光谱分析

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。

二、水的光谱分析：

水的光谱分析：清水的反射率在各个波段均较低.380nm~430nm随波长的增加反射率迅速增加，即紫光波段透射能力较弱，之后随波长的增加反射率逐渐减小，至760nm的近红外波段反射率几乎为零，透过率接近100%。

三、植被光谱对比分析：

⑴绿叶光谱分析：总体看来呈现五谷四峰的状态，450nm处于低谷处于蓝色光波段、670nm 处于低谷处于红色波段，原因在于绿色植物在这两个波段的吸收率比较大，故反射率较低；500nm处反射率较高，原因是绿色反射率较高，非叶绿色吸收带；700~130nm反射率较高，其原因是其细胞结构的强反射作用；其后的三谷两峰是水的吸收带。

⑵枯叶光谱分析：枯叶的光谱反射率很显然在各个波段均低于绿叶，尤其在可见光段其反射率几乎为零，原因在于对红光和蓝光的吸收率更大，原因是没有叶绿素；700~1300nm反射率也低于绿叶，原因在于其细胞结构不再完整，对可见光的反射能力下降；接下来的三谷两峰也较低于绿叶，原因是含水量明显少于绿叶。

⑶红叶光谱分析：红叶在红色波段除外的可见光波段，反射率几乎为零，原因是没有叶绿素，对任何波段的可见光都有很强的吸收能力，只是强烈的反射红色波段。近红外波段，随波长的增加反射率呈现出缓慢上升的情况，原因是有细胞结构，反射率比较高。