高光谱实验指导Word下载.docx

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湿土壤，但是对于道路辨认效果不

如TM3

Band5中红外1.55-1.7530

用于分辨道路/裸露土壤/水,它还

能在不同植被之间有好的对比度,

并且有较好的穿透大气、云雾的能

力。

2

b）AVIRIS

指标波段波长（微米）

波长范围400-2500nmBand1-4紫外0.369-0.399

光谱分辨率10nmBand5-14蓝光0.409-0.497

Fwmh10nmBand15-24绿光0.507-0.596

Band25-36红光0.606-0.693

Band37-63

近红

外

0.702-1.048

c）Hyperion

波长范围430-2400Band1-5紫外0.356-0.396

光谱分辨率10nmBand6-15蓝光0.406-0.498

Band16-25绿光0.508-0.600

Band26-36红光0.609-0.691

Band37-184近红外0.702-1.992

Band185-242中红外2.002-2.577

报告内容

1、分别使用AVIRIS和Hyperion数据，如何针对植被、水体等

不同地物进行假彩色合成选择合适的波段？

2、分别从ETM+，AVIRIS和Hyperion数据中分别选取5种不

同的地物，提取曲线。

从光谱剖面曲线上，比较分析多光谱数据

和高光谱数据的各自特点。

3、信噪比计算，对Headwall拍摄的数据，采用MNF去噪后，

实现以下计算和比较分析：

a）去噪前后，各波段图像的信噪比值

Band6热红外10.40-12.5060感应发出热辐射的目标。

Band7中红外2.09-2.3530

对于岩石/矿物的分辨很有用,也

可用于辨识植被覆盖和湿润土壤。

Band8全色0.52-0.9015

得到的是黑白图象,分辨率为15m,

用于增强分辨率,提供分辨能力。

3

b）去噪前后，同一像素的（或同一区域的平均）光谱的信噪比值

4

实验二高光谱遥感数据的大气校正

大气的影响对高光谱遥感而言比多光谱遥感更重要，尤其是陆地

高光谱遥感，消除大气的影响而获得接近地面测量的光谱数据，对于

准确识别地物、属性估计等具有十分重要的意义。

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，获得地物反射率和辐射率、

地表温度等真实物理模型参数，用来消除大气中水蒸气、氧气、二氧

化碳、甲烷和臭氧对地物反射的影响，消除大气分子和气溶胶散射的

影响。

本次实验的目的是掌握一般大气校正方法，理解大气传输过程中

散射、吸收和折射作用的影响机理和校正的原理，掌握大气校正的一

般方法和处理过程。

1、使用黑暗目标法分别对TM和AVIRIS影像进行大气校正

2、使用FLAASH模块对AVIRIS影像进行大气校正

1、黑暗目标消减法（DarkObjectSubstraction,DOS）

a）基本原理：

寻找影像中的最暗的目标区域，假设该区域的光

谱反射率为0，而实际获得的反射率是由于大气影响或程辐射的结果，

并且其它区域受到相同的影响。

那么，可以通过从每个像元的反射率

5

扣除掉黑暗目标的反射率就可以达到大气校正的目的。

通常情况下，

我们一般选择水体作为暗目标。

b）ENVI中DOS的操作

i.ENVI中DOS被称为DarkSubtract

ii.依次选择菜单BasicTool‐>

Preprocessing‐>

General

PurposeUtilities‐>

DarkSubtract，启动模块。

选择待校正的图像，

选择BandMinimum选项，即每个波段的最小值将被自动选为暗目

标的反射率。

处理后保存结果即可。

2、ENVIFLAASH

a）简介：

ENVI的高精度大气校正工具包，其最新扩展模块FLAASH

2.0专门对波谱数据进行快速大气校正分析。

FLAASH可以处理任何高

光谱数据、卫星数据和航空数据（860nm/1135nm），这些数据是由

HyMAP、AVIRIS、CASI、HYDICE、HYPERION（EO‐1）AISA、HARP、DAIS、

Probe‐1、TRWIS‐3、SINDRI、MIVIS、OrbView‐4、NEMO等传感器获

得的。

FLAASH还可以校正垂直成像数据和侧视成像数据。

FLAASH是

目前精度最高的大气辐射校正模型，使用了MODTRAN4辐射传输模

型的代码，基于像素级的校正，校正由于漫反射引起的连带效应，包

含卷云和不透明云层的分类图，可调整由于人为抑止而导致的波谱平

滑。

FLAASH可对Landsat,SPOT,AVHRR,ASTER,MODIS,MERIS,AATSR,

IRS等多光谱、高光谱数据、航空影像及自定义格式的高光谱影像进

行快速大气校气校正的目的。

通常情况下，我们一般选择水体作为暗

目标。

6

b）ENVI中的FLAASH的操作

请参见附件《ENVIFLAASH使用手册》

1、一些基本的概念：

a）大气散射

b）大气吸收和地面遥感可以利用的主要大气窗口

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

d）为什么需要进行大气校正

2、对比分析DOS和FLAASH的处理结果，注意典型地物的校正效

果。

从大气传输过程简要分析一下FLAASH的关键参数设置对结果

的影响。

7

实验三地物光谱测量与成像

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

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

1、便携式地物光谱仪的基本工作原理

光纤光谱仪是现代主流的便携式地物光谱仪，基本工作原理是光

源发光通过光纤传导入采样探头，光线照射于物体表面后，反射光再

经探头导入与光谱仪相连的光纤束，被测光由接头入射到光谱仪内。

光谱仪内的分光结构至关重要。

入射光经反射准直镜准直，平面反射

式光栅分光后，将入射光分成按一定波长顺序排列的单色光，再由成

像物镜聚焦后，投射到CCD阵列的光敏面上进行检测。

典型的光纤光

谱仪的构造如下图。

Vs（λ

实验采用

式中，ρ（

（λ）分别为测

2、几

1）SV

2）海

垂直测量

（λ）为被测

量物体

种便携式

VC便携式地

光

洋光学US

方法，计

􀟩

􁈺

􀟣

􁈻

物体的反

和标准版

地物光谱

物光谱仪

光谱

内置存

通

线阵列探

谱分辨率（

最小积分

SB4000‐VIS‐

内置存储

通道

算公式为

􀵌

􀜸

􀯦

射率，ρs

的仪器测

仪

的基本参数

范围：

35

储器：

50

道数：

10

测器：

（

（2

（

FWHM）：

≦

≦

时间：

1

‐NIR

器：

-

数：

36

1.

3.

：

􀵈

􀟩

s（λ）为标准

量值。

50–2500

00scans（扫

024

1）512Si，

2）256InGa

3）256扩展

3.5nm,350

8.5nm1000

6.5nm,185

毫秒

50–1000

648Si，350

5nm,350–

8毫秒

版的反射

nm

）

350-1000nm

aAs，1000-1

的InGaAs

0–1000n

0–1850n

-1000nm

1000nm

率，V（λ

m

1850nm

s，1850-25

8

λ），

00nm

9

实验步骤

1、测量目标和条件的选择

（1）环境:

无严重大气污染，光照稳定，无卷云或浓积云，风

力小于3级，避开阴影和强反射体的影响（测量者不穿白色服

装）。

（2）时间:

地方时9:

30‐14:

30。

（3）取样:

选择物体自然状态的表面作为观测面，取样面积大

于地物自然表面起伏和不均匀的尺度，被测目标面要充满视

场。

（4）标准板:

标准板表面与被测地物的宏观表面相平行，与观

测仪器等距，并充满仪器视场，保证板面清洁。

2、安装仪器开始测试

（1）对准标准板，读取数据为Vs。

（2）移开标准板对准地物，读取数据Vg。

（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，做好信息记录，重复

（1）‐（3）步骤。

（5）整理数据，根据上述公式计算反射率ρg（λ）,标准板的反射率

ρ'

s（λ）为已知值。

仪器安装注意事项:

Ø

测量高度:

仪器保持水平架设，离被测地物表面距离≥1m。

几何关系:

仪器轴线与天顶的倾斜角<

±

2°

，标准面水平

10

放置。

3、分析实测结果

（1）根据计算结果，准确绘出地物光谱反射率曲线图。

（2）根据所绘曲线，比较不同地物光谱特征，分析在遥感影像

上可能产生的差异。

（3）分析实习过程中可能引起误差的因素。

1、分析地物光谱