实验目的
- 理解卫星及实验室高光谱概念，初步了解辐亮度、反射率的概念；
- 能够打开并处理卫星高光谱数据；
- 能够加载不同波谱库的反射率波谱曲线，并学会处理；
- 学会判读不同地物的光谱曲线特征，了解其与相应的卫星光谱的比较，并解释差异原因。
实验要求
- 打开AVIRIS影像光谱，确定点（448,505）、（502,589）、（531,541）以及（260,613）。要求：显示完整的曲线名称对照课本及影像，确定该区的主要岩性，并判读光谱曲线主要特征及其区别。
- 打开JPL1.sli光谱库，绘制alunite so-4a，buddingtonite felds ts-11a，calcite c-3d，kaolinite well ordered ps-1a。要求：显示完整的波谱曲线名称，确定横纵坐标，并判读光谱主要特征及区别。
- 打开usgs_min.sli光谱库。要求：在该波谱库中找出与JPL波谱库中对应的上述四种矿物波谱曲线最大相似度的四种矿物，并在同一个窗口中绘制其波谱廓线，显示完整的名称。
- 将calcite（明矾石）的AVIRIS卫星影像及JPL、USGS波谱库中的光谱曲线放在同一个窗口中显示，并进行光谱形状上的比较，简要说明其差别的原因。
实验内容
实验一：
实验步骤
- 打开c95avsub文件夹中的cup95_rd.int文件，按顺序点击 Band 183、Band 193 和Band 207（波长分别为2.10、2.20 和2.35μm)，加载一幅彩色影像。
- 从主影像显示窗口菜单栏中，选择 Tools → Pixel Locator。在 Pixel Locator 对话框中输入像素的坐标定位到所指定的点。
- 选择 Tools → Profiles → Z-Profile (Spectrum)，来提取这个位置的辐亮度波谱曲线。
- 选择 Options → Collect Spectra。然后再在Pixel Locator 对话框中输入像素的坐标，按照实验要求依次提取以下位置的辐亮度波谱曲线。
- 选择 Options → Stack Plots，分别查看每一条波谱曲线。在绘图窗口中点击右键，并在弹出的快捷菜单中选择Plot Key 来显示波谱曲线的图例。
结果分析
- 岩性分析：
（448,505）：Buddingtonite Zone
（502,589）：Strongly Argillized Zone with Kaolinite
（531,541）：Opalite Zone with Alunite
（260,613）：Calcite - 主要特征：
图像的横坐标表示波段，纵坐标表示辐亮度。
这四种岩石有着同样趋势光谱曲线：在2.015μm处附近出现谷值，在2.04μm附近出现了峰值，在2.06μm附近再一次出现谷值，之后曲线上升，从2.1μm之后开始缓慢下降，在2.2μm附近有一个较小的吸收，2.3μm之后波谱呈现波动状态。 - 区别：
波谱曲线在两个较大的峰值和谷值处的大小有区别，其次在2.2μm处的小的吸收特性能够反映不同岩石的特性。
实验二：
实验步骤
- 从 ENVI 主菜单中选择Spectral → Spectral Libraries → Spectral Library Viewer。
- 当 Spectral Library Input File 对话框出现后，点击Open Spec Lib，并从spec_lib/jpl_lib子目录中选择jpl1.sli 文件。
- 点击 OK。jpl1.sli 文件将会出现在对话框的Select Input File 区域。
- 点击该文件名，再点击 OK，打开Spectral Library Viewer 对话框。
- 在 Spectral Library Viewer 对话框所列出的波谱曲线中，点击相应的矿物质名称，绘制下列矿物质的波谱曲线：
- ALUNITE SO-4A
- BUDDINGTONITE FELDS TS-11A
- CALCITE C-3D
- KAOLINITE WELL ORDERED PS-1A
结果分析
- 主要特征：
横坐标为波段，做坐标为反射率。
光谱曲线整体比较平缓，在1.4μm左右和2.2μm左右有比较明显的吸收。 - 区别：
KAOLINITE WELL ORDERED PS-1A 和ALUNITE SO-4A在1.4μm处的吸收比较明显，形成比较大的谷值，两者相对应的波段来说KAOLINITE WELL ORDERED PS-1A在1.4μm左右，而ALUNITE SO-4A则在1.5μm左右；BUDDINGTONITE FELDS TS-11A在1.4μm左右的吸收很小，CALCITE C-3D则几乎没有；在2.2μm左右以上四种岩石波谱均有所吸收，其中CALCITE C-3D对应的吸收波段值则更大一些，且吸收幅度相对小一些。
实验三：
实验步骤
- 从 ENVI 主菜单中选择Spectral →Spectral Analyst
- 当Spectral Analyst Input Spectral Library对话框出现后，点击Open Spec Lib，并从spec_lib/ usgs_min子目录中选择usgs_min.sli 文件。
- 点击 OK。将会弹出Edit Identify Methods Weighting窗口，在这里我们选择合适的权重（本实验取0.35），点击OK。
- 在Spectral Analyst窗口点击Apply，在弹出的Spectral Analyst Input窗口中选择ALUNITE SO-4A并点击OK。这是ENVI会对光谱匹配度进行分析。结果会显示在Spectral Analyst中，其中第一项为匹配度最高的。
- 双击第一项，会将匹配的两条光谱曲线显示在一起。
- 用同样的方法找到与其他三种矿物波谱曲线匹配度最高的矿物，并将这些波谱曲线显示在同一窗口。
实验四：
实验步骤
- 在打开的Spectral Library Viewer窗口菜单下Options→Edit（x，y）Scale Factors，在弹出的Edit Display Scale窗口中设置Y Multiplier值为850，使得接下来绘出的波谱曲线与影像中获取的波谱曲线的纵坐标一致。
- 在jpl1光谱库中选择CALCITE C-3D，点击绘出其光谱曲线。
- 类似于步骤1、2，在usgs_min光谱库中选择carnall.spc Carnallite NMNH98011绘出光谱曲线。
- 在波谱曲线窗口的菜单下，依次Options→New Windows:Blank，打开一个新窗口。
- 将步骤2、3中绘制的光谱曲线和实验一中的X:260 Y:613拖到新建的绘图窗口中。
- 设置相应的参数是结果如图所示：
结果分析
两个实验室得到的光谱图像有一定的差别，主要原因可能是因为两者的环境存在着差异。但两者的共同特性很明显：2.34μm处均有比较明显的光谱吸收。两个实验室得到的结果与卫星影像上的光谱曲线的差别都很大，这主要是因为受太阳辐射和大气辐射共同作用的影响。但是其光谱曲线在2.34μm处被吸收的趋势还是能够看出来的。
