红外波谱测量规范：刘强；

黑 河 综 合 遥 感 联 合 试 验 温 度 及 红 外 波 谱 测 量 规 范 主 要 撰 写 人 : 刘 强 田 静 任 华 忠 周 春 艳 中 国 科 学 院 西 部 行 动 计 划 项 目 ( 二 期 ) 黑 河 流 域 遥 感 - 地 面 观 测 同 步 试 验 与 综 合 模 拟 平 台 建 设 国 家 重 点 基 础 研 究 发 展 计 划 陆 表 生 态 环 境 要 素 主 被 动 遥 感 协 同 反 演 理 论 与 方 法 2008 年 5 月 18 日

背 景 说 明 中 国 西 部 地 区 有 着 鲜 明 的 寒 区 和 旱 区 相 伴 而 生 的 特 点, 特 别 是 内 陆 河 流 域, 具 有 全 球 独 特 的 以 水 为 纽 带 的 冰 雪 / 冻 土 - 河 流 - 湖 泊 - 绿 洲 - 沙 漠 多 元 自 然 景 观, 是 在 流 域 尺 度 上 开 展 寒 区 和 干 旱 区 水 文 和 生 态 等 陆 面 过 程 研 究 的 理 想 场 所 中 国 科 学 院 西 部 行 动 计 划 项 目 ( 二 期 ): 黑 河 流 域 遥 感 - 地 面 观 测 同 步 试 验 与 综 合 模 拟 平 台 建 设 (WATER: Watershed Airborne Telemetry Experimental Research) 与 国 家 重 点 基 础 研 究 发 展 计 划 (973) 项 目 陆 表 生 态 环 境 要 素 主 被 动 遥 感 协 同 反 演 理 论 与 方 法 于 2008 年 起 在 黑 河 流 域 开 展 卫 星 - 航 空 遥 感 与 地 面 同 步 观 测 的 综 合 遥 感 联 合 试 验, 为 了 保 证 试 验 的 目 标, 特 制 定 本 规 范 本 规 范 针 对 黑 河 星 机 地 遥 感 同 步 试 验 中 热 红 外 地 面 同 步 测 量 而 制 定, 对 于 相 似 的 其 他 遥 感 同 步 试 验 也 可 参 考

目 录 一 红 外 测 量 的 简 介...1 二 红 外 仪 器 的 定 标...1 三 测 量 注 意 事 项...2 ( 一 ) 同 步 地 面 温 度 测 量...2 ( 二 ) 热 像 仪 观 测 注 意 事 项...2 ( 三 ) 辐 射 温 度 计 观 测 注 意 事 项...2 ( 四 ) 记 录...3 四 不 同 类 型 目 标 的 温 度 测 量 项 目 和 要 求...3 ( 一 ) 低 矮 的 农 作 物...3 ( 二 ) 高 的 农 作 物 ( 如 1.5 米 以 上 的 玉 米 )...4 ( 三 ) 草 地 和 荒 漠 植 被 ( 其 特 点 是 叶 片 很 小 或 者 覆 盖 率 低 )...5 ( 四 ) 森 林...6 五 红 外 波 谱 和 比 辐 射 率 测 量 项 目 和 要 求...7 ( 一 ) 中 科 院 地 理 所 自 制 比 辐 射 率 观 测 规 范...9 ( 二 ) 便 携 式 傅 里 叶 变 换 红 外 光 谱 仪 102F 观 测 规 范...10

一 红 外 测 量 的 简 介 红 外 测 量 包 括 温 度 和 波 谱 测 量 两 个 方 面 温 度 测 量 结 果 反 映 了 地 表 温 度 的 时 间 和 空 间 分 布, 因 为 地 表 温 度 随 时 间 变 化 很 快, 所 以 对 测 量 的 时 间 同 步 性 要 求 很 高, 一 般 要 在 卫 星 或 飞 机 过 境 前 后 五 分 钟 内 测 量 红 外 波 谱 可 以 测 量 目 标 在 2-16um 之 间 的 辐 亮 度 和 比 辐 射 率, 由 于 其 采 集 一 个 样 点 的 时 间 较 长, 所 以 不 与 卫 星 航 空 同 步 目 前 我 们 使 用 的 测 量 温 度 的 红 外 仪 器 主 要 有 热 像 仪 和 辐 射 温 度 计 两 种 热 像 仪 是 成 像 设 备, 比 较 贵 重, 主 要 用 于 获 取 目 标 物 的 温 度 空 间 分 布 图, 从 中 可 提 取 组 分 温 度 ; 辐 射 温 度 计 不 成 像, 较 为 小 巧 使 用 方 便, 主 要 用 于 地 面 平 均 温 度, 如 果 用 辐 射 温 度 计 测 量 组 分 温 度, 需 要 注 意 仪 器 视 场 大 小, 保 证 测 量 目 标 为 纯 组 分 测 量 红 外 波 谱 的 仪 器 是 红 外 光 谱 仪, 具 有 杂 散 辐 射 少 可 研 究 的 光 谱 范 围 宽 分 辨 率 高 波 数 精 确 等 优 点, 已 成 为 野 外 采 集 光 谱 数 据 的 主 要 设 备 除 了 上 述 仪 器 外, 用 于 测 量 配 套 参 数 常 用 的 仪 器 还 有 : 电 偶 式 温 度 计 ( 针 式 电 偶 式 温 度 计 薄 片 式 电 偶 式 温 度 计 ) 水 银 温 度 计 ASD 波 谱 仪 数 码 相 机 GPS 等 二 红 外 仪 器 的 定 标 红 外 仪 器 不 稳 定, 容 易 衰 减, 因 此 每 隔 一 段 时 间 ( 几 周 ) 就 需 要 对 红 外 仪 器 进 行 定 标 这 些 仪 器 包 括 手 持 式 的 红 外 辐 射 计 连 续 观 测 的 红 外 辐 射 计 ( 必 须 连 同 导 线 数 采 一 起 定 标 ) 红 外 热 像 仪, 另 外, 用 于 配 套 参 数 测 量 的 电 偶 式 的 接 触 式 温 度 计 也 需 要 定 标 常 使 用 的 仪 器 定 标 周 期 应 该 在 三 个 月 或 半 年 一 次 ; 对 于 不 经 常 使 用 ( 半 年 以 上 ) 的 仪 器, 应 该 在 开 始 使 用 时 和 使 用 结 束 后 各 做 一 次 定 标 实 验 一 些 精 度 要 求 较 高 的 红 外 仪 器, 例 如 红 外 波 谱 仪, 需 要 在 每 次 测 量 时 每 隔 几 分 钟 就 进 行 定 标 红 外 仪 器 的 定 标 最 好 使 用 大 面 元 黑 体, 没 有 条 件 时 可 用 盆 装 纯 净 水 代 替 黑 体 定 标 需 要 分 多 个 温 阶, 一 般 5 或 10 一 个 温 阶, 定 标 的 温 度 范 围 应 该 覆 盖 测 量 目 标 物 可 能 的 温 度 范 围, 这 一 点 对 于 低 温 目 标 尤 其 重 要, 因 此 常 常 需 要 用 可 制 冷 黑 体 或 者 冰 水 混 合 物 来 做 低 温 定 标 定 标 时, 应 该 等 黑 体 ( 或 者 水 ) 温 度 稳 定 并 且 均 匀 再 进 行 测 量, 黑 体 ( 或 者 水 ) 应 该 充 满 仪 器 视 场, 读 取 仪 器 测 量 值, 并 且 同 时 记 录 下 黑 体 温 度 ( 或 者 水 温, 用 水 温 计 测 量 ) 因 为 红 外 仪 器 的 信 号 与 仪 器 自 身 的 温 度 有 关, 因 此 理 想 情 况 下 定 标 应 该 在 不 同 的 环 境 温 度 下 多 做 几 次 可 以 在 有 空 调 的 房 间 内, 把 室 温 控 制 在 不 同 的 温 度, 待 室 温 稳 定 后 多 做 几 次 定 标 实 验

三 红 外 同 步 测 量 注 意 事 项 ( 一 ) 同 步 地 面 温 度 测 量 a) 测 量 时 间 要 与 卫 星 或 飞 机 过 境 严 格 同 步, 最 好 在 过 境 前 后 五 分 钟 内 测 量 ; b) 同 步 优 先 级 最 高 的 是 用 辐 射 计 做 冠 层 平 均 温 度 测 量, 其 次 是 用 热 像 仪 做 温 度 分 布 的 测 量, 最 后 是 用 辐 射 计 做 组 分 温 度 的 测 量, 在 卫 星 过 境 前 后 根 据 同 步 的 优 先 级 来 安 排 测 量 顺 序 ; ( 二 ) 热 像 仪 观 测 注 意 事 项 a) 使 用 热 像 仪 时 装 入 电 池 和 闪 存 卡, 一 天 测 量 完 成 后 注 意 导 出 数 据 和 给 电 池 充 电 ; 仪 器 的 液 晶 屏 可 拆 下 来, 但 比 较 紧, 不 要 反 复 拆 卸 ; 仪 器 在 使 用 过 程 中 有 啪 啪 声 是 因 为 在 自 动 调 节 光 栅, 为 正 常 现 象, 按 A 键 也 可 触 发 调 节 光 栅 ; 因 热 像 仪 比 较 沉 重, 操 作 时 使 用 S 键 冻 结 图 像 之 后 在 保 存, 会 比 较 方 便 ; 操 作 杆 用 于 选 择 菜 单 ;C 键 用 于 取 消 选 单 ; b) 热 像 仪 需 要 用 手 动 调 焦, 操 作 难 度 较 大, 特 别 是 目 标 离 像 机 太 近 是 不 易 调 焦, 一 般 应 保 持 0.5 米 以 上 的 距 离 拍 照 ; c) 用 热 像 仪 测 量 时 最 好 每 次 在 获 取 热 红 外 图 像 之 后, 切 换 到 可 见 光 图 像, 并 保 存 一 个 可 见 光 图 像, 两 次 图 像 对 准 相 同 的 目 标 ; 为 了 提 高 效 率, 也 可 用 普 通 数 码 相 机 拍 照 ; d) 红 外 仪 器 应 避 免 长 期 被 太 阳 直 射, 如 果 仪 器 温 度 太 高, 测 量 结 果 就 不 可 靠 ; ( 三 ) 辐 射 温 度 计 观 测 注 意 事 项 a) 辐 射 温 度 计 的 温 度 最 好 与 目 标 地 物 温 度 相 当, 因 此 测 量 之 前 可 以 让 辐 射 温 度 计 置 于 测 量 环 境 中 几 分 钟 ; b) 需 要 了 解 辐 射 温 度 计 内 部 设 定 的 目 标 发 射 率, 最 好 统 一 将 发 射 率 设 为 1, 并 且 记 录 下 来 ; c) 辐 射 温 度 计 的 积 分 时 间 一 般 为 2-3 秒 钟, 辐 射 温 度 计 稳 定 时 数 字 为 最 佳 测 量 数 值 ; 3.4 热 电 偶 测 量 观 测 注 意 事 项 用 热 电 偶 测 量 地 表 温 度 时, 需 根 据 热 电 偶 的 金 属 片 形 状 选 择 不 同 的 接 触 方 式 : 若 为 片 状, 则 直 接 将 其 与 地 表 接 触, 并 用 身 体 挡 住 太 阳 直 射 光, 迅 速 获 取 测 量 温 度 ;

若 为 针 状, 则 将 感 应 探 头 慢 慢 地 插 入 地 表, 插 入 深 度 与 感 应 探 头 末 端 相 当, 一 般 不 超 过 5mm, 并 用 身 体 挡 住 太 阳 直 射 光, 迅 速 获 取 测 量 温 度 ; ( 四 ) 记 录 a) 为 了 保 证 b) 需 要 记 录 测 量 使 用 的 仪 器 编 号 ; c) 用 热 像 仪 测 量 时, 记 录 每 次 测 量 的 热 图 像 文 件 名 或 编 号, 其 对 应 的 可 见 光 照 片 号 ; 每 一 批 测 量 需 记 录 测 量 开 始 和 结 束 的 时 间, 当 时 的 天 气 状 况 气 温 风 速 等 d) 用 辐 射 温 度 计 测 量 时, 记 录 每 次 测 量 的 数 值 ; 每 一 批 测 量 需 记 录 测 量 开 始 和 结 束 的 时 间, 当 时 的 天 气 状 况 气 温 风 速 等 四 不 同 类 型 目 标 的 温 度 测 量 项 目 和 要 求 ( 一 ) 低 矮 的 农 作 物 测 量 需 要 : 测 量 人 员 2-3 人 ( 如 果 有 热 像 仪 就 3 人 ) 1. 热 像 仪 测 量 项 目 : 垂 直 观 测 的 图 像 : 要 求 将 热 像 仪 举 平 与 肩 同 高, 镜 头 向 下 垂 直, 与 冠 层 顶 距 离 大 于 0.5 米 ( 必 要 时 使 用 梯 子 ), 获 取 热 红 外 图 像 和 可 见 光 照 片, 可 有 意 的 选 择 对 准 植 株 上 方 和 株 间 等 典 型 目 标, 做 3 个 重 复 以 上 逆 光 方 向 观 测 的 图 像 : 要 求 将 热 像 仪 抱 于 胸 前, 镜 头 与 地 面 成 45 度 角, 观 测 人 员 面 朝 太 阳, 获 取 热 红 外 图 像 和 可 见 光 照 片 这 时 候 视 场 中 的 阴 影 目 标 应 该 比 较 多 顺 光 方 向 观 测 的 图 像 : 要 求 将 热 像 仪 抱 于 胸 前, 镜 头 与 地 面 成 45 度 角, 观 测 人 员 背 朝 太 阳, 获 取 热 红 外 图 像 和 可 见 光 照 片 这 时 候 视 场 中 的 光 照 目 标 应 该 比 较 多, 测 量 时 要 注 意 避 开 观 测 人 员 自 己 的 影 子 2. 辐 射 温 度 计 测 量 项 目 : 冠 层 平 均 温 度 : 观 测 人 员 手 持 辐 射 温 度 计 举 平 与 肩 同 高, 镜 头 向 下 垂 直 测 量, 读 取 观 测 值 记 录 在 纸 上 然 后 移 动 一 段 距 离 后 再 次 测 量 并 记 录, 知 道 获 取 具 有 统 计 意 义 的 一 批 观 测 值 为 止 一 般 至 少 重 复 20 次 以 上, 采 样 点 的 空 间 分 布 应 能 代 表 这 一 块 样 地 组 分 温 度 观 测 : 测 量 光 照 叶 片 阴 影 叶 片 光 照 土 壤 阴 影 土 壤 这 4 个 组 分

应 选 择 面 积 较 大 的 组 分, 仪 器 镜 头 垂 直 于 目 标 表 面, 测 量 距 离 不 要 太 远, 以 保 证 被 测 量 组 分 充 满 仪 器 视 场 每 种 组 分 重 复 测 量 值 20 次 以 上 注 意 不 要 测 到 观 测 人 员 自 己 的 影 子 3. 配 套 的 测 量 : 用 普 通 温 度 计 ( 水 银 温 度 计 或 电 偶 式 温 度 计 ) 测 量 气 温, 应 避 免 温 度 及 被 太 阳 直 射 测 量 风 速, 或 者 至 少 估 算 当 时 的 风 力 级 别 如 果 有 条 件, 用 针 式 电 偶 式 温 度 计 分 别 测 量 光 照 和 阴 影 土 壤 表 层 1 厘 米 的 温 度 ; 用 薄 片 式 电 偶 式 温 度 计 分 别 测 量 光 照 和 阴 影 叶 片 表 面 的 温 度 ( 二 ) 高 的 农 作 物 ( 如 1.5 米 以 上 的 玉 米 ) 测 量 需 要 :2 米 梯 子, 测 量 人 员 2-3 人 1. 热 像 仪 测 量 项 目 : 垂 直 观 测 的 图 像 : 登 上 梯 子, 将 热 像 仪 举 平, 高 于 冠 层 顶 0.5 米, 镜 头 向 下 垂 直, 获 取 热 红 外 图 像 和 可 见 光 照 片, 可 有 意 的 选 择 对 准 植 株 上 方 和 株 间 等 典 型 目 标, 做 3 个 重 复 以 上 顺 光 方 方 向 观 测 的 图 像 : 登 上 梯 子, 将 热 像 仪 举 得 高 于 冠 层, 热 像 仪 镜 头 与 地 面 成 45 度 角, 观 测 人 员 面 朝 太 阳, 获 取 热 红 外 图 像 和 可 见 光 照 片 这 时 候 视 场 中 的 阴 影 目 标 应 该 比 较 多 逆 光 方 向 观 测 的 图 像 : 登 上 梯 子, 将 热 像 仪 举 得 高 于 冠 层, 热 像 仪 镜 头 与 地 面 成 45 度 角, 观 测 人 员 背 朝 太 阳, 获 取 热 红 外 图 像 和 可 见 光 照 片 这 时 候 视 场 中 的 光 照 目 标 应 该 比 较 多, 测 量 时 要 注 意 避 开 观 测 人 员 自 己 的 影 子 冠 层 内 部 图 像 : 在 冠 层 内 拍 摄 中 层 叶 片 茎 果 实 土 壤 等 典 型 组 分 的 热 图 像, 拍 摄 目 标 数 量 不 作 具 体 要 求, 力 求 有 代 表 性, 一 般 拍 摄 数 量 控 制 在 10 张 以 内 2. 辐 射 温 度 计 测 量 项 目 : 冠 层 平 均 温 度 : 登 上 梯 子, 观 测 人 员 手 持 辐 射 温 度 计 举 平 与 肩 同 高, 镜 头 向 下 垂 直 测 量, 读 取 观 测 值 记 录 在 纸 上 在 同 一 梯 子 上 尽 量 多 测 几 次 (5 次 ), 然 后 移 动 梯 子 测 量, 一 块 样 地 至 少 移 动 梯 子 5 次 为 保 证 测 量 速 度, 要 求 测 量 冠 层 平 均 温 度 时 不 作 其 它 ( 比 如 组 分 温 度 ) 测 量 组 分 温 度 观 测 : 测 量 顶 层 向 光 方 向 顶 层 逆 光 方 向 中 层 顺 光 方 向 中 层 逆 光 方 向 底 层, 下 垫 面 这 6 种 组 分 测 量 顶 层 时 需 要 登 上 梯 子, 将 辐 射 计 举 得 高

于 冠 层, 辐 射 计 镜 头 与 地 面 成 45 度 角, 分 别 测 量 顺 光 和 逆 光 方 向 的 辐 射 温 度, 注 意 不 要 测 到 观 测 人 员 自 己 的 影 子 测 量 中 层 时, 选 择 作 物 叶 片 最 集 中 的 高 度, 辐 射 计 镜 头 水 平, 分 别 测 量 顺 光 和 逆 光 方 向 的 辐 射 温 度 测 量 底 层 时, 选 择 冠 层 靠 底 部 1/3 高 度, 辐 射 计 镜 头 水 平, 分 别 测 量 顺 光 和 逆 光 方 向 的 辐 射 温 度 测 量 下 垫 面 ( 土 壤 或 杂 草 ) 温 度 时, 辐 射 计 垂 直 测 量, 距 下 垫 面 0.5 米 以 上 如 果 冠 层 较 稀 疏, 光 照 下 垫 面 较 多, 可 分 别 测 量 光 照 下 垫 面 和 阴 影 下 垫 面 的 辐 射 温 度, 否 则 只 测 量 阴 影 下 垫 面 的 辐 射 温 度 每 种 组 分 重 复 测 量 值 20 次 以 上, 期 间 应 移 动 梯 子 2 次 以 上 3. 配 套 的 测 量 : 用 普 通 温 度 计 ( 水 银 温 度 计 或 电 偶 式 温 度 计 ) 测 量 冠 层 顶 气 温 和 冠 层 底 气 温, 应 避 免 温 度 及 被 太 阳 直 射 测 量 风 速, 或 者 至 少 估 算 当 时 的 风 力 级 别 如 果 有 条 件, 用 针 式 电 偶 式 温 度 计 分 别 测 量 光 照 和 阴 影 土 壤 表 层 1 厘 米 的 温 度 ; 用 薄 片 式 电 偶 式 温 度 计 分 别 测 量 顶 层 光 照 叶 片 顶 层 阴 影 叶 片 ( 穗 ) 中 层 叶 片 中 层 茎 秆 的 温 度 ( 三 ) 草 地 和 荒 漠 植 被 ( 其 特 点 是 叶 片 很 小 或 者 覆 盖 率 低 ) 测 量 需 要 : 测 量 人 员 1-2 人 1. 热 像 仪 测 量 项 目 : 垂 直 观 测 图 像 : 要 求 将 热 像 仪 举 平, 高 于 冠 层 顶 0.5 米, 镜 头 向 下 垂 直, 获 取 热 红 外 图 像 和 可 见 光 照 片 可 选 择 多 种 典 型 目 标, 每 种 目 标 做 3 个 重 复 以 上 逆 光 方 向 观 测 的 图 像 : 要 求 将 热 像 仪 抱 于 胸 前, 镜 头 与 地 面 成 45 度 角, 观 测 人 员 面 朝 太 阳, 获 取 热 红 外 图 像 和 可 见 光 照 片 这 时 候 视 场 中 的 阴 影 目 标 应 该 比 较 多 做 3 个 重 复 以 上 顺 光 方 向 观 测 的 图 像 : 要 求 将 热 像 仪 抱 于 胸 前, 镜 头 与 地 面 成 45 度 角, 观 测 人 员 背 朝 太 阳, 获 取 热 红 外 图 像 和 可 见 光 照 片 这 时 候 视 场 中 的 光 照 目 标 应 该 比 较 多, 测 量 时 要 注 意 避 开 观 测 人 员 自 己 的 影 子, 做 3 个 重 复 以 上 2. 辐 射 温 度 计 测 量 项 目 : 冠 层 平 均 温 度 : 观 测 人 员 手 持 辐 射 温 度 计 举 平, 高 与 冠 层 顶 0.5 米 与 肩 同 高, 读 取 观 测 值 记 录 在 纸 上 然 后 移 动 一 段 距 离 后 再 次 测 量 并 记 录, 知 道 获 取 具 有 统 计 意 义 的 一 批 观 测 值 为 止 一 般 至 少 重 复 20 次 以 上, 采 样 点 的 空 间 分 布 应 能

代 表 这 一 块 样 地 逆 光 方 向 的 平 均 温 度 : 观 测 人 员 面 朝 太 阳, 手 持 辐 射 温 度 计, 镜 头 与 地 面 成 45 度 角, 测 量 辐 射 温 度 这 时 候 视 场 中 的 阴 影 目 标 应 该 比 较 多 一 般 至 少 重 复 20 次 以 上 顺 光 方 向 的 平 均 温 度 : 观 测 人 员 背 朝 太 阳, 手 持 辐 射 温 度 计, 镜 头 与 地 面 成 45 度 角, 测 量 辐 射 温 度 这 时 候 视 场 中 的 光 照 目 标 应 该 比 较 多, 测 量 时 要 注 意 避 开 观 测 人 员 自 己 的 影 子 一 般 至 少 重 复 20 次 以 上 组 分 温 度 观 测 : 无 3. 配 套 的 测 量 : 用 普 通 温 度 计 ( 水 银 温 度 计 或 电 偶 式 温 度 计 ) 测 量 气 温, 应 避 免 温 度 计 被 太 阳 直 射 测 量 风 速, 或 者 至 少 估 算 当 时 的 风 力 级 别 用 针 式 电 偶 式 温 度 计 测 量 土 壤 表 层 1 厘 米 的 温 度, 要 求 随 机 取 点 ( 光 照 和 阴 影 土 壤 都 有 可 能 被 取 上 )10 次 ( 四 ) 森 林 测 量 需 要 : 测 量 人 员 1-2 人 1. 热 像 仪 测 量 项 目 : 森 林 下 垫 面 : 测 量 目 标 包 括 林 下 的 苔 藓 或 草 地, 以 及 林 间 的 草 地 灌 木 等 要 求 将 热 像 仪 举 平, 高 于 目 标 物 0.5 米, 镜 头 向 下 垂 直, 获 取 热 红 外 图 像 和 可 见 光 照 片 可 选 择 多 种 典 型 目 标, 每 种 目 标 做 3 个 重 复 以 上 树 冠 光 照 面 : 观 测 人 员 背 朝 太 阳, 从 远 处 获 取 树 冠 光 照 面 的 热 红 外 图 像 和 可 见 光 照 片 一 幅 图 像 中 包 括 数 个 树 冠, 做 3 个 重 复 以 上 树 冠 阴 影 面 : 观 测 人 员 面 朝 太 阳, 从 远 处 获 取 树 冠 阴 影 面 的 热 红 外 图 像 和 可 见 光 照 片 一 幅 图 像 中 包 括 数 个 树 冠, 做 3 个 重 复 以 上 树 冠 光 照 面 的 枝 叶 : 观 测 人 员 背 朝 太 阳, 从 近 处 获 取 树 冠 光 照 面 的 热 红 外 图 像 和 可 见 光 照 片 一 幅 图 像 中 仅 包 含 树 冠 上 的 部 分 枝 叶 做 3 个 重 复 以 上 树 冠 阴 影 面 的 枝 叶 : 观 测 人 员 面 朝 太 阳, 从 近 处 获 取 树 冠 阴 影 面 的 热 红 外 图 像 和 可 见 光 照 片 一 幅 图 像 中 仅 包 含 树 冠 上 的 部 分 枝 叶 做 3 个 重 复 以 上 2. 辐 射 温 度 计 测 量 项 目 : 树 荫 下 的 下 垫 面 平 均 温 度 : 观 测 人 员 在 林 下, 手 持 辐 射 温 度 计 举 平, 高 于 目 标 物 0.5 米, 镜 头 向 下 垂 直 测 量, 读 取 观 测 值 记 录 在 纸 上 然 后 移 动 一 段 距 离 后

再 次 测 量 并 记 录, 知 道 获 取 具 有 统 计 意 义 的 一 批 观 测 值 为 止 一 般 至 少 重 复 20 次 以 上, 采 样 点 的 空 间 分 布 应 能 代 表 这 一 块 林 地 林 间 受 光 照 的 下 垫 面 平 均 温 度 : 观 测 人 员 在 林 间 空 地, 其 余 操 作 过 程 同 上 树 冠 光 照 面 平 均 温 度 : 观 测 人 员 背 朝 太 阳, 从 较 远 处 测 量 树 冠 光 照 面 的 辐 射 温 度 需 要 选 择 浓 密 树 冠, 尤 其 是 从 下 往 上 测 量 时, 树 冠 不 能 透 光 一 般 至 少 重 复 20 次 以 上 树 冠 阴 影 面 平 均 温 度 : 观 测 人 员 面 朝 太 阳, 从 较 远 处 测 量 树 冠 阴 影 面 的 辐 射 温 度 需 要 选 择 浓 密 树 冠, 尤 其 是 从 下 往 上 测 量 时, 树 冠 不 能 透 光 一 般 至 少 重 复 20 次 以 上 3. 配 套 的 测 量 : 用 普 通 温 度 计 ( 水 银 温 度 计 或 电 偶 式 温 度 计 ) 测 量 林 下 气 温 至 少 估 算 当 时 的 风 力 级 别 用 针 式 电 偶 式 温 度 计 测 量 林 下 和 林 间 土 壤 表 层 1 厘 米 的 温 度, 要 求 随 机 取 点 ( 光 照 和 阴 影 土 壤 都 有 可 能 被 取 上 )10 次 五 红 外 同 步 测 量 样 方 布 设 要 求 红 外 温 度 同 步 测 定 包 括 航 空 同 步 和 卫 星 同 步, 由 于 两 种 同 步 方 式 尺 度 不 同, 所 以 需 要 布 设 的 样 方 大 小 采 样 方 案 等 都 有 所 不 同 具 体 布 设 规 范 如 下 所 示 : ( 一 ) 航 空 遥 感 地 面 温 度 同 步 观 测 规 范 1 均 匀 地 表, 面 积 :12 米 12 米 选 择 高 中 低 地 表 温 度 的 三 块 样 地 高 地 表 温 度 选 择 在 临 泽 站 篮 球 场 ; 中 地 表 温 度 选 择 在 临 泽 站 或 草 地 站 ( 注 : 实 地 考 察 后 确 定 ); 低 地 表 温 度 选 择 在 大 范 围 的 水 面 ( 注 : 由 传 感 器 的 地 面 定 标 组 完 成 水 面 温 度 的 观 测 ) 样 地 四 角 做 明 显 标 记, 并 利 用 GPS 准 确 定 位, 同 时 定 位 样 地 中 心 位 置 设 置 采 样 方 案, 如 下 图 所 示

进 行 地 表 温 度 同 步 观 测 的 演 练, 均 匀 地 在 样 地 内 测 量 12-20 个 点, 准 确 记 录 观 测 一 次 所 用 的 时 间 t, 并 满 足 t < 3 分 钟 飞 机 过 境 前 t 分 钟, 开 始 进 行 各 点 的 观 测 一 人 进 入 样 地 内 利 用 红 外 测 温 仪 观 测 并 读 数, 另 一 人 在 样 地 外 记 录 飞 机 过 境 后 t 分 钟, 开 始 新 一 轮 的 观 测, 记 录 数 据 取 2 次 观 测 的 平 均 值 作 为 准 实 时 同 步 观 测 数 据 2 非 均 匀 地 表, 面 积 48 米 48 米 选 择 样 地 后, 对 整 个 区 域 平 均 划 分, 这 样 共 设 置 9 个 16m 16m 大 小 的 子 区 域, 然 后 在 每 个 子 区 域 内 再 设 置 4 个 采 样 单 元, 采 样 单 元 大 小 为 2m 2m 的 方 形 区 域, 在 采 样 单 元 内 再 选 择 具 体 的 测 量 点 经 过 这 样 的 层 层 划 分, 最 后 取 所 有 观 测 数 据 的 平 均 值 作 为 整 个 区 域 内 该 地 表 参 数 的 值 子 区 域 内 采 样 单 元 的 选 择 需 要 遵 循 如 下 几 点 规 则 : a) 对 子 区 域 内 的 地 物 类 型 进 行 划 分, 保 证 每 种 地 物 都 设 置 了 采 样 单 元 ; b) 采 样 单 元 的 位 置 尽 量 远 离 整 个 区 域 的 边 界 点, 因 为 遥 感 数 据 的 几 何 校 正 及 地 表 的 GPS 定 位 都 会 有 一 定 的 误 差 ; c) 采 样 单 元 的 位 置 应 尽 量 接 近 道 路, 方 便 观 测 ; d) 位 于 整 个 区 域 中 心 位 置 的 子 区 域, 其 内 的 采 样 单 元 数 应 适 量 增 加, 如 5~7 个, 以 增 强 像 元 中 心 位 置 的 影 响 设 置 采 样 方 案, 如 下 图 所 示, 图 中 所 绘 的 虚 线 即 为 观 测 路 线, 沿 线 在 卫 星 过 境 时 刻 按 等 间 隔 距 离 对 地 表 进 行 观 测 ( 二 ) 星 载 热 红 外 遥 感 数 据 测 量 规 范 所 需 仪 器

辐 射 温 度 计 电 偶 式 温 度 计 热 像 仪 样 地 的 选 择 所 选 场 地 应 该 满 足 : 地 势 起 伏 很 小, 地 物 单 一, 地 表 覆 盖 均 匀 ; 有 足 够 大 的 面 积, 一 般 说 来, 其 面 积 应 大 于 3~4 个 像 元 3~4 个 像 元 ; 在 检 验 场 内, 地 表 的 比 辐 射 率 和 表 面 温 度 变 化 不 大, 分 布 均 匀 性 好 沙 漠 和 湖 面 都 可 以 作 为 亮 温 的 检 验 场 地 常 见 热 红 外 波 段 遥 感 数 据 的 空 间 分 辩 率 为 :MODIS(1100m) TM(120 m),etm (60 m),aster(90 m) 测 点 分 布 在 实 地 测 量 时 选 取 测 点 周 围 均 匀 分 布 的 四 点 和 中 心 点, 以 其 均 值 作 为 该 测 点 的 值 地 面 同 步 观 测 内 容 冠 层 温 度 土 壤 温 度 (1cm) 组 分 温 度 ( 如 果 有 条 件 ) 观 测 方 法 在 卫 星 过 境 时 刻 用 红 外 温 度 计 测 量 冠 层 平 均 温 度, 用 针 式 电 偶 式 温 度 计 分 别 测 量 光 照 和 阴 影 土 壤 表 层 1 厘 米 的 温 度, 用 热 像 仪 测 量 冠 层 组 分 温 度 对 于 不 同 地 物 类 型 ( 低 矮 的 农 作 物 高 的 农 作 物 草 地 和 荒 漠 植 被 森 林 ) 的 测 量 方 法 参 照 不 同 类 型 目 标 的 测 量 项 目 和 要 求 测 量 时 间 要 求 应 该 在 卫 星 过 境 前 后 10 分 钟 内 完 成 测 量 因 此, 正 式 测 量 前 一 定 要 演 练 熟 悉 可 用 自 动 连 续 纪 录 的 辐 射 温 度 计 测 量 卫 星 过 境 前 后 半 小 时 内 的 地 表 平 均 温 度 变 化 情 况 六 红 外 波 谱 和 比 辐 射 率 测 量 项 目 和 要 求 ( 一 ) 中 科 院 地 理 所 自 制 比 辐 射 率 观 测 规 范 仪 器 要 求 : 便 携 式 比 辐 射 率 测 定 仪, 红 外 温 度 计 及 其 数 据 传 输 线, 笔 记 本 电 脑 软 件 要 求 : 自 编 的 比 辐 射 率 红 外 温 度 计 采 集 程 序 ( 注 : 也 可 以 采 用 人 工 读 数 的 方 法 ) 注 意 事 项 : 观 测 时 手 不 要 接 触 仪 器 主 体 腔 内 的 镀 金 板 主 体 腔 底 镜 和 主 体 腔 盖 板 ; 观 测 结 束 后 要 将 主 体 腔 底 镜 和 主 体 腔 盖 板 用 软 布 包 好 放 入 仪 器 箱 内 观 测 时 间 : 测 定 时 间 尽 量 选 择 在 日 出 之 前 或 太 阳 落 山 后 测 定 ; 白 天 测 定 则 必 须 对 目 标 物 进 行 日 光 遮 挡 15 分 钟 以 上, 待 目 标 物 达 到 辐 射 平 衡 后 测 定 观 测 步 骤 :

a) 选 择 观 测 目 标, 一 般 为 裸 地 或 低 矮 的 植 被 覆 盖 地 表 b) 将 比 辐 射 率 测 定 平 板 和 带 有 底 镜 的 主 体 腔 置 于 被 测 点 ; 观 测 方 向 要 求 主 体 腔 孔 所 对 天 空 无 云 无 太 阳 ; 在 45 度 主 体 腔 的 观 测 孔 置 入 红 外 测 温 仪 c) 冷 环 境 的 观 测 : 通 过 计 算 机 控 制 连 续 读 取 8 组 数 据, 每 组 数 据 4 个 温 度 读 数 ( 注 : 采 用 人 工 读 数 方 式 至 少 读 取 4 个 温 度 读 数 ) d) 热 环 境 的 观 测 : 迅 速 将 主 体 腔 盖 板 盖 上, 通 过 计 算 机 控 制 连 续 读 取 8 组 数 据, 每 组 数 据 4 个 温 度 读 数 ( 注 : 采 用 人 工 读 数 方 式 至 少 读 取 4 个 温 度 读 数 ) e) 热 目 标 的 观 测 : 迅 速 将 主 体 腔 底 镜 拿 开, 通 过 计 算 机 控 制 连 续 读 取 8 组 数 据, 每 组 数 据 4 个 温 度 读 数 ( 注 : 采 用 人 工 读 数 方 式 至 少 读 取 4 个 温 度 读 数 ) f) 冷 目 标 的 观 测 : 迅 速 将 主 体 腔 盖 板 拿 开, 通 过 计 算 机 控 制 连 续 读 取 8 组 数 据, 每 组 数 据 4 个 温 度 读 数 ( 注 : 采 用 人 工 读 数 方 式 至 少 读 取 4 个 温 度 读 数 ) g) 可 进 行 重 复 观 测, 避 免 一 次 观 测 的 误 差 ( 二 ) 便 携 式 傅 里 叶 变 换 红 外 光 谱 仪 102F 观 测 规 范 仪 器 要 求 :102F 红 外 光 谱 仪 液 氮 石 英 金 板 观 测 时 间 : 晴 空 条 件, 太 阳 直 射 照 射 操 作 步 骤 : 1) 建 立 工 作 目 录 2) 启 动 批 处 理 软 件 3) 设 置 工 作 路 径 4) 设 置 温 度 : 选 择 Instrument--Temperatures, 设 置 温 度 5) 观 测 金 板 ( 获 得 实 时 的 下 行 辐 射 数 据 ) 6) 进 入 Process--Math, 根 据 观 测 目 标 确 定 需 保 存 文 件 7) 进 入 Process--Calibrate Instrument 进 行 黑 体 观 测 ( 一 般 选 择 Acquire BB Data and Calibrate) 分 别 观 测 冷 暖 黑 体, 在 菜 单 里 选 定 须 观 测 的 黑 体 (CBB 或 WBB), 等 黑 体 温 度 稳 定 ( 即 所 设 置 温 度 与 所 显 示 温 度 基 本 一 致 ), 选 择 acquire, 此 时 仪 器 会 对 黑 体 进 行 采 样 观 测, 并 显 示 结 果 8) 观 测 目 标 地 物 9) 每 次 观 测 新 样 品 都 应 重 新 测 量 以 上 四 项, 如 果 时 间 间 隔 很 短, 可 认 为 仪 器 响 应

基 本 不 变 化, 则 可 省 略 黑 体 观 测, 借 用 上 一 次 观 测 数 据 10) 所 有 观 测 完 成 后, 退 出 软 件, 返 回 到 DOS 界 面, 把 文 件 复 制 到 软 盘 里, 方 便 后 续 处 理 观 测 注 意 事 项 : 1) 测 量 尽 量 在 空 旷 的 地 区 进 行, 无 风 时 测 量, 减 少 周 围 环 境 辐 射 的 影 响 2) 每 次 采 样 测 量 时, 仪 器 都 留 有 时 间 使 观 测 人 员 远 离 仪 器, 等 听 到 测 量 完 成 的 声 音 指 令 后 再 继 续 操 作 3) 加 满 液 氮, 仪 器 打 开 后 需 要 预 热 一 定 时 间, 让 仪 器 的 自 身 温 度 稳 定 4) 当 环 境 温 度 和 仪 器 温 度 的 差 别 达 到 5 度 以 上, 仪 器 便 会 报 警, 此 时 应 停 止 观 测, 回 到 菜 单, 重 新 设 置 温 度 ; 若 持 续 报 警, 建 议 关 闭 黑 体, 保 机 ( 因 为 打 开 黑 体 会 使 仪 器 温 度 升 高 ) 5) 当 环 境 的 温 度 变 化 很 快 时, 要 适 时 重 新 设 置 黑 体 的 温 度, 再 对 其 观 测 6) 记 录 要 详 尽, 包 括 实 测 温 度, 黑 体 设 置 温 度 和 金 板 温 度, 以 及 文 件 命 名 规 则 等 ; 7) 保 护 仪 器, 保 证 机 箱 平 稳 置 于 三 脚 架 上 ; 保 护 目 镜 不 受 灰 尘 等 破 坏 ; 保 护 金 板, 避 免 触 摸