地物光譜儀在野外光譜測量中的使用

地物光譜儀在野外光譜測量中的使用

在遙感技術中，為了更準確地解譯多光譜圖像，掌握地面上各種地物的光譜輻射特征非常重要。
??在遙感領域，為了研究各種地物或野外自然條件下的可見光和近紅外反射光譜，需要適合野外測量的光譜儀器。主要技術指標為：波長范圍300~1 100nm，光譜采樣間隔1.6nm，靈敏度線性：±1%?，F場規格？手持式手持便攜式光譜分析儀可用于室外目標可見-近紅外光譜輻射測量。光譜儀主要利用太陽輻射作為室外的照明光源，利用響應度標定數據測量獲得地物的光譜輻射率；使用漫反射參考板進行比對測量，獲得目標的反射光譜信息；經校準的漫反射參考板測量后，可得到地面的總照度和直射和漫射照度光譜信息；使用特定的輔助測量裝置，可以獲得地面目標的BRDF（定向反射系數）光譜信息參數。
??為了使地物光譜數據可靠、高質量，便于比較和應用，有必要提出地物光譜測試規范和測量要求。
?? 1儀器的標準和校準
??1.1 光譜分辨率
??0.04~1.10μm的實用分辨率寬度小于5nm，1.1~2.5μm的實用分辨率寬度小于15nm。對于 FieldSpec？手持式手持便攜式光譜分析儀，起始波長為325nm，終止波長為1 075nm，波長步長為1nm，光譜分辨率為3nm。
?? 1.2 線性校準
??線性動態范圍有3個數量級，最大信號對應0.8~1.0，白板照射的太陽常數（<90%）峰值響應輸出。線性誤差小于 3%（回歸誤差）。
?? 1.3 光譜響應度校準
??對于反射率小于或等于15%（大于1%）的目標，信噪比應大于10。對于反射率大于15%的目標，信噪比應大于超過 20。
?? 2現場測量方法和工作規范
??2.1 目標選擇
??選擇具有代表性的測量目標，應真實反映被測目標的平均自然度。對于植被冠層和材料的測量，應考慮目標和背景的綜合影響。
?? 2.2 能見度要求
??一般空氣污染不嚴重的地區，測量時水平能見度要求不小于10km.
?? 2.3 云量限制
??圍繞太陽呈90°立體角，淺積云覆蓋，無卷云、密積云等，光線穩定。
?? 2.4 風力要求
??測量期間風力小于5級。對于植物，測量期間風力小于3級。
?? 2.5測量方法
??測量時間為 11:30 至 14:30。在測量每個地物的光譜前，對準校準的標準參考板以獲得接近100%的基線，然后對準目標地物測量；為了使測得的數據能與衛星傳感器得到的數據相比較，測量儀器均垂直向下測量。
?? 3 場譜測量注意事項
??野外光譜測試的基本要求是在晴天中午前后進行，風不超過5級。如果測試土壤光譜，必須在3天的雨后進行。為了使數據具有代表性，需要仔細比較和選擇待測地物，對同一類型地物進行多次測量，以保證測試結果的準確性和可比性。
?? 3.1 儀器位置
??儀器面朝下，與水平面法線的夾角至少保持在±10°以內，并保持一定距離。探頭離地面的高度通常為1.3m，以便獲得平均光譜。視場范圍可以根據相對高度和視場角來計算。如果有多個探頭可供選擇，盡量在現場選擇寬視場探頭。在測量植物冠層光譜時，注意*代表性的物種。
?? 3.2 傳感器探頭的選擇
??當場特征比較大，物種純度比較高，觀察距離比較近時，選擇視野較大的探頭；當局部特征分布在小范圍內，或物種較近時，內部較為混雜，或需要測量遠處物體時，請使用小視場的探頭。
?? 3.3 避免陰影
??定位探頭時，必須避免陰影。人應面向太陽，以獲得一致的測量結果。在現場測試大范圍的光譜數據時，需要沿陰影的相反方向布置測量點。
?? 3.4 白板反射校正
??天氣好的時候，應每隔幾分鐘使用一次白板校準，以防止傳感器響應系統的漂移和太陽入射角的變化。如果天氣不好，更正應該更頻繁。校準時，白板應水平放置。
?? 3.5 防止光污染
??不要穿淺色、有特色的衣服和帽子。穿著白色、鮮紅色、黃色、綠色、藍色的衣服和帽子會改變反光物體的反射光譜特性。
??小心避免自己的影子落在目標上。使用自卸車或其他平臺從高處測量地面物體時，注意避免金屬反射。如果有光線，則需要用黑布將反光部分包裹起來。
?? 3.6 觀測時間和頻率
??頻譜測試應在10點至14點之間完成，并應在*無云、晴朗的天空下進行。盡量避免太早或太晚。在時間允許的情況下，嘗試測量盡可能多的光譜。在每個測量點測試5個數據，求平均值，減少噪聲和隨機性。
?? 3.7 收集輔助數據
??必須在所有測試地點采集GPS數據，并詳細記錄測量點位置、植被覆蓋度、類型和異常情況、探頭高度，并附上野外攝影記錄，方便后續解釋分析。
??現場光譜測量是一個復雜的過程，需要綜合考慮各種光譜影響因素。我們得到的光譜數據有太陽高度、太陽方位角、云層、風、相對濕度、入射角、探測角、儀器掃描速度、儀器視場、儀器采樣間隔、光譜分辨率、方面，目標本身的斜率和光譜特性是各種因素綜合作用的結果。在進行頻譜測量之前，需要根據測量目標和任務制定相應的測試計劃，排除各種干擾因素對測量結果的影響，使得到的頻譜數據盡可能反映目標本身的頻譜特性?？赡?，并在觀察過程中詳細記錄參數和參數。觀測目標（如土壤、植被、人工目標）的儀器參數和輔助信息。只有這樣，測量結果才具有可靠性和可比性，為后續的圖像判讀和光譜重建提供依據。