[发明专利]一种土壤与植被混合光谱测量方法及模拟系统

权利要求书

1.一种土壤与植被混合光谱测量方法，其步骤为：

1）选取待测类型的土壤和植被样本，分别将其分割为若干小块；

2）设置一观测区，作为模拟遥感影像中的一个像元；

3）利用地物光谱仪对放置于该观测区中的参考板进行测量，得到参考板的DN值；

4）按照设定的土壤植被比例，将分割的小块样本排列在该观测区内；然后采用该地物光谱仪对该观测区进行观测，获取当前土壤植被比例对应的混合像元光谱DN值；其中，所述混合像元光谱DN值包括纯土壤的DN值和纯植被的DN值；

5）根据参考板的DN值和混合像元光谱DN值计算不同土壤植被比例下，观测区的实际反射率R_{目标反射率}；

6）利用观测区的实际反射率R_{目标反射率}验证或改进所建的光谱混合模型，然后利用最终确定的光谱混合模型计算不同土壤植被混合比例的光谱。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述光谱混合模型为：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表示植被冠层上表面的实际反射率，Rs表示土壤的实际反射率，p表示土壤植被混合的像元中冠层的反射率，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组分比例即植被覆盖率；R1表示纯植被像元光谱的实际反射率值，R0表示纯土壤像元光谱的实际反射率值。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述观测区的实际反射率R计算公式为：R_{目标反射率}=DN_目标/DN_参考板*R_{参考板反射率}；其中，DN_目标为混合像元光谱DN值，DN_参考板为所述参考板的DN值，R_{参考板反射率}为所述参考板的反射率值。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述土壤植被比例的计算方法为：λ_n=S_n/S，其中，λ_n代表第n种组分所占的比例，S_n代表地物光谱仪视场中第n种组分的面积，S代表地物光谱仪视场总面积。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于如果观测区的实际反射率R_{目标反射率}与所述混合模型计算的对应土壤植被混合比例的反射率不一致，则改变所述观测区内的土壤植被混合比例，重复步骤3）至步骤5），得到一组新的光谱反射率值来改进光谱混合模型。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述观测区为正方形区域；所述地物光谱仪的圆形视场区域与所述正方形区域相切。

7.如权利要求1或6所述的方法，其特征在于所述地物光谱仪的探头距离所述观测区的高度为h：h=r/tan(θ/2)，其中r为所述地物光谱仪视场的圆圈半径，θ为地物光谱仪的视场角。

8.一种土壤与植被混合光谱测量模拟系统，其特征在于包括一地物光谱仪、一观测区和一计算机处理单元；其中，所述地物光谱仪用于对观测区内的土壤植被混合样本和参考板的DN值进行观测，得到参考板的DN值和混合像元光谱DN值；所述地物光谱仪通过数据线与所述计算机处理单元连接；所述计算机处理单元用于根据参考板的DN值和混合像元光谱DN值计算不同土壤植被比例时，观测区的实际反射率R_{目标反射率}；并利用观测区的实际反射率R_{目标反射率}验证或改进所建的光谱混合模型。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于所述光谱混合模型为：

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表示植被冠层上表面的实际反射率，Rs表示土壤的实际反射率，p表示土壤植被混合的像元中冠层的反射率，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组分比例即植被覆盖率；R1表示纯植被像元光谱的实际反射率值，R0表示纯土壤像元光谱的实际反射率值。

10.如权利要求8或9所述的系统，其特征在于所述地物光谱仪的探头距离所述观测区的高度为h：h=r/tan(θ/2)，其中r为所述地物光谱仪视场的圆圈半径，θ为地物光谱仪的视场角。