1 中国农业大学水利与土木工程学院, 北京 100083
2 中国农业大学工学院, 北京 100083
以大型喷灌机为平台的近地遥感技术可有效观测作物的生长状态, 对田间生产管理和作物水肥需求特性等研究具有十分重要的意义。 由于在遥感观测过程中, 作物冠层具有二向反射特性, 因此不同观测方式会影响遥感观测结果。 通过自行搭建的近地遥感系统模拟大型喷灌机平台的实地观测条件, 使用双通道光谱传感器获取小麦与玉米冠层的光谱反射率信息, 引入变异系数CV对由冠层二向反射特性引起的信息数据变幅进行量化, 并采用影响因素权重W分析各观测参数对数据变幅的影响程度。 通过获取2019年冬小麦返青期至灌浆期、 夏玉米V7—V14生育期的冠层近红外波段(810 nm)和红光波段(650 nm)的反射率数据, 分析多种观测因素对比值植被指数(RVI)数据和植被归一化指数(NDVI)数据的影响。 结果表明, 观测高度(0.5~2.5 m)、 观测频率(2~60次·min-1)和移动速度(0~4 m·min-1)与观测结果无显著相关关系(p>0.05), 观测时刻(8:00—18:00)、 观测天顶角(-60°~60°)和观测方位角(0°~180°)与观测结果相关关系极为显著(p<0.01); 小麦和玉米的冠层RVI、 NDVI数据获取结果主要取决于冠层覆盖程度, 在相同叶面积指数(LAI)情况下观测结果也会因观测时刻、 观测方位角和观测天顶角的差异而受到不同程度的影响; 冠层光谱反射率信息二向反射特性明显, 小麦冠层RVI和NDVI变异系数分别为15%~50%和2%~50%, 玉米冠层RVI和NDVI变异系数分别为10%~33%和18%~39%; 进行观测时, 应尽量选择在太阳天顶角较稳定的12:00—14:00时段, 并尽量缩短观测时长, 还应选择固定的观测角度, 注意阴影效应与热点效应的影响; 此外, 在小麦返青至拔节期、 抽穗至扬花期获取RVI和NDVI时, 还应分别注意观测天顶角、 观测时刻对测量精度的干扰。 研究结果可为快速获取高精度的小麦、 玉米冠层光谱反射率数据提供技术支撑。
冠层光谱反射率 近地遥感 二向反射特性 Canopy spectral reflectance measurement Ground-based remote sensing RVI NDVI Bidirectional reflection RVI NDVI 光谱学与光谱分析
2021, 41(8): 2578
1 中国科学院光电技术研究所自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
为克服光腔衰荡高反射率测量过程中初始腔和测试腔结构转换导致的腔参数相对失调,提升调腔效率,提出一种基于衰荡腔透射光斑形态监测的调腔方法。以衰荡腔透射光斑外接矩形宽高比及光斑与其外接矩形面积的比率作为调腔依据,抑制腔参数失调导致的高阶横模激发,使初始腔和测试腔透射光斑均保持在基横模状态。实验结果显示:以宽高比和面积比作为调腔依据,不仅能够分辨不同的光斑模式,同时能有效应对模式间的特殊光斑形态(如椭圆光斑、多模跳变等)。当初始腔和测试腔光斑均调节至基横模状态时,测得的样片反射率均值最高且方均根最小。结果表明该方法有助于提高光腔衰荡高反射率测量技术的调腔效率。
测量 光腔衰荡 高反射率测量 光斑模式 调腔方法
1 浙江省质量检测科学研究院,浙江 杭州 310018
2 杭州科汀光学技术有限公司,浙江 杭州 311100
3 浙江大学 现代光学仪器国家重点实验室,浙江 杭州 310027
基于反射率测量原理，提出了一种具有对称性和自校准的薄膜透反射率测量仪器。仪器具有两个照明系统和两个光收集系统,并分别对称地置于样品台的两侧,测量时测量光线依次经过照明系统、样品和光收集系统。由于该设计具有对称性,因而可消去光学系统的不对称误差,而且可实现自校准功能,同时获得垂直入射情况下薄膜的反射、透射和光学损耗。
透反射率仪 光学薄膜 对称系统 自校准 transmittance and reflectance measurement instrume optical thin-films symmetry system self-calibration
1 西北核技术研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室, 陕西 西安 710024
2 国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
为了研究激光辐照过程中材料的耦合特性及耦合特性随温度的变化规律,设计了一套主体为半椭球壳体，可用于激光辐照过程中材料反射率在线测量的共轭反射计实验装置，研制完成的初样其主体内壁在可见-长波红外光谱范围内镜面反射率优于70% 。介绍了测量原理和测试系统的设计方案，采用光线追迹模拟方法研究了主体部分的设计参数，分析了开孔位置、入射方向、光斑尺寸、收集孔径以及内壁反射特性对测量收集效率的影响。结果表明：在设计指标下选用探测光束直径为Φ10 mm、收集孔径为Φ38.1 mm时，收集效率可达到完全收集的97.8%，满足测量要求。另外,用短波激光测量内表面光洁度有更高要求; 理想面型条件下，限定范围内的收集效率主要由内壁镜面反射率决定; 因此，半椭球内壁的面型、光洁度、反射率及其均匀性是影响测量精度的主要因素。
共轭反射计 反射率测量 激光辐照 耦合特性 收集效率 conjugated reflectometer reflectance measurement laser radiation coulpling characteristics collection efficiency 光学 精密工程
2010, 18(12): 2521
西北工业大学 理学院光信息科学与技术研究所 光信息技术陕西省重点实验室,陕西 西安 710072
提出了一种基于半球空间光纤阵列的双向反射分布函数(BRDF)测量方法与系统。将多根光纤组成的阵列均匀分布于一半球面上,使球心处物体表面反射的光在三维空间中的角分布转换为同一平面上的二维图像,经CCD采集及相应的数据处理,可实现对物体表面双向反射分布函数的快速测量。同时,利用光纤将照射激光束传输到物体表面待测点,并通过光纤的弯曲角度可改变光束的入射角。利用该测量系统对不同材质、不同加工工艺的物体表面的激光反射分布进行了初步的测量和分析。结果表明,相比传统的扫描式测量系统,该测量系统在提高测量速度的同时,避免了由于光源功率的起伏和探测器响应度的涨落所引起的测量误差,且结构简单,使用方便。
散射 双向反射分布函数 光纤 反射测量
1 中国科技大学国家同步辐射实验室 ,安徽 合肥 230029
2 合肥工业大学机械与汽车工程学院, 安徽 合肥 230009
中国科技大学国家同步辐射实验室“光谱辐射标准与计量实验站”上的反射率计主要用于测量各种光学元器件在X射线、真空紫外波段的反射率。为保证测试结果的精确性和可靠性, 在大量实验数据的基础上, 结合必要的理论推导, 对反射率计测试误差来源及影响程度进行了分析, 确定影响反射率计测试精度的主要因素包括光源、探测器、样品安装等。总结了光源波动、探测器损坏的几种典型形式, 定性、定量地分析了这些因素和样品安装、光斑尺寸对测试精度的影响, 针对性地提出了应对办法, 把测试误差控制在2％以内, 从而有效地保证了测试精度。
反射率计 同步辐射 反射率测量 误差分析
