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光谱测量小问题

已有 5827 次阅读 2012-11-23 17:30 |系统分类:科研笔记| 测量

1,光谱测量时要求天气晴好,10点到14点之间进行测量,我没有碰到好天气而是连续的阴天,可以测量吗
     物体的反射率曲线只跟物体本身有关,因此理论上任何天气条件下所测量的光谱曲线都一致,即阴天下测量也不会影响结果。但是,如果是阴天往往会出现两个问题,一个是是光线不足,另外一个是光线不稳定。光线不足会导致传感器的信噪比降低,特别是红外部分噪声将信号淹没,数据不可用。光照不稳定会直接导致反射率曲线的错误,因为打板测量标准板的数据的目的是获取一个入射光能量,测量地物时获取地物的反射光能量,这两个能量相除得到反射率,用这种测量方式计算反射率的前提就是从打板开始到测量地物结束,光线是恒定不变的,光照不稳定显然是跟这个假定相矛盾的。
   万一,我真碰到了阴天,怎么办?首先,在阴天下打板,如果噪声不是很大,所得的打板曲线还比较平滑,那说明在这个光线下,可以测量光谱。其次,每次测量地物之前都打板,并且尽可能快地对地物进行测量,降低光照不稳定的影响。
   另外,如果所采集的光谱数据将要用于搞光谱图像的数据定标或者解译,那么光谱数据的采集时间就非常重要了。在此条件下,应当使用与得到遥感图像时的照明条件近似的照明采集反射光谱数据。建议在卫星过境或者机载传感器采集数据的同时采集反射光谱数据。
2,温室大棚内可以测量光谱吗?
    参考第一个问题,温室大棚对光照的影响有2个,覆盖膜和龙骨。覆盖膜认为是均匀的,因此对光照的影响不是很大。龙骨会导致阴影,测量时探头要需要尽量避免测量阴影下的作物。
3,阴天和晴天下的光谱是一样的吗?
    结论是不一样。原来以为反射率不受光照条件的影响都是一致的,我自己也做了个小的实验,在实验室和阳光下分别测量光谱,光谱曲线差别不是太大(反射率差别在1~4%,350nm~900nm),然后自己草率认为阴天和晴天下测量的光谱一致。测量结果如下图所示。

后来网友说“不是这样的。 虽然物体的反射率曲线由物体的反射属性本身决定,但在实际上实测到的光谱曲线会受到照明光源的影响。这个结论几乎是自明的,不需要解释。因此阴天下测量会影响测量的结果。因此,要获得物体的反射率曲线,必须要知道照明光源的光谱分布,根据这个校正测量数据。”发现自己先前所做的结论是错误的。
    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(Spectral Reflectance)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(Reflectance Spectrum)。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。(2) 半球-方向反射率波谱:入射能量在2p半球空间内均匀分布,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。(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。(4) 半球-半球反射率波谱:入射能量在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。
    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。看来,如果是进行地面光谱数据和卫星数据相关的实验,还是需要在晴天下测量最好。阴天下的测量光谱也只能是跟阴天下的测量光谱进行比较。(问题是,不同光照条件下,反射率曲线到底差多少哪?)



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