ASD光谱仪测量地物反射率1

利用ASD光谱仪测量地物反射率的数据处理方法1安装ASD光谱仪配套的光谱数据处理软件ViewSpecPro;2•将ASD光谱仪配套笔记本电脑上面的光谱数据文件拷贝到本地硬盘；打开ViewSpecPro软件，单击setup->inputdirectory,指定光谱数据的目录，如下图所示。设置好输入目录后，会弹出如下对话框，问是否将输出目录设置和输入目录一直，这里一般选择是。打开输入目录下的全部光谱数据，根据现场记录选择若干条曲线，单击view->graph，便可以显示选中的光谱数据的曲线。5•根据曲线图，删除有问题的曲线，将其他曲线取平均值。即选中取要用来取平均值的曲线，单击process->statistics，然后点击0K,程序便会输出平均值光谱，并在程序界面中显示。选中求好平均值的光谱，单击process->Acsiiexport,便可以将原来的二进制文件输入为文本文件，从而可以利用EXCEL或者其他程序进行后续计算。地物反射率=(地物DN值/白板DN值)X白板反射率。白板反射率是事先通过实验室内定标得到的。表面法水体光谱测量表面法水体光谱测量，应当遵循以下步骤：仪器提前预热，在船快要到达采样点时，先将ASD打开。船停下后打开笔记本，打开RS3软件，设置保存路径：单击control->spectrumsave(在C盘目录下以W点号为文件名，如W16;起始编号从000开始，文件名前缀为water)；⑶取消内部平均，具体做法如下图所示：单击control->adjust，将spectrum后面的数字改为1。注意在软件操作界面中选择视场角是25度，或者rawbare.选择DN值测量。优化暗电流测量标准板测量(探头垂直向下，离标准板约25厘米)10次;遮挡直射阳光的标准板测量(探头垂直向下)10次;倾斜目标测量(探头向下，探头天底角为40度)20次;倾斜天空光测量(探头向上，探头天顶角为40度)10次；标准板测量(探头垂直向下)10次;遮挡直射阳光的标准板测量(探头垂直向下)10次;这些目标的测量曲线每个不得少于10条,且测量时间至少跨越一个波浪周期，以修正因测量平台摇摆而导致的误差注意，尽量让仪器放到船的边缘，尽量让探头伸的更远，尽量使光纤与船弦垂直，同时满足观测几何，就是尽量和太阳成135度夹角。这要求有些时候需要移动ASD的位置。观测几何如下图所示。注意：操纵光谱仪的人在记录光谱数据前要观察曲线的形状，如果曲线形状比较正常，且比较稳定的情况下，拍下空格键，记录曲线。灰板、遮挡灰板、水体、天空光的DN值光谱形状如下图所示。这4种光谱都在550nm附近有个很高的反射峰；水体在大于100Onm的短波红外的值非常接近于0;灰板、遮挡灰板和天空光在短波红外的值大于0,且呈现3峰夹2谷的形状。便携式ASD光谱仪参数FieldSpecPro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。基本技术参数：线性度：+/-1%波长精度：+/-1nm@700nm波长重复性：在校准温度的+/-10C范围内优于+/-0.3nm.光谱分辨率：3nm@700nm,10nm@1400nmand2100nm.采样间隔：在350-1000nm范围内为1.4nm，在1000-2500nm范围内为2nm扫描时间：固定的扫描时间为0.1秒，光谱平均最多可达31,800次等效辐射噪声）:UV/VNIR（紫外到近红外）1.4x10-9W/cm2/nm/sr@700nmNIR（近红外）2.4x10-9W/cm2/nm/sr@1400nmNIR（近红外）8.8x10-9W/cm2/nm/sr@2100nm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。摘要：在遥感技术中，为了更精确地判读多光谱图像，掌握地面上各种地物的光谱辐射特性是十分重要的。介绍FieldSpecHandHeld手持便携式光谱分析仪的测量原理方法、工作规范及注意事项，概要地说明了影响光谱测量的因素。关键词：地物光谱仪；野外测量；工作规范在遥感领域中，为了研究各种不同地物或环境在野外自然条件下的可见和近红外波段反射光谱，需要适用于野外测量的光谱仪器。对野外地物光谱进行测量，我们使用的是美国ASD公司FieldSpec?誖HandHeld手持便携式光谱分析仪。其主要技术指标为：波长范围为300~1100nm，光谱采样间隔为1.6nm，灵敏度线性：±1%。FieldSpec?誖HandHeld手持便携式光谱分析仪可用于户外目标可见一近红外波段的光谱辐射测量。该光谱仪在户外主要利用太阳辐射作为照明光源，利用响应度定标数据，可测量并获得地物目标的光谱辐亮度；利用漫反射参考板对比测量，可获得目标的反射率光谱信息；通过对经过标定的漫反射参考板的测量，可获得地面的总照度以及直射、漫射照度光谱信息；利用特定的辅助测量机械装置，可获得地面目标的BRDF（方向反射因子）光谱信息参数。为了使地物光谱数据可靠和高的质量，使数据便于对比和应用，有必要提出地物光谱测试规范和测量要求。1仪器的标准和标定1.1光谱分辨率实用分辨宽度对0.04~1.10问小于5nm,1.1~2.5（im小于15nm。对于FieldSpec?誖HandHeld手持便携式光谱分析仪，起始波长为325nm，终止波长为1075nm，波长步长为1nm,则光谱分辨率取3nm。1.2线性标定线性动态范围有3个量级，最大信号对应为0.8~1.0,太阳常数照明的白板（V90%）峰值响应输出。线性误差小于3%（回归误差）。1.3光谱响应度的标定反射率小于、等于15%（大于1%）的目标，信噪比应大于10。反射率大于15%的目标，信噪比应大于20。2野外测定方法与工作规范2.1目标选取选取测量目标要具有代表性，应能真实反映被测目标的平均自然性。对于植被冠层及用物的测量应考虑目标和背景的综合效应。2.2能见度的要求对一般无严重大气污染地区，测量时的水平能见度要求不小10km。2.3云量限定太阳周围90。立体角，淡积云量，无卷云、浓积云等，光照稳定。2.4风力要求测量时间内风力小于5级，对植物，测量时风力小于3级。2.5测量方法在11时30分至14时30分进行测量，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；为使所测数据能与卫星传感器所获得的数据进行比较，测量仪器均垂直向下进行测量。3野外光谱测量注意事项野外光谱测试的基本要求是在晴天中午前后进行，风力不超过5级，如果测试土壤光谱，必须在雨过3d以后进行。为了使数据具有代表性，要仔细比较选择被测地物，对同一种地物测量多次，保证测试结果准确可比。3.1仪器的位置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±0°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。如果有多个探头可选，则在野外尽量选择宽视域探头。测量植物冠层光谱时，注意测量最具代表性的物种。3.2传感器探头的选择当野外地物范围比较大，物种纯度比较高、观测距离比较近时，选用较大视场角的探头；当地物分布面积较小时，或者物种在近距离内比较混杂，或需要测量远处地物时，则选用小视场角的探头。3.3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数据时，需要沿着阴影的反方向布置测点。3.4白板反射校正天气较好时每隔几分钟就要用白板校正1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。3.5防止光污染不要穿带浅色、特色衣帽，如果穿戴白色、亮红色、黄色、绿色、蓝色的衣帽，就会改变反射物体的反射光谱特征。要注意避免自身阴影落在目标物上。当使用翻斗卡车或其他平台从高处测量地物目标时，要注意避免金属反光，如果有，则需要用黑布包住反光部位。3.6观测时间和频度光谱测试应在10〜14时之间完成，并在无云晴朗的天空下进行，尽量避免过早或过晚。在时间许可时，尽量多测一些光谱。每个测点测试5个数据，以求平均值，降低噪声和随机性。3.7采集辅助数据在所有的测试地点必须采集GPS数据，详细记录测点的位置、植被覆盖度、类型以及异常条件、探头的高度，配以野外照相记录，便于后续的解译分析。野外地物光谱测量是一个需要综合考虑各种光谱影响因素的复杂过程，我们所获取的光谱数据是太阳高度角、太阳方位角、云、风、相对湿度、入射角、探测角、仪器扫描速度、仪器视场角、仪器的采样间隔、光谱分辨率、坡向、坡度及目标本身光谱特性等各种因素共同作用的结果。光谱测定前要根据测定的目标与任务制定相对应的试验，排除各种干扰因素对所测结果的影响，使所得的光谱数据尽量反映目标本身的光谱特性，并在观测时详细记录环境参数、仪器参数以及观测目标（如土壤、植被、人工目标）的辅助信息。只有这样,所测结果才是可靠的并具有可比性，为以后的图像解译和光谱重建提供依据。例：水面光谱测量时的记录表格