[發明專利]一種土壤與植被混合光譜測量方法及模擬系統

有效

• 申請號: 201310468109.3
• 申請日: 2013-10-09
• 公開（公告）號: CN103499529A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 秦其明;孟慶野
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所(普通合伙) 11200
• 代理人: 余長江

1.一種土壤與植被混合光譜測量方法，其步驟為：

1）選取待測類型的土壤和植被樣本，分別將其分割為若干小塊；

2）設置一觀測區，作為模擬遙感影像中的一個像元；

3）利用地物光譜儀對放置于該觀測區中的參考板進行測量，得到參考板的DN值；

4）按照設定的土壤植被比例，將分割的小塊樣本排列在該觀測區內；然后采用該地物光譜儀對該觀測區進行觀測，獲取當前土壤植被比例對應的混合像元光譜DN值；其中，所述混合像元光譜DN值包括純土壤的DN值和純植被的DN值；

5）根據參考板的DN值和混合像元光譜DN值計算不同土壤植被比例下，觀測區的實際反射率R_{目標反射率}；

6）利用觀測區的實際反射率R_{目標反射率}驗證或改進所建的光譜混合模型，然后利用最終確定的光譜混合模型計算不同土壤植被混合比例的光譜。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述光譜混合模型為：R=Rc+Rs=p*λf+ps*p*λf*(1–λf+p*λf)/(1–ps*p*λf)+ps*(1–λf)；其中p=R1/(1+R1*R0)，ps=R0，Rc表示植被冠層上表面的實際反射率，Rs表示土壤的實際反射率，p表示土壤植被混合的像元中冠層的反射率，ps表示混合像元中土壤的反射率，λf表示植被在土壤植被混合的像元中所占組分比例即植被覆蓋率；R1表示純植被像元光譜的實際反射率值，R0表示純土壤像元光譜的實際反射率值。

3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于所述觀測區的實際反射率R計算公式為：R_{目標反射率}=DN_目標/DN_參考板*R_{參考板反射率}；其中，DN_目標為混合像元光譜DN值，DN_參考板為所述參考板的DN值，R_{參考板反射率}為所述參考板的反射率值。

4.如權利要求3所述的方法，其特征在于所述土壤植被比例的計算方法為：λ_n=S_n/S，其中，λ_n代表第n種組分所占的比例，S_n代表地物光譜儀視場中第n種組分的面積，S代表地物光譜儀視場總面積。

5.如權利要求1所述的方法，其特征在于如果觀測區的實際反射率R_{目標反射率}與所述混合模型計算的對應土壤植被混合比例的反射率不一致，則改變所述觀測區內的土壤植被混合比例，重復步驟3）至步驟5），得到一組新的光譜反射率值來改進光譜混合模型。

6.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述觀測區為正方形區域；所述地物光譜儀的圓形視場區域與所述正方形區域相切。

7.如權利要求1或6所述的方法，其特征在于所述地物光譜儀的探頭距離所述觀測區的高度為h：h=r/tan(θ/2)，其中r為所述地物光譜儀視場的圓圈半徑，θ為地物光譜儀的視場角。

8.一種土壤與植被混合光譜測量模擬系統，其特征在于包括一地物光譜儀、一觀測區和一計算機處理單元；其中，所述地物光譜儀用于對觀測區內的土壤植被混合樣本和參考板的DN值進行觀測，得到參考板的DN值和混合像元光譜DN值；所述地物光譜儀通過數據線與所述計算機處理單元連接；所述計算機處理單元用于根據參考板的DN值和混合像元光譜DN值計算不同土壤植被比例時，觀測區的實際反射率R_{目標反射率}；并利用觀測區的實際反射率R_{目標反射率}驗證或改進所建的光譜混合模型。

9.如權利要求8所述的系統，其特征在于所述光譜混合模型為：

R=Rc+Rs=p*λf+ps*p*λf*(1–λf+p*λf)/(1–ps*p*λf)+ps*(1–λf)；其中p=R1/(1+R1*R0)，ps=R0，Rc表示植被冠層上表面的實際反射率，Rs表示土壤的實際反射率，p表示土壤植被混合的像元中冠層的反射率，ps表示混合像元中土壤的反射率，λf表示植被在土壤植被混合的像元中所占組分比例即植被覆蓋率；R1表示純植被像元光譜的實際反射率值，R0表示純土壤像元光譜的實際反射率值。

10.如權利要求8或9所述的系統，其特征在于所述地物光譜儀的探頭距離所述觀測區的高度為h：h=r/tan(θ/2)，其中r為所述地物光譜儀視場的圓圈半徑，θ為地物光譜儀的視場角。