 健康绿色植物在0、7-1、3um间,的光谱特征的反射率高达(45%-50%),透过率高达(45%-50%),吸收率低至(<5%)。植物叶子一般可反射入射能量的 40%-50%,其余能量大部分透射过去,因为在这一光谱区植物叶子对入射能量的吸收最少(一般少于5%)。 在光谱的近红外波段,植被的光谱特性主要受植物叶子内部构造的控制。在可见光波段与近红外波段之间,即大约0、76um附近,反射率急剧上升,形成“红边”现象,这就是植物曲线的最为明显的特征,就是研究的重点光谱区域。 许多种类的植物在可见光波段差异小,但近红外波段的反射率差异明显。同时,与单片叶子相比,多片叶子能够在光谱的近红外波段产生更高的反射率(高达85%),这就是因为附加反射率的原因,因为辐射能量透过最上层的叶子后,将被第二层的叶子反射,结果在形式上增强了第一层叶子的反射能量。
植被光谱分析与植被指数计算 在遥感中，常常结合不同波长范围的反射率来增强植被特征，如植被指数（vegetation i ndices ——VI）的计算，植被指数（VI）是两个或多个波长范围内的地物反射率组合运算，以增强植被某一特性或者细节。目前，在科学文献中发布了超过150种植被指数模型，这些植被指数中只有极少数是经过系统的实践检验。本文总结现有植被指数，根据对植被波谱特征产生重要影响的主要化学成份：色素（Pigments）、水分（Water）、碳（Carbon）、氮（Nitrogen），总结了7大类实用性较强的植被指数，即：宽带绿度、窄带绿度、光利用率、冠层氮、干旱或碳衰减、叶色素、冠层水分含量。这些植被指数可以简单度量绿色植被的数量和生长状况、叶绿素含量、叶子表面冠层、叶聚丛、冠层结构、植被在光合作用中对入射光的利用效率、测量植被冠层中氮的相对含量、估算纤维素和木质素干燥状态的碳含量、度量植被中与胁 迫性相关的色素、植被冠层中水分含量等。 包括以下内容： ? ?●植被光谱特征 ? ?●植被指数 ? ?●HJ-1-HSI植被指数计算 1.植被光谱特征 植被跟太阳辐射的相互关系有别于其他物质，如裸土、水体等，比如植被的“红边”现象，即在<700nm附近强吸收，>700nm高反射。很多因素影响植被对太阳辐射的吸收和反射，包括波长、水分含量、色素、养分、碳等。 研究植被的波长范围一般为400 nm t o 2500 nm，这也是传感器设计选择的波长范围。这个波长范围可范围以下四个部分： ??●可见光（Visible）：400 nm to 700 nm ??●近红外（Near-infrared——NIR）：700 nm to 1300 nm ??●短波红外1（Shortwave infrared 1—— SWIR-1）：1300 nm to 1900 nm ??●短波红外2（Shortwave infrared 2——SWIR-2）：1900 nm to 2500 nm 其中NIR和SWIR-1的过渡区（1400nm附近）是大气水的强吸收范围，卫星或者航空传感器一般不获取这范围的反射值。 SWIR-1 和SWIR-2的过渡区（1900nm附近）也是大气水的强吸收范围。 植被可分为三个部分组成： ??●植物叶片（Plant Foliage） ??●植被冠层（Plant Canopies） ??●非光合作用植被(Non-Photosynthetic Vegetation) 这三个部分是植被分析的基础，下面对他们详细介绍。 1.1植物叶片（Plant Foliage） 植物叶片包括叶、叶柄以及其他绿色物质，不同种类的叶片具有不同的形状和化学成份。对波谱特征产生重要影响
专题二地表反照率 不同积雪及雪被地物光谱反射率特征与光谱拟合 张佳华1* 周正明1王培娟1沙依然2许云1孟倩文1 （1. 中国气象科学研究院，北京100081；2. 新疆气候中心，乌鲁木齐，830002） 摘要：积雪覆盖是影响全球气候、水循环的重要特征参数，准确测量和分析积雪光谱特征是提高遥感反演积雪特征的重要途径。本文在试验场基于野外光谱辐射仪测定了北京地区多种地表积雪和雪被地物的光谱，并对测得光谱数据进行分析。结果表明，对于纯雪光谱，反射率的峰值明显集中在从可见光波段到800n m 波段位置，积雪光谱具有反射率稳定较高的特点；在1030nm附近，光谱出现了一个明显的吸收谷。由于水的强吸收，积雪光谱在1500nm和2000nm附近的反射率几乎降到了0；在300-1300nm、1700-1800nm、2200-2300nm处，老雪和融化的雪反射峰比起新雪有不同程度的下降，最低为压实冻结的冰雪。对积雪和植被混合象元的光谱特性分析表明：雪被地物（包括覆有积雪的松叶和有积雪背景的松叶），由于受积雪的影响下，在350-1300nm光谱的反射率有所增加，但主要的植被光谱特性仍然保留得比较完整。最后，本文依据积雪、植被和混合光谱的定量分析，建立了混合光谱的拟合方程，结果显示模拟的混合光谱与实测光谱有较好的相关性（复相关系数R2=0.952）。 关键词：积雪; 光谱特征; 光谱拟合; ASD野外光谱仪 Spectrum reflectance characteristics of different snow and snow –covered land surface objects and mixed spectrum fitting ZHANG Jia-hua1*,ZHOU Zheng-ming1 , WANG Pei-juan1, SHA Yi-ran2, XUN Yun1, MENG Qian-wen1 (1. Chinese Academy of Meteorological Sciences, Beijing 100081,China; 2. Xinjiang Climate Center of, Urumqi,830002, China ) *通讯作者简介：张佳华 联系方式：zhangjh@https://www.doczj.com/doc/4e16219407.html, 33
典型地物反射波谱测量与特征分析 一、实验目的与要求 1.实验意义： （1）对光谱测量仪器的认识：ASD野外光谱分析仪FieldSpecPro是一种测量可见光到近红外波段地物波谱的有效工具，它能够快速扫描地物，光线探头在毫秒内得到地物的单一光谱。FieldSpec分光仪主要由附属手提电脑，观测仪器，手枪式把手，光线光学探头以及连接数据线组成。通过连接电脑，可实时持续显示测量光谱，使得测量者可以即时获取需要的测量数据。 （2）对课堂内容的认识：地物反射光谱是指某种物体的反射率或反射辐射能随波长变化的规律，以波长为横坐标，反射率为纵坐标所得到的曲线即为反射波谱特性曲线。影响地物波谱变化的因素：太阳位置（太阳高度角和方位角）。不同的地理位置，海拔高度不同。时间、季节的变化。地物本身差异、土壤含水量、植被病虫害。 2.实验目的： （1）地物波谱数据获取需要使用地面光谱仪，通过该实验学会地面光谱仪的原理与使用方法。 （2）通过对地物光谱曲线分析，比较相异与相似地物反射光谱特征。认识并掌握典型地物反射光谱特征。
二、实验内容与方法 1.实验内容 （1）典型地物反射波谱测量 选择典型地物类型，使用地物光谱仪，开展地物光谱测量，获得典型地物可见光近红外 波段（0.4-2.5微米）的反射光谱曲线。 地物类型：植被（草地、灌丛），水体（不同水深，有无植被），土壤（裸土、有少量植 被覆盖土壤），不透水地面（水泥地面、沥青路面、大理石地面）。 （2）地物波谱特征分析 a)标准波谱库浏览 b)波谱库创建 c)高光谱地物识别 ●从标准波谱库选择端元进行地物识别 ●自定义端元进行地物识别 2.实验方法 （1）ASD光谱仪简介 FieldSpec Pro型光谱仪是美国分析光谱设备(ASD)公司主要的野外用高光谱测量设备。整台仪器重量7.2公斤，可以获取350~2500nm 波长范围内地物的光谱曲线，探测器包括一个用于350-1000nm的512像元NMOS硅光电二极管阵列, 以及两个用于1000-2500nm的单独的热电制冷的铟-镓-砷光电探测器。便携式光谱仪是“我国典型地物标准波谱数据库”获取光谱数据的主要设备。 基本技术参数： 线性度：+/-1%
典型植物的光谱曲线有 什么样的特点 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
典型植物的光谱曲线有什么样的特点举例说明影响植物光谱曲线特征的因素有哪些 特点：微米有一个蓝光的吸收带，微米处有一个绿光的反射波峰，微米处有一个红光的吸收带。在微米、微米和微米处是水的吸收带，形成波谷。 原因：微米有一个蓝光的吸收带，微米处有一个绿光的反射波峰，微米处有一个红光的吸收带。这表明，叶绿素对蓝光和红光的吸收作用强，而对绿色的反射作用强。 在近红外波段的到微米之间有一个反射的陡坡，微米附近有一个峰值，形成植被的独有特征。这是由于植被叶子的细胞结构的影响，除了吸收和透射的部分以外而形成的高反射率。 在近红外波段到微米，是因为受绿色植物含水量的影响，吸收率增大，反射率下降。特别是在微米、微米和微米处，形成水的吸收带。 植物波谱特征的因素：除了以上述及的含水量以外，还与植物种类、季节、病虫害等密切相关。
影像因素季节病虫害植物种类右图为桷树、松树、桦树及草的波谱特 性曲线。可看出草在0.7微米后的波段 反射率较其他树种高。不同植物在不同 波段表现出来的特征不同。植物种类不同，其形状、叶片的形态及 叶片数量、叶片的氮磷钾含量、叶表反 射率也是不尽相同的，相应的，其波谱 特征也就不尽相同 右图为冬小麦在不同生长阶段的波谱特性曲线。由图看出，冬小麦的不同生长阶段的波谱特征是不同的。 这是因为在植物生长的不同阶段，其氮 磷钾含量、颜色的不同，导致了对不同 波段的反射率有所差异。 从图可知，植物所受灾害的程度不同，其波谱特征也是不同的。这是因为受灾的程度不同，植物的氮磷 钾比例、叶片面积、叶表的颜色及其反 射率会有所变化。 特点图像
绿色植物的反射波谱曲线作用 2014015587—贺康康—环科 地面植物具有明显的光谱反射特征，不同于土壤、水体和其他的典型地物，植被对电磁波的响应是由其化学特征和形态学特征决定的，这种特征与植被的发育、健康状况以及生长条件密切相关。 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。健康的绿色植被，其光谱反射曲线几乎总是呈现“峰和谷”的图形，可见光谱内的谷是由植物叶子内的色素引起的。 例如叶绿素强烈吸收波谱段中心约0.45um和0.67um（常称这个谱带为叶绿素吸收带）的能量。植物叶子强烈吸收蓝区和红区的能量，而强烈反射绿区能量，因此肉眼觉得健康的植被呈绿色。除此之外，叶红素和叶黄素在0.45um（蓝色）附近有一个吸收带，但是由于叶绿素的吸收带也在这个区域内，所以这两种黄色色素光谱响应模式中起主导作用。如果植物受到某种形式的抑制而中断了正常的生长发育，它会减少甚至停止叶绿素的产生。这将导致叶绿素的蓝区和红区吸收带减弱，常使红波段反射率增强，以至于我们可以看到植物变黄（绿色和红色合成）。从可见光区到大约0.7um的近红外光谱区，可看到健康植被的反射率急剧上升。在0.7-1.3um区间，植物的反射率主要来自植物叶子内部结构。 健康绿色植物在0.7-1.3um间，的光谱特征的反射率高达（45%-50%），透过率高达（45%-50%），吸收率低至（<5%）。植物叶子一般可反射入射能量的40%-50%，其余能量大部分透射过去，因为在这一光谱区植物叶子对入射能量的吸收最少（一般少于5%）。 在光谱的近红外波段，植被的光谱特性主要受植物叶子内部构造的控制。在可见光波段与近红外波段之间，即大约0.76um附近，反射率急剧上升，形成“红边”现象，这是植物曲线的最为明显的特征，是研究的重点光谱区域。 许多种类的植物在可见光波段差异小，但近红外波段的反射率差异明显。同时，与单片叶子相比，多片叶子能够在光谱的近红外波段产生更高的反射率（高达85%），这是因为附加反射率的原因，因为辐射能量透过最上层的叶子后，将被第二层的叶子反射，结果在形式上增强了第一层叶子的反射能量。（Philip et al. ，1978） 植物波谱反射特征的规律［1］ 经过的对植物进行300多个目标点的波谱反射特性的测定。从结果来看，尽管它们种类、所在位置的自然条件不同，但在绿色状态下，其特征都具有共同的规律，这些规律是: 1、特征的相似性。 2、特征的可分性。 3、特征的周期性 4、特征随季节而变化的显著性。 作物旱情监测［2］ 济南市小麦种植区TVDI 统计结果表明，对于TVDI 等级非常湿润和湿润，在六个统计时段内，面积最大都出现在六月份，面积最小都出现在一月和十二月，其次非常湿润等级还在三月的面积较大，湿润等级在十月份的面积较大；冬小麦种植区的正常TVDI等级，面积最大出现在十月，最小为一月，其他各月相差不大；出现干旱现象面积最大的月份为一月，与前文分析结果一致，统计结果同样符合。 利用多类别MODIS 植被指数和陆地表面温度产品数据，根据陆地表面温度与植被指数关系特点，建立多种干旱评价指标。结合气温、降水、土壤墒情数据，验证各干旱反演模型在济南市的适用性，研究2010年10月至2011年5月济南市干旱发生的时空演变格局。
bc=380:10:730; data=[5.37 8.44 11.44 12.37 12.43 12.30 12.19 12.04 11.86 11.58 11.24 10.94 10.61 10.26 9.93 9.84 10.13 10.86 12.30 14.79 21.49 32.18 39.65 42.77 43.76 43.86 43.76 43.56 43.46 43.07 42.72 42.43 42.25 42.02 41.72 41.55 3.33 4.94 6.25 6.90 7.27 7.69 8.33 9.31 10.93 14.02 18.84 23.89 28.42 32.50 34.83 33.53 29.91 2 5.14 20.04 15.65 11.93 8.74 6.10 4.38 3.49 3.05 2.79 2.58 2.47 2.48 2.63 2.88 3.17 3.38 3.33 3.24 5.02 9.73 17.92 24.85 28.13 31.79 37.19 42.99 48.73 54.68 57.69 57.36 53.72 47.53 39.61 31.37 24.20 18.07 13.06 9.70 7.69 6.54 5.64 5.00 4.70 4.57 4.53 4.66 4.95 5.12 5.03 4.78 4.45 4.20 4.41 5.19 1.42 1.65 1.76 1.83 1.82 1.86 1.93 2.03 2.11 2.21 2.34 2.58 3.21 5.90 12.10 18.07 21.00 22.29 23.49 2 4.86 2 5.59 25.78 25.65 25.41 25.17 24.92 24.72 24.54 24.44 24.20 24.00 23.82 23.73 23.62 23.48 23.39 ]; hold on plot(bc,data(1,:),'-',... bc,data(2,:),'*-',... bc,data(3,:),':',...
093858 张亚辉 应化 实验三：各种物质漫反射光谱的测定 一.实验目的 通过各种样品的紫外－可见漫反射光谱测定，掌握紫外－可见漫反射原理，熟悉InstantSpec BWS003的使用。 二.实验原理 光是一种电磁辐射，具有波粒二相性。太阳光是全色光，人眼只能看到380-750nm 的光，称为可见光。 紫外－可见漫反射光谱与紫外－可见吸收光谱相比，所测样品的局限性要小很多。后者符合朗伯－比尔定律，对透射光进行分析，溶液必须是稀溶液才能测量，否则将破坏吸光度与浓度之间的线性关系。而前者，紫外－可见漫反射光谱则可以浑浊溶液、悬浊溶液及固体和固体粉末等，试样产生的漫反射符合Kublka —Munk 方程式 式中K －吸收系数 S －为散射系数 R∞ 表示无限厚样品的反射系数R 的极限值，其数值为一个常数。 实际上，反射系数R 通常是采用与一已知的高反射系数的标准物质（本实验采用PTFE ，其反射系数在紫外可见光区高达98％左右）比较来测量，测定R∞（样品）/ R∞（标准物质）比值，将此比值对波长作图，构成一定波长范围内该物质的反射光谱。 积分球是漫反射测量中的常用附件之一．其内表面的漫反射物质反射系数高达98％，使得光在积分球内部的损失接近零。漫反射光是指从光源发出的光进入样品内部，经过多次反射、折射、散射及吸收后返回样品表面的光。这些光在积分球内经过多次漫反射后到达检测器． 2(1)/2/R R K S ∞∞ -=
三.实验仪器和试剂 1.InstantSpec BWS003 紫外可见漫反射光谱仪; 2.有颜色的纸张;
3.不同颜色的树叶； 4.手臂上的某处皮肤（测试者自己选择）。 四.实验步骤 1．双击打开软件，从菜单栏中选择“Option”－“Enable Reference Material File”－“Set”。 2. 设置“Integration Time”为800。 3. 点击“Open FlashLight”。 4. Dark scan （1）将port reducer装在取样口，拧紧螺丝； （2）将light trap罩在取样口上。 （3）点击软件上的“dark scan”。 5. Reference scan] (1) 将Spectralon Reference Standard（参比）放置在样品口 （2）点击“Reference Scan”。 6. Sample scan （1）取下参比，将样品放置在取样口，点击“Acquire one Spectrum”； （2）选择“％T/R”得到漫反射光谱曲线。 （3）换另一个样品，点击“Acquire Overlay”得到该样品的漫反射光谱曲线。 五.数据处理 以λ为横坐标，R％为纵坐标作所测样品的反射光谱图。 1）下面为红、黄、蓝三种纸片的漫反射光谱图 从图中可看出红黄蓝分别在其对应波长处的反射率最大，并且各种颜色对应的最
实习报告 实习题目：地物光谱测定 实习时间，地点：天山堂前面空地贺兰堂地信专业机房 实习目的：认识地物光谱反射率的规律，分析典型地物的光谱特征 使用仪器：地物光谱分析仪 测量目标的基本信息：草地，裸地，水泥路，红灌丛，绿灌丛 环境参数表：气温：18度 实习内容，实习步骤：1. 用ASD软件打开外业测量地物光谱数据，去除十条曲线中明显异常曲线 打开ASD软件→file→open→选中测得的十条曲线→打开→选择加载的十条数据→view→graph data→在空白处右击→customization dialog→axis→min/max(设置max为1)，根据图形删除其中一条或多条异常曲线（在目录中直接删除） 2.对符合条件的地物光谱曲线进行处理(导出每种地物的JPG、tab和平均值.mn数据) ①加载符合条件的曲线（方法与步骤1相同）→export→分别
选择jpg，设置输出路径和文件名，点击export即可 ②求每种地物的平均值曲线 Process→statistics→选择mean→设置输出路径和文件名即可 对于上述导出的平均值曲线，点击export→分别选择text格式，设置输出路径和文件名，点击export即可导出.dat文件 3.处理数据 ①对每种地物的jpg文件，只需要分析其曲线特征（联系地物实际特性来分析其在可见光（380-760nm）和近红外（760-1500nm）之间的光谱特征） ②将上述的dat文件（五个）分别用excel打开，并且计算红、绿、蓝波段的平均值，蓝光101-171，绿光171-251，红光281-341，将计算好的五组数据放入新的excel表中，并绘制折线图 ③将步骤2中的各种地物平均值数据在ASD中打开，方法如步骤1所示，并将其按照jpg格式导出，并对其进行分析。 反射率曲线及分析：
你看得懂颜色的光谱反射率曲线吗？（干货） 这周主要介绍光谱反射率曲线。今天先介绍如何根据光谱反射率曲线判断颜色。而颜色又分为彩色和非彩色，以下逐一分析： 1、彩色与非彩色的概念 2、非彩色的特征 3、彩色的三种判断方法：峰值法、补色法、混合法 1彩色与非彩色的概念 我们知道人眼能感知到的光的平均波长，只有380nm到750nm，称为「可见光」。这些仅仅是光这偌大范围中的一小部分。相比之下，这个部分似乎很小，但仅仅这一部分，已经足够为我们的视觉和思维提供一幅奇幻的空间。 我们可以辨别出可见光谱中的一千万种区别。当我们看见了全部范围的可见光，或者说各个波长的可见光比例都一样，眼睛就会读出「白色」或者说「非彩色」。当某些光波消失时，眼睛就会读出「彩色」（根据补色原理，我们看到消失光波颜色的补色）。2非彩色 没有色相的白色，灰色，黑色物体的光谱反射率曲线都是比较平缓的曲线，反射出来的各个波长的光都一样，反射比例高就是白色，反射比例低成为黑色，反射比例居中，就是灰色。如下图所示。
▲白色 ▲灰色 ▲黑色3彩色 有色相的彩色物体的光谱反射率曲线可以看到明显的高低 起伏。因为某些波长的光被物体吸收掉，物体能反射该波长的光的比例就小。而没有被物体吸收掉的光大部分被反射出来，比例就大。 （1）峰值法——最容易理解，有特征峰。峰值就是占最大比例的波长，显示出来的颜色当然是该峰值所在的波长的颜色。 ▲蓝色 ▲绿色 （2）补色法——也很容易理解，被吸收的补色，看特征谷。被吸收的波长少，而反射出来的波长种类多时，可以采用这种方法——反射出来的光的颜色就是被吸收的波长的补色。例如：红色，是因为物体吸收了蓝和绿光，即青色。▲红色黄色，是因为物体吸收了蓝光。 ▲黄色 而橙色是由红黄的混合而来，特征居于红黄之间。▲橙色（3）混色法：一般只针对红紫色。因为由于红紫色（purple）是非光谱色，也就是说没有代表该颜色的波长的光。但是色环的定义是每个颜色都跟该颜色相邻的颜色相近，而且色环
地物光谱反射率的测定 山西师范大学实验报告 时间:2011年9月20日 学院:城环学院班级:0904班姓名:任红霞实验名称:地物光谱反射率的测定气压:常压温度:15? 实验目的: 1(学习地物光谱反射率的测定方法; 2(认识地物光谱反射率的规律。 实验仪器: 1(便携式地物波谱仪 2(标准参考板 实验步骤: (光谱仪、计算机充电。 1 2(连接电池、网线、探头电源、光纤，准备好白板。 3(打开光谱仪电源，然后打开计算机电源，并启动RS3软件。 4(在软件上调整光谱平均、暗电流平均和白板采集平均次数。 5(在软件中选择或填写需要存储数据的路径、名称和其他内容。 6(开始测量: (1)打开探头电源，探头放在白板上面，点击OPT优化; (2)探头仍然对准白板，点击WR采集参比光谱。此时，软件自动进入反射率测量状态。 (3)探头移向被测目标的测量位置，按空格键存储采集到的目标反射光谱。 7(先关闭计算机再关闭仪器。 8(分析实测结果:
(1)准确绘出地物光谱反射率曲线; 玄武岩反射率曲线 页岩反射率曲线 (2)根据地物光谱反射率曲线，比较地物光谱曲线特征; 页岩和玄武岩光谱曲线比较 玄武岩 页岩10000 8000 6000 DN4000 2000
350-2000 444wavelength538 632 通过图片可以明显看出,玄武岩和页岩在不同波段有相同的变化规律,而726 820玄武岩的反射率在各波段普遍低于页岩. 914 1008 1102 1196 1290 1384 1478 1572 1666 1760 1854 1948 2042 2136 2230 2324 2418 (3)分析实习过程中可能引起误差的因素。 在波长为1000纳米及1850纳米附近,曲线有较大的跳跃,造成这样现象的原因,可能是由于预热时间不充足,电压不稳定,也有可能是由于不同波段的光纤出现交叉.
. 典型植物的光谱曲线有什么样的特点？举例说明 影响植物光谱曲线特征的因素有哪些？ 特点：0.45微米有一个蓝光的吸收带，0.55微米处有一个绿光的反射波峰，0.67微米处有一个红光的吸收带。在1.45微米、1.95微米和2.7微米处是水的吸收带，形成波谷。 原因：0.45微米有一个蓝光的吸收带，0.55微米处有一个绿光的反射波峰，0.67微米处有一个红光的吸收带。这表明，叶绿素对蓝光和红光的吸收作用强，而对绿色的反射作用强。 在近红外波段的0.8到1.0微米之间有一个反射的陡坡，1.1微米附近有一个峰值，形成植被的独有特征。这是由于植被叶子的细胞结构的影响，除了吸收和透射的部分以外而形成的高反射率。 在近红外波段1.3到2.5微米，是因为受绿色植物含水量的影响，吸收率增大，反射率下降。特别是在1.45微米、1.95微米和2.7微米处，形成水的吸收带。 植物波谱特征的因素：除了以上述及的含水量以外，还与植物种类、季节、病虫害等密切相关。
影像因素季节病虫害植物种类右图为桷树、松树、桦树及草的波谱特 性曲线。可看出草在0.7微米后的波段 反射率较其他树种高。不同植物在不同 波段表现出来的特征不同。植物种类不同，其形状、叶片的形态及 叶片数量、叶片的氮磷钾含量、叶表反 射率也是不尽相同的，相应的，其波谱 特征也就不尽相同 右图为冬小麦在不同生长阶段的波谱特性曲线。由图看出，冬小麦的不同生长阶段的波谱特征是不同的。 这是因为在植物生长的不同阶段，其氮 磷钾含量、颜色的不同，导致了对不同 波段的反射率有所差异。 从图可知，植物所受灾害的程度不同，其波谱特征也是不同的。这是因为受灾的程度不同，植物的氮磷 钾比例、叶片面积、叶表的颜色及其反 射率会有所变化。 特点图像
题目(中)基于光谱重构的颜色复现 姓名与学号李江 3110104345 指导教师徐海松 年级与专业光电1102 所在学院光电信息工程学系
基于光谱重构的图像复现 光谱反射比是颜色最全面最准确的描述方式。基于光谱的颜色复制，其技术核心是实现颜色的光谱数据描述，即采用不同波段范围内的光谱反射率或透射率来唯一标定颜色。颜色的光谱数据在任何条件下均是唯一的，光谱复制的颜色在视觉宽容度之内和大多数照明条件之下都是恒定不变的，这就保证了复制的颜色在不同的照明和观察条件下都能够精确呈现。 一、国内外现状（研究、应用） 1、研究： 基于自然界物质表面光谱分布多数连续并且可用几个基函数的线性组合来表示的原理, 颜色科学中的光谱重构问题主要研究如何由有限的几个色度分量(如RGB 、XYZ 等)重构颜色原有光谱,其常见方法有主元分析法(PCA)、多项式模型、人工神经网络(ANN)、离散傅里叶变换(DFT)、修正离散余弦变换(MDCT)等。 （1）主元分析法 主元分析法是一种统计意义上的特征提取方法，在颜色科学中已得到广泛研究，并成功应用于多种成像设备的图像光谱重构。反向传播(BP)神经网络是对非线性系统进行建模的重要方法之一。 一个光谱反射比样本可以用一个n 维列向量r = (x 1 ,x 2 ,… ,x n )T 来表示, n 表示采样点数目, x i 为对应采样波长的反射比, 所有的光谱反射比向量将分布在 一个n 维的光谱反射比空间中。假如获得q 个光谱反射比样本, 组成一个向量组R ={r 1 ,r 2 ,… , r q }。通过统计分析及线性运算获得R 的k 个非零特征基向量{e 1 , e 2 ,… , e k }，k ≤n 以及对应的特征值{a 1 , a 2 ,… , a k }, k ≤n;R 中任意r 都是 k 个基向量的线性组合；a i 的大小反映了R 中所有样本在光谱反射比空间中基坐 标e i 上的变化幅度, 其值越大则变化越大, 即e i 对R 的贡献将越大；若将k 个特征 向量按对应特征值的降序排列, 定义前p 个基向量的累积方差贡献率V p 为 若V p 高达99.9%以上，那么R 中任一光谱反射比样本r 都可以由下式进行估计, 从 而达到数据压缩的目的: A E r p ?=, E P ={e 1 , e 2 ,… , e P }称为主元，A = (β 1 ,β 2 ,… ,βp )T 称为主元系数向量。 A 可以通过已知的光谱反射比样本R 计算得到：
实验一 地物光谱反射率的野外测定 一 实验目的 1、学习地物光谱的测定方法 2、认识地物光谱反射率的规律 3、掌握绘制地物反射光谱曲线的方法 二 原理及方法 地物光谱反射率的野外测定原理主要是利用电磁辐射和各地物光谱特征进行测定（参照课本）。 实验采用垂直测量方法，计算公式为： ()()() () λρλλλρs Vs V ?= 式中， () λρ为被测物体的反射率，()λρs 为标准板的反射率， () λV ， () λVs 分别为测量 物体和标准板的仪器测量值。 三 实验仪器 1、可见光－近红外光谱辐射计，波长范围0.4—2.5μm(有0.4—1.1μm 或1.3—2.5μm 二种仪器)，仪器性能稳定，携带方便，数据提取容易。表1.1列出了目前常用的光谱仪。 2、标准参考板（白板或灰板）。 表1.1常见的光谱辐射仪
四实验步骤 1、测量目标和条件的选择 环境：无严重大气污染，光照稳定，无卷云或浓积云，风力小于3级，避开阴影和强反射体的影响（测量者不穿白色服装）。 时间：地方时9：30—14：30。 取样：选择物体自然状态的表面作为观测面，取样面积大于地物自然表面起伏和不均匀的尺度，被测目标面要充满视场。 标准板：标准板表面与被测地物的宏观表面相平行，与观测仪器等距，并充满仪器视场，保证板面清洁。 2、记录测量目标基本信息 主要内容如下： 土壤：土类、土属、土种；地貌类型、成土母质、侵蚀状况；干湿度、粗糙度等。 植被：植物名称、所属类别、覆盖率、生长状况、叶色、高度等。 水体：水体名称、水体状况、水色、水温、透明度、泥沙含量、叶绿素含量、污染状况等。 人工目标：目标名称、内容描述、估算面积、几何特征、表面颜色、坡度、坡面等。 岩矿：岩矿名称、所属类别、植被覆盖及名称、土壤覆盖及名称、岩矿露头面积、所属构造、地质年代、风化状况等。 3、记录环境参数 主要内容如表1.2，内容由教学教师定，制成表格填写。见附表。 4、安装仪器开始测试 ①对准标准板，读取数据为Vs。 ②移开标准板对准地物，读取数据Vg。 ③重复步骤①②，测量5—9次，记录数据，计算平均值。 ④更换目标，做好信息记录，重复①—③步骤。 ⑤整理数据，根据上述公式计算反射率 ()λ ρg ，标 ()λ ρs 为已知值。 仪器安装注意事项： 测量高度：仪器保持水平架设，离被测地物表面距离不小于1m。 几何关系：仪器轴线与天顶的倾斜角<±2°，标准面水平放置。
实验数据（光谱）：
使用仪器、物品：fieldspec pro光谱仪、电脑、白板、日光灯、光纤、绿叶、枯叶、红叶、碱土、正常植被土、水。 实验目的：1.学习地物光谱的测定方法 2.掌握地物光谱反射率的规律 3.掌握绘制地物反射光谱曲线的方法 实验原理：实验室测量常用分光光度计、仪器由微机控制，测量数据也直接传给计算机，分光光度计的测量条件是一定方向的光照射，半球接受，因此获得的反射率与野外测定有区别，室内测量时要有严格的样品采集和处理过程。为使所有数据能与航空、航天传感器所获得的数据进行比较，一般情况下测量仪器均使用垂直向下测量的方法，以便与多数传感器采集数据的方向一致。实际目标与标准板的测量值之比就是反射率之比。 实验采用垂直测量方法，计算公式为：（课本42页） 实验过程： 1、将光谱仪、光纤、电脑连接好，打开测光谱的配套软件，将光纤探头位置调到需要位置固定不动。 2、每种地物光谱测量前，对准标准参考板进行定标校准，得到接近100%的基线，然后对着目标地物测量；为使所测得的数据能与卫星传感器所获得的数据进行比较，的量仪器均垂直先下进行测量。 3、仪器向下正对着被测物体，至少保持与水平面的法线夹角在±10度之内，保持一定的距离，探头距离地面高度通常在 1.3m，以便获取平均光谱。视域范围可以根据相对高度和视场角计算。（注意事项：1、避免阴影：探头定位时必须避免阴影，人应该面向阳光，这样可以得到一致的测量结果。野外大范围测试光谱时，需要沿着阴影的反方向布置测点。2、白板反射校正：天气较好时每隔10分钟就要用白板校正一次，防止传感器响应系统的漂移和太阳入射角的变化影响，如果天气较差，校正应更频繁。校正时白板应放置水平。 4、测量白板反射能量值，得到接近100%的基线，然后对着目标地物测量。 5、存储数据。 6、将数据导入Excel表格，制作不同地物反射光谱曲线，曲线横坐标以nm为单位，表示波长，纵坐标是反射率。 结果分析与讨论： 一、土壤光谱对比分析： ⑴碱土光谱分析：从图中不难看出，从380nm~430nm随波长增加而逐渐上升，但反射率很低，反射率在0.5以下；430nm~780nm反射率呈平稳上升趋势，在近可见光波段反射率已达0.8；在近红外波段反射率增长比较缓慢。 ⑵正常植被土光谱分析：反射率非常低（几乎为零）。原因是土的颜色比较黑、含水量大、颗粒比较细、有机质含量大、光泽度低，这都在一定程度上影响了其反射率。
植被光谱特征 400~700nm波段，植被强吸收波段，反射和透射都很低。由于植物色素吸收，特别是叶绿素a、b的强吸收，在可见光波段形成两个反射率很低的吸收谷（450nm蓝光和660nm红光附近）和一个反射峰（550nm的绿光处），呈现出其独特的光谱特征，即“蓝边”、“绿峰”、“黄边”、“红谷”等区别于土壤、岩石、水体的独特光谱特征。 700nm~780nm波段，是叶绿素在红波段的强吸收到近红外波段多次散射形成的高反射平台的过渡波段，又称为植被反射率红边。红边是植被营养、长势、水分、叶面积等的指示性特征，并得到了广泛应用与证实。当植被生物量大、色素含量高、生长力旺盛时，红边位置会向长波方向移动（红移）；而当遇病虫害、污染、叶片老化等因素发生时，红边位置会向短波方向移动（蓝移）。 780nm~1350nm波段，叶片内部结构能够解释其光谱反射率特性。由于光线在叶片内部的多次散射形成，且色素和纤维素在该波段来说是近似是透明的（多次散射最多10%被吸收），即便是叶片含水量也只是在970nm、1200nm附近有两个微弱的吸收特征，所以多次散射的结果便是近50%的光线被反射，近50%被透射。该波段植被反射率较高且相对平稳，因此称反射率平台（又称为反射率红肩）的光谱反射率强度取决于叶片内部结构，特别是叶肉与细胞间空隙的相对厚度。但叶片内部结构影响叶片光谱反射率的机理比较复杂，已有研究表明，当细胞层越多，光谱反射率越高；细胞形状、成分的各向异性及差异越明显，光谱反射率也越高。当冠层叶片呈多层分布时，由于被透射光线可以多次反射，因此，在该波段随叶面积指数增大反射率也增高。 1350nm~2500nm波段，叶片水分吸收主导了该波段的光谱反射率特性。由于1450nm、1940nm、2700nm的强吸收特征，这些吸收光谱位置中间，形成2个主要反射峰，位于1650nm和2200nm附近。由于叶片水分的吸收波段受到大气中水汽的强烈干扰，而将大气水汽和植被水分对光谱反射率的贡献相分离的难度很大，虽取得了部分进展，但仍满足不了植被含水量的定量遥感需求。 NDVI——归一化植被指数：取值为0-1（通常为0.2-0.8） NDVI=(近红外反射率NIR－红光反射率R)/( 近红外反射率NIR+红光反射率R)。 NDVI能较好反映植被群体大小及生长状态：NDVI值大，则表明植被相对群体较大、生长状态好；NDVI值小，则表明植被相对群体较小、生长状态差。