高光谱实验报告二
高光谱实习报告
高光谱遥感实习报告1、通过给定的数据1DATA（excel文档格式）建立光谱库，并将该光谱库数据重采样至TM传感器的光谱分辨率。
1.1光谱库重采样使用“Spectral Libraries | Spectral Library Resampling”子菜单进行光谱库重采样。
在“Spectral Resampling Parameters”对话框里，选择“Input Data File” 作为重采样方法,第一步：出现“File Containing Output Wavelength”对话框时，点击需要的文件名。
此时是can_tmr.img作为参考文件，也就是说光谱库中的光谱将以TM的波长范围进行重采样。
如下系列图所示：第二步：点击【OK】开始重采样过程。
数据文件在它的相关文件头中，必须包含用于重采样的波长数值。
如果在文件头中，出现FWHM 值，它们也将用于重采样。
（1）在“Available Bands List”中出现重采样后的光谱库。
（2）通过光谱库查看功能查看重采样后的光谱数据。
第三步：通过光谱库查看重采样后的结果1.2光谱库建立操作步骤：第一步：选择“Spectral | Spectral Libraries | Spectral Library Builder”。
第二步：出现“Spectral Library Builder”对话框时，从“Data File” (ENVI图像文件)或ASCII File” 、或“File Input Spectrum”，为新库选择数据源。
第三步：出现“File Containing Output Wavelength”对话框时，用标准选择程序选择包含波长和可选项FWHM值的输入文件。
（1）当采用“Data File”，波长和FWHM 值（若存在）从ENVI 头文件中读取。
如图18.（2）当采用“ASCII File”, 必须选上包含波长值与FWHM (若存在)的列。
光谱法实验报告
一、实验目的1. 掌握光谱法的基本原理和应用领域。
2. 熟悉光谱仪器的构造和操作方法。
3. 学习利用光谱法对物质进行定性和定量分析。
4. 培养实验操作技能和数据分析能力。
二、实验原理光谱法是利用物质对光的吸收、发射、散射等现象来分析物质组成和结构的方法。
根据物质对不同波长光的吸收或发射特性，可以识别和定量分析物质中的元素和化合物。
1. 吸收光谱法：当一束单色光通过物质时，物质中的某些分子会吸收特定波长的光，导致光强减弱。
通过测量光强随波长的变化，可以确定物质中的元素和化合物。
2. 发射光谱法：当物质受到激发时，分子会从基态跃迁到激发态，然后返回基态并发射出特定波长的光。
通过测量发射光的光谱，可以确定物质中的元素和化合物。
三、实验仪器与试剂1. 仪器：紫外-可见分光光度计、原子吸收光谱仪、荧光光谱仪、比色皿、移液器等。
2. 试剂：待测溶液、标准溶液、空白溶液、酸碱指示剂等。
四、实验步骤1. 吸收光谱法实验（1）配制标准溶液：根据实验要求，准确配制一定浓度的标准溶液。
（2）测量标准溶液的吸光度：将标准溶液置于比色皿中，使用紫外-可见分光光度计测定其在特定波长下的吸光度。
（3）绘制标准曲线：以标准溶液的浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。
（4）测定待测溶液的吸光度：将待测溶液置于比色皿中，使用紫外-可见分光光度计测定其在特定波长下的吸光度。
（5）计算待测溶液的浓度：根据待测溶液的吸光度，从标准曲线上查找对应的浓度。
2. 发射光谱法实验（1）激发待测物质：将待测物质置于荧光光谱仪的样品室中，使用激发光源激发物质。
（2）测量发射光谱：记录激发后的物质发射的光谱。
（3）分析发射光谱：根据发射光谱的峰位、峰强和峰形，确定物质中的元素和化合物。
五、实验结果与讨论1. 吸收光谱法实验（1）标准曲线：绘制了标准溶液的吸光度-浓度曲线，线性关系良好。
（2）待测溶液的浓度：根据标准曲线，计算出待测溶液的浓度为X mol/L。
高光谱遥感实验指导书
（2） 选择 cup95eff.int 文件，默认 Spatial Subsetting, Spectral Subsetting, 和 Masking，然后点击 OK，打开 Forward MNF Transform Parameters 的对话框；
实验内容
1、 MNF变换 cup95eff.int是本次实验使用AVIRIS的高光谱影像，已经经过消
光和大气校正。在ENVI中打开该影像，按照下列步骤进行MNF变换处 理：
（1） 从 ENVI 的主菜单按照下列之一的方式打开 MNF 的对话框
a) Transform → MNF Rotation → Forward MNF → Estimate Noise Statistics From Data
6
实验三 地物光谱测量与成像
实验目的
1、 了解地面高光谱数据获取的一般方法和测量过程 2、 了解地物光谱仪的一般工组原理 3、 理解地物光谱测量是定量遥感建模的重要内容
实验内容
1、了解野外便携式地物光谱仪的原理、使用和操作 2、使用野外便携式地物光谱仪测量典型地物（水，土，作物）的 光谱曲线
预备知识
I
实验一 高光谱遥感数据获取
实验目的
高光谱遥感数据的具有较高的光谱分辨率，每个波段的范围小 （窄波段），通常具有数十个至 200 多个窄波段。本次实验的目的是 利用 ENVI、Erdas 等软件观察 TM、AVIRIS 和 Hyperion 等遥感数据或 者实验室使用 Headwall 高光谱相机拍摄的高光谱图像数据，认识高 光谱数据的图谱合一的特点。
光谱实验报告
一、实验目的1. 了解光谱分析的基本原理和实验方法。
2. 掌握使用光谱仪进行物质定性和定量分析的操作步骤。
3. 通过实验，验证光谱分析在实际中的应用价值。
二、实验原理光谱分析是利用物质对光的吸收、发射、散射等现象，通过分析其光谱特征，实现对物质的定性和定量分析。
根据光谱产生的原因，光谱分析主要分为以下几种：1. 原子光谱：由原子外层电子的跃迁产生，如发射光谱、吸收光谱、荧光光谱等。
2. 分子光谱：由分子内电子、振动、转动能级的跃迁产生，如红外光谱、拉曼光谱等。
3. 固体光谱：由固体中电子、离子、晶格振动等产生，如X射线衍射、拉曼光谱等。
本实验主要涉及原子光谱和分子光谱分析，通过观察和记录物质的光谱特征，实现对物质的定性和定量分析。
三、实验仪器与试剂1. 仪器：紫外-可见分光光度计、荧光光谱仪、光谱仪样品池、氢氘灯、钨灯等。
2. 试剂：荧光黄、水、氯化钠、氯化钾、氯化铁等。
四、实验内容与步骤1. 激发光谱测定（1）将荧光黄溶液倒入样品池，设定激发波长范围为200-500nm，步长为5nm。
（2）打开氢氘灯，调整光谱仪至激发光谱模式，记录荧光黄溶液的激发光谱。
（3）根据激发光谱，确定荧光黄溶液的最大激发波长。
2. 发射光谱测定（1）根据最大激发波长，设定发射光谱的检测范围为最大激发波长两侧各100nm，步长为5nm。
（2）打开钨灯，调整光谱仪至发射光谱模式，记录荧光黄溶液的发射光谱。
（3）根据发射光谱，确定荧光黄溶液的最大发射波长。
3. 物质定量分析（1）分别配制不同浓度的氯化钠、氯化钾、氯化铁溶液。
（2）按照激发光谱和发射光谱的测定方法，分别记录各溶液的光谱。
（3）根据标准曲线法，确定各溶液的浓度。
五、实验结果与分析1. 激发光谱和发射光谱（1）荧光黄溶液的激发光谱在440nm处出现最大吸收峰，发射光谱在540nm处出现最大发射峰。
（2）氯化钠、氯化钾、氯化铁溶液的激发光谱和发射光谱分别与荧光黄溶液的光谱相似。
光谱分析实验报告
光谱分析实验报告光谱分析实验报告引言光谱分析是一种重要的科学实验方法，通过对物质发射、吸收、散射光的分析，可以了解物质的组成、结构和性质。
本实验旨在通过实际操作，探究不同物质的光谱特征，并理解光谱分析在科学研究和实际应用中的重要性。
实验目的1. 了解光谱分析的基本原理和方法；2. 掌握光谱仪的操作技巧；3. 利用光谱分析仪器，研究不同物质的光谱特征。
实验步骤1. 实验前准备：根据实验要求，准备好所需的光谱仪器和试样；2. 确定实验条件：调整光谱仪器的波长范围、积分时间等参数，以获得清晰的光谱图像；3. 测量样品光谱：将待测样品放入光谱仪器中，记录下样品的光谱图像；4. 数据处理与分析：根据测量结果，分析样品的光谱特征，并与已知数据进行比对；5. 结果验证与讨论：对实验结果进行验证，并进行相关讨论。
实验结果与分析在本次实验中，我们选取了几种常见物质进行光谱分析，包括金属元素、有机化合物和荧光物质。
金属元素的光谱特征我们首先对几种金属元素进行了光谱分析，包括铜、铁和锌。
通过实验测量，我们得到了它们的光谱图像，并进行了比对分析。
铜的光谱图像显示了明显的特征峰，这是由于铜原子在激发态和基态之间的能级跃迁所产生的。
通过对比不同波长下的吸收峰值，我们可以确定铜的特征波长范围。
铁的光谱图像显示了多个特征峰，这是由于铁原子的电子结构复杂所致。
通过对比不同峰值的强度和位置，我们可以推断出铁的不同能级跃迁。
锌的光谱图像显示了较为简单的特征峰，这是由于锌原子的电子结构相对简单。
通过对比不同波长下的吸收峰值，我们可以确定锌的特征波长范围。
有机化合物的光谱特征我们还选取了几种常见的有机化合物进行了光谱分析，包括苯酚、甲苯和乙醇。
通过实验测量，我们得到了它们的光谱图像，并进行了比对分析。
苯酚的光谱图像显示了明显的吸收峰，这是由于苯酚分子中的特定官能团所致。
通过对比不同峰值的位置和强度，我们可以推断出苯酚的结构特征。
甲苯的光谱图像显示了多个吸收峰，这是由于甲苯分子中的不同官能团所致。
光谱测量实验报告
光谱测量实验报告光谱测量是物理学中一项非常重要的实验技术。
通过对物质发出或吸收的光进行分析，可以了解物质的能级结构以及其组成成分。
本实验旨在通过光谱仪的使用，对不同物质的光谱进行测量和分析，探索光谱测量技术在实践中的应用。
实验中，我们使用一台高分辨率的光谱仪，该仪器能够将光分成不同波长并显示出其强度分布。
首先，我们选择了白炽灯作为实验光源，并将其光通过光谱仪进行测量。
结果显示，白炽灯发出的光谱中包含了连续的、平滑的亮度分布曲线。
这是因为白炽灯是一种连续光源，其光包含了各个波长的连续能量分布。
接下来，我们选择了氢气放电灯作为实验光源。
氢气放电灯是一种低压气体放电光源，其灯管内充满了氢气，并通电使之发光。
通过测量氢气放电灯的光谱，我们可以观察到一系列离散的亮线。
这些亮线对应于氢气原子在不同能级之间跃迁所产生的光。
通过与已知的能级跃迁相对应，我们可以确定氢气光谱中这些亮线的波长，进而了解氢气原子的能级结构。
进一步地，我们选择了各种不同物质的样本，并对其进行了光谱测量。
我们发现，不同物质的光谱具有明显的差异。
例如，通过测量荧光灯的光谱，我们可以看到其主要由几个尖锐的发射峰组成，这些峰对应于荧光粉发光时的能级跃迁。
而对于各种元素的样品，我们通过测量其吸收光谱，可以发现吸收峰的位置和个数与元素的组成和浓度有关。
这为物质的化学分析提供了有力的手段。
除了对物质的成分进行分析，光谱测量还能用于其他许多领域。
光谱测量技术在天文学中也有着广泛的应用。
通过测量恒星的光谱，天文学家们可以了解星体的温度、组成、运动以及更深入的物理特性。
在医学领域，光谱测量还用于生物分析和诊断。
例如，通过测量人体血液中不同物质的吸收光谱，医生们可以对患者进行疾病的诊断和治疗。
总之，光谱测量是一项重要而广泛应用的实验技术。
通过测量光的波长和强度分布，我们可以了解物质的能级结构、成分和性质。
光谱测量技术在物理学、化学、天文学以及医学等众多领域具有重要作用。
高光谱与空间分辨率实验2报告-CUIT
实验报告一、班级：姓名：学号：二、实验名称高光谱植被工具分析三、实验目的1、使用transform/NDVI计算高光谱影像的NDVI；2、使用Spectral math手动计算NDVI，理解上述两者的差别；。
3、使用Spectral/vegetation analysis下的四个工具命令计算NDVI，以及作物胁迫，着火点，森林健康度，并会在help下理解其含义。
三、实验数据高光谱遥感图像：JasperRidge98av_flaash_refl.img四、实验内容1、打开高光谱遥感图像：JasperRidge98av_flaash_refl.img；2、在主菜单中选择Transform→NDVI,在弹出的输入对话框中选择JasperRidge98av_flaash_refl.img图像，单击OK按钮；3、在弹出的“NDVI Calculation Parameters”对话框中，单击“Input File Type”下拉菜单，选择A VIRIS，并选择好存储路径及数据保存类型后点击OK按钮；完成NDVI的计算过程。
NDVI计算结果图4、在主菜单中选择Spectral→Spectral Math，打开Spectral Math对话框，然后再“Enter an expression”中输入：float（s51-s29）/float（s51+s29），单击“add to list”，单击OK按钮完成计算公式的输入；5、在弹出的对话框中通过“Map variable to Spectra Pairings”分别为每个参数选择一个对应的图像文件，单击OK按钮完成此种方法的NDVI的计算；采用Spectral Math方法计算出的NDVI结果图6、在主菜单中选择Spectral vegetation analysis，然后分别选择不同的植被分析进行操作。
以下执行的操作依次是植被指数分析、农作物胁迫、着火点、森林健康度分析。
实习4 高光谱分类实习报告
实习四高光谱分类一、实习目的应用不同方法实现高光谱数据的分类。
二、实习内容1、光谱角度制图分类2、最大似然法分类3、混合像元分解三、实习步骤1、启动ENVI软件，打开sub2文件，并以假彩色方式显示。
2、点击Overlay---Region of interest，开始提取感兴趣区，最后保存，并将感兴趣区合并：Optiong---Merge Regions ,将感兴趣区合并。
3、Transform-----MNF Rotation----Forward MNF -------Estimate Noise Statisticsfrom data，弹出对话框，输入文件选择sub2，OK，弹出对话框中，赋予相应的路径保存文件。
OK后输出文件，并弹出MNF Eigenvalues对话框，其纵坐标表示特征值。
4、Spectral-----n-Dimensional Visualizer(n维可视化)----- Visualize with new data，在弹出的对话框中，Inpu file选择刚刚得出的MNF文件，Spectral subset选择前十个波段，点击OK。
弹出n-D Controls 对话框，将1~10全选。
5、选取顶点处的点，并点击Class下修改颜色，点击start开始旋转，适当角度stop，options---mean all，输入文件选择sub2，得到以下图示：6、将选好的点导入到ROI中去，在n-D Controls对话框中，点击options ----exportall7、光谱角度制图分类Spectral-----Mapping Methods----Spectral Angel Mapper，输入文件寻则sub2，点击OK，然后点击Import -----from plot window，选择刚刚得出的光谱曲线。
然后点击Select all---Apply,在弹出的Spectral Angel Mapper Parametres中，将Maxium Angel改为0.5，最后保存输出文件。
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实验二（大气校正）
姓名：郜庆科学号：2012303200109
一、实验过程（描述实验的主要步骤，列出主要方法）
【1】、黑暗像元法大气校正
按照步骤：Basic Tool ‐> Preprocessing ‐> General - >Purpose Utilities ‐> Dark Subtract，启动模块。
首先对ETM数据进行黑暗像元法的大气校正，其下一步步骤如下所示：
ETM数据进行黑暗像元法时选取黑暗像元为最小的像元，如上所示，其校正结果如下图所示：
由于ETM数据波段数过少，在经过了黑暗像元法的大气校正之后并不能明显的观察到校正的效果。
接下来对Averis数据进行黑暗像元法的大气校正，首先对于数据Averis_georef有如下的结果：
从以上结果可以得到，Averis数据在经过大气校正之后，其在某些波段存在的空缺值会被填补，填补的方式是通过直接的连线代替的，在现实的图像中并无法很明显的得到其校正后的区别。
进而对于JasperRidge98av数据有如下的结果：
从上述的结果可以得到，在经过大气校正之后，JasperRidge98av数据的可见光波段的反射率明显得到了抑制，而且其y方向的反射率区间也有了较大的变化，总体呈现变小的趋势。
【2】、Flaash法大气校正
按照步骤：Basic Tool ‐> Preprocessing ‐> General - >Purpose Utilities ‐> Flaash 来启动此大气校正方法。
完成关于FLASSH的相关配置，注意在输入参考文件时应该输入给出的数据，不能所有波段采用同一个参考。
得到其中间数据分别为云层和水蒸气的图像，如下所示：
经过FLASSH大气校正之后，得到的图像差别如下所示，明显，经过大气校正，得到的真彩色图像的色彩更加准确：
其波段的图像如下所示：
如上图所示，图像的所有波段反射率均有了较大的下降，尤其是在可见光波段的下降最为明显，这与黑暗像元法得到结果基本一致，但是原始图像中不存在空值，但是经过FLASSH大气校正之后出现了空值，而且也没用连接起来。
【3】、端元提取
首先针对数据cup95eff.int进行MNF变换，具体变换过程见实验1，不在赘述。
在Available Bands List窗口中选择cup95mnf.dat，选择第1个波段，选择Gray Scale点击Display #1，选择New Display 和Load Band，按照灰度图像的方式打开。
结果如下所示：
观察MNF的散点图。
在显示cup95mnf的窗口上依次选择Tools → 2D Scatter Plots ，然后在Scatter Plot Band Choice对话框中选择不同的两个编号差异比较大的波段或者选择两个编号较大但差异小的波段。
例如本处选取为第3和第26波段，得到图像如下所示：
选择第一二波段的多边形，并选择三个端元，其结果如下所示：
点击统计数据后可以得到其最大值最小值平均值等等，如下图所示：
二、实验数据（描述数据名称、类型和主要指标等）
针对于需要进行为彩色图像或真彩色图像的数据类型为ETM（etmsubset）和AVIRIS（subset）数据，这些数据的具体参数如下所示：
三、问题分析（完成实验报告中的问题分析，结果用图、表等形式，详细地说明结
果和分析过程）
一些基本的概念：
a) 大气散射：
辐射在传输的过程中遇到小微粒而使传播方向改变，并向各个方向散开，称为散射。
大气散射包括三种情况，瑞利散射是大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射；米氏散射是大气中的粒子直径与辐射的波长相当时发生的散射；无选择性散射是大气中的粒子比波长大得多时发生的散射。
b) 大气吸收和地面遥感可以利用的主要大气窗口：
通常把电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射的，透过率较高的波段称为大气窗口，大气窗口的主要光谱段有：
0.3—1.3um，即紫外、可见光、近红外波段。
这一波段是摄影成像的最佳波段；
1.5—1.8um和
2.0—
3.5um,即近、中红外波段，是白天日照好时扫描成像的常用波段；
3.5—5.5um，即中红外波段；
8—14um远红外波段，适用于夜间成像；
0.8—2.5cm，微波波段，微波穿透云雾的能力强，可以全天候观测。
c) 解释为什么天空是蓝色的，而在太阳升起和落下时天空会呈现红色或橘红色：
这是太阳光被地球大气散射 (scattering) 的结果。
当阳光进入地球的大气层后，空气和水蒸汽的分子吸收部份阳光，再向四方八面辐射，这种现象称为散射。
白色的阳光是由不同颜色的光波合成的，以蓝光波长最短，红光波长最长，波长短的蓝光较容易被散射。
日落時夕阳接近地平线，阳光须穿过较厚的大气层才到达地面，大部份蓝光被散射，剩下红光，所以夕阳呈現红色。
另一方面，由于白天時太阳光只穿过较薄的大气层，蓝光被散射的程度减少，所以太阳看起来是白色的，同时由于天空充满了被散射的蓝光，所以整个天空呈现蓝色。
d) 为什么需要进行大气校正：
在太阳辐射到达地表再到达卫星传感器的过程中，两次经过大气，故大气对太阳辐射的作用影响比较大。
大气校正的目的是消除大气和光照等因素对地物反射的影响，广义上讲是获得地物反射率、辐射率或者地表温度等真实物理模型参数，狭义上是获取地物真实反射率数据。
大气校正可以用来消除大气中水蒸气、氧气、二氧化碳、甲烷和臭氧等物质对地物反射的影响，也可以消除大气分子和气溶胶散射的影响。
大多数情况下，大气校正也是反演地物真实反射率的过程。