点光谱数据处理

点光谱数据是光谱仪得到得数据。光谱仪和成像光谱仪的区别是成像光谱仪可以得到波段宽度很窄的多波段高光谱图像数据,而点光谱顾名思义,是瞬时视场角内的单个像素高光谱数据,甚至带到上千维。
点光谱数据的保存格式为*.sig。

1.sig文件的读取​

sig文件可以直接用excel打开,也可以用matlab读取。
本文主要用matlab读取的方式,分为三步:fopen打开.sig文件;写入txt;读入txt

function DATA=readsig(filepath)
% 读取sig格式的文档

% filepath='gr051016_002.sig'; %文件路径
fidin=fopen(filepath); % 打开文件

fidout=fopen([filepath '.txt'],'w'); % 创建MKMATLAB.txt文件
while ~feof(fidin) % 判断是否为文件末尾
tline=fgetl(fidin); % 从文件读行
if double(tline(1))>=48&&double(tline(1))<=57 % 判断首字符是否是数值
fprintf(fidout,'%s\n\n',tline); % 如果是数字行,把此行数据写入文件MKMATLAB.txt
continue % 如果是非数字继续下一次循环
end
end
fclose(fidout);

fileid=fopen([filepath '.txt']);
C=textscan(fileid,'%f%f%f%f');
DATA=[C{1},C{2},C{3},C{4}];

2.光谱吸收峰分析

matlab读入数据后,​就可以分析光谱了。对于点光谱数据来说,光谱分辨率高,成一条连续的曲线,使得地物的精细分析成为可能。不同的地物由于吸收和反射特性的不同,光谱曲线不同。可以通过分析这个曲线,来分析是哪类地物。
拿植被为例:

植被在不同的波段,具有不同的吸收和反射光谱特征。在可见光波段内,在中心波长分别为0.45μm(蓝色)和0.65μm(红色)的两个谱带内为叶绿素吸收峰,在0.54μm(绿色)附近有一个反射峰。在光谱的中红外阶段,绿色植物的光谱响应主要被1.4μm、1.9μm和2.7μm附近的水的强烈吸收带所支配。研究表明,植物对入射阳光中的红外波段能量的吸收程度是叶子中总水分含量的函数,即是叶子水分百分含量和叶子厚度的函数。随着叶子水分减少,植物中红外波段的反射率明显增大。​

比如,

蓝色曲线为叶子的点光谱曲线

3.植被指数​

在遥感应用领域,植被指数已广泛用来定性和定量评价植被覆盖及其生长活力。归一化植被指数为两个通道反射率之差除以它们的和。R波段范围为622~770nm,NIR波段范围为780-2500nm。归一化植被指数的计算:NDVI=(NIR-R)/(NIR+R)

1).NDVI的应用:检测植被生长状态、植被覆盖度和消除部分辐射误差等;

2).-1<=NDVI<=1,负值表示地面覆盖为云、水、雪等,对可见光高反射;0表示有岩石或裸土等,NIR和R近似相等;正值,表示有植被覆盖,且随覆盖度增大而增大

3).NDVI的局限性表现在,用非线性拉伸的方式增强了NIR和R的反射率的对比度。对于同一幅图象,分别求RVI和NDVI时会发现,RVI值增加的速度高于NDVI增加速度,即NDVI对高植被区具有较低的灵敏度;

4).NDVI能反映出植物冠层的背景影响,如土壤、潮湿地面、雪、枯叶、粗糙度等,且与植被覆盖有关

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