FieldSpec 3 (350 – 2500 nm) Optical Design
Common bundl e car r i es: 1 9 UV/ VIS f i ber s,1 9 SWIR 1 f i ber s,and 1 9 SWIR2 f i ber s
1 9 UV/ VIS f i ber s 1 9 SWIR 1 f i ber s VNIR Spect r omet er

光谱仪—探头（2）


不同前视场角的镜头 裸光纤：25˚前视场角 可选其他角度的镜头 如有脏污，可用镜头布擦拭 干净 用于反射率和辐射亮度测量 单位：W/cm2/Sr/nm 覆盖的范围 大：光谱混合程度高 小：光谱混合少，或者接近 测量叶片
V FO
h
x y
w z
பைடு நூலகம்
光谱仪—探头（3）
2014-3-4
孔祥生 遥感概论实验
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原理及方法简介
地物光谱反射率测量原理参见《遥感概论》第二章； 实习采用垂直测量方法，计算公式为：
V s VS
为标准板的反 为被测物体的反射率， 式中， V ，VS 分别为测量物体和标准板的仪 射率， 器测量值。
控制计算机

安装有RS3光谱仪操作软件 安装有ViewSpec Pro数据处理软件 另行介绍
光谱仪的技术参数




光谱范围350-2500nm，350-1050nm 最快采集速度：100ms, 17ms 光谱分辨率：3nm@350-1000nm 10nm@1000-2500nm 采样间隔：1.4nm@350-1000nm, 2nm@1000-2500nm 数据间隔：1nm 等效辐射噪声NE∆L 波长精度：+/-1nm 波长重复性：+/-0.02nm 重复性: 优于0.3% 杂散光: 优于0.02%@350-1000nm, 优于0.1%@1000-2500nm 灵敏度调整：全自动
s
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孔祥生 遥感概论实验
实习仪器
仪器按照波长长短有： 1）可见光-近红外光谱辐射计，波长范围0.4～ 1.1 m； 2）全波段光谱辐射计，波长范围0.3～2.5 m 。
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孔祥生 遥感概论实验
常见的光谱辐射计（光谱仪）
型号 WDY-850地面光谱辐射计 生产厂商 中科院长春光机所 波长范围/m 0.385～0.85
6、完成实习报告
内容包括实习目的、实验原理、实验仪器说明及实 验步骤1～6等。
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孔祥生 遥感概论实验
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ENVI 光谱数据库
不同地物光谱特征对比
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孔祥生 遥感概论实验
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传感器的三个空间高度
太阳
卫星传感器
大气层顶
s
大气
光谱测量仪器
平坦地表
不同空间层次传感器得到的信息
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5、分析实测结果
（1)根据测定结果，绘制地物(地物、水体、岩石、 土壤各一种)光谱曲线； （2）根据所绘制曲线，比较不同地物光谱特征； （3）分析测定过程中误差产生的因素； （4）分析如何与在遥感影像进行对比分析。
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孔祥生 遥感概论实验
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Reflectance
0.6
ARTIFICIAL ILLUMINATION
0.4
0.2
0 500 1000 1500 Wavelength (nm) 2000
配置构成




照明： a.太阳。最佳照明，70%以上的工作 b.室内光源，少量工作 样品 a.被测物 –农作物，叶片，植被，树冠，水体， 矿物，岩石，道路，建筑等等 b.参考板 - 白板 光谱仪 控制计算机和软件
SWIR 1 Spect r omet er SWIR 2 Spect r omet er 1 9 SWIR 2 f i ber s
J unct i on Bl ock
Difference due to 'Curling' FieldSpec FR Fiberoptic Cable [100 percent * (Straight - Curled)/Straight] Curled = complete circle of 1.75 inch radius
0.3
0.25
Tungsten-Quartz-Halogen Lamp ('Gray Body')
Irradiance, W/m^2/nm/sr
0.2
0.15

标准光源的辐射
0.1
0.05
0
500
1000
1500 Wavelength (nm)


野外光谱测量对航天航空传感器定标、遥感数 据解译、遥感应用潜力研究具有重要意义。 利用高光谱非成像光谱(辐射)仪，在野外测量 地质矿物、植物或其他物体的光谱反射率、透 射率及其他辐射率。
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孔祥生 遥感概论实验
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实验意义

主要有三方面的作用：
（1）野外光谱数据可用来建立和测试描述表面方向 性光谱反射和生物物理属性的关系； （2）野外光谱测量用来描述表面反射特征，以便为 航空和航天传感器定标； （3）在不需要图像数据时，光谱测量或低空测量是 一种成本低廉、灵活的数据获取方法
光谱仪—光纤

1.5% Fiberoptic cable Curled to 1.75 inch diameter 1% Effect is less than 1% 0.5%
与镜头连接，通过镜头采光 后导入光谱仪 光纤构成 57条200微米芯径光纤 石英光纤，数值孔径 0.22，因此前视场角25度。 外面金属螺纹管铠装。 不怕脚踩。 避免折死弯！！ 外接光纤可拆卸(SMA接头） 光纤弯曲对信号的影响一般 小于1%
DG-1野外光谱辐射计 SRM-1200野外光谱辐射计 SE-590便携式光谱辐射计 ASD-FieldSpec 便携式光谱 辐射计 SVC1024光谱辐射计 AvaField便携式地物波谱仪
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中科院安徽光机所 日本 美国 美国 美国 荷兰
孔祥生 遥感概论实验
0.4～1.1 0.38～1.2 0.38～1.1 0.35～2.5 0.4～1.1 0.35-2.5 0.2～2.5
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孔祥生 遥感概论实验
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3、记录环境参数
参见教材表1.2
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孔祥生 遥感概论实验
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4、仪器安装调试
（1)对准白板，读取数据为 VS （2）移开白板对准地物，读取数据 V （3）重复步骤（1）（2），测量5～9次，记录数 据计算平均值 （4）更换目标，重复（1）～（3）步骤，直至完 成测试任务。 测量高度要求：仪器保持水平架设，距离被测物体 表面不小于1m； 几何关系要求：仪器轴线与天顶角的倾斜角<2度
要求：
选择物体自然状态表面作为观测面，取 样面积大于地物自然表面起伏和不均匀的 尺度；被测物体要充满整个视场。 标准白板表面与被测地物的宏观面平行， 与观测仪器等距，要充满整个视场，白板 要保持清洁
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2、记录测量目标基本信息
总体要求：越详细越好。 空间信息：地理坐标，用GPS测量获得； 时间信息：年月日、时分秒； 属性信息：类型、颜色、形状等。
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遥感原理
鲁东大学地理与规划学院
AvaField便携式地物波谱仪
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孔祥生 遥感概论实验
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实习步骤
1、测量目标和条件的选择 2、记录测量目标基本信息 3、记录环境参数 4、仪器安装调试 5、分析测量结果 6、完成实习报告
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孔祥生 遥感概论实验
1、测量目标和条件的选择
Repeatability test
using Kaolinite reflectance automatically collected every 5 minutes using the same white reference and dark current
No wavelength difference. ± 0.2% for reflectance.
各种传感器所使用的波段
光谱技术的发展
高光谱成像技术
Source: CSIRO
高光谱图像结构
光谱差异
明矾石
高岭石
Source:Bob Agars
地面遥感学测量的常见配置
1 FieldSpec FR Spectroradiometer Reflectance of Vegetation
®
0.8
2160 2170 2180 2190 2200 2210 2220
Wavelength (nm)
几个光谱示例（1）

地球表面太阳辐射
Solar Radiance W/m /steradian/nm
2
0.30
Fraunhofer lines Chappius O
3
absorption band
0.25
光谱仪—内部结构—探测器

三个独立的光谱仪构成 350-1100nm，512阵元 光PDA阵列探测器, 凹面消色 差光栅，平场成像。易于波 长标定。灵敏度高。 1000-1900nm,单元 InGaAs探测器，平面旋转扫 描光栅，比PbS响应速度快。 1700-2500nm，单元 InGaAs探测器，平面旋转扫 描光栅。 InGaAs探测器带有热电 制冷，-27+/-0.1˚C