反射率是遙感應用的基礎，以往的低空機載轉反射率方法，或者套用于高空方法，或者套用于地面方法。低空有低空的特點，并不是所有方法都很適合。在此對適用于低空機載高光譜成像儀轉反射率的做簡要討論。

1、什么是反射率？

物體反射的輻射能量占總輻射能量的百分比，稱為反射率。即反射率=發射能量/入射能量。

物體內的特定成分對不同的波長的光有特定的吸收，特定成分的含量也會影響到吸收的程度和一些細節。因此通過光譜反射率可以了解到物體內的成分組成和含量，攜帶的信息是非常豐富的。反射率，是遙感應用的基礎。

利用光譜反射率計算牧草品質，這是最初的光譜遙感應用

2、什么是轉反射率？

公式：反射率=反射能量/入射能量。

DN值和光的能量有相關關系，可以通過DN值計算出能量。即輻亮度（radiance，面輻射源上某點在一定方向上的輻射強弱的物理量，單位為W/(Sr·m2)，本文簡稱為能量。

我們分別測量DN值和入射DN值，再都轉成能量值，相除就得到了反射率。后來因為光譜儀的傳感器越來越好，DN值和能量的相關關系就是線性相關，所以就演變成了DN值直接相除。這也就變成了地物光譜儀一般轉反射率的方法。（也有一些還是要用能量）

公式：反射率=反射DN值/入射DN值

3、低空機載應該用哪個公式？

用能量的，不能用DN值的！

沒有準確能量定標的傳感器是不適合機載應用的！

4、為什么？

各像素一比，得到反射率。很多用戶這么做了以后，覺得反射率不正常。當然會不正常。

原因有二

一、測量白板時，周圍物體反射到白板上的光，相當于增加了入射光。而飛起來以后測的反射光卻不包括這部分的光。此影響在某些波長影響可以超過20%，地物光譜儀操作規程明確要求要保持測白板和測地物時光纖周圍物體要盡量一致。

二、有時一次飛行要15-30分鐘。太陽輻射和水汽變化非常巨大。都用一個白板DN值做分母，誤差顯然就太大了。按照ASD的操作規范，即使是最好的天氣，碧空如洗，萬里無云，白日高懸，干燥無風。也得10分鐘做一次白板。而這種天氣，在很多地區一年都沒有幾次。

大多數時候，我們都要承受3-5分鐘就要測一次白板的麻煩。所以說，不可以用DN值/DN值的方法。

5、如果用靶標布，不就解決了校準頻率的問題了嗎？

是的，靶標布可以保證更高頻率的提供入射光的測量。

但是仍然不可以用DN/DN的方法。

原因在于，成像光譜儀的傳感器陣列中，各像素對于能量的響應并不完全一致。

所以也需要對傳感器做能量定標，將DN值轉化成能量值，再轉反射率才可以。

重復一遍。沒有準確能量定標的傳感器是不適合機載應用的！

6、具體的實現方法

靶標布法，可以在地面布置一些已知反射率的靶標布，形成較高頻率的校準。注意要DN轉能量之后，再轉反射率。

機上微型光譜儀法，機上的光譜儀直接測量入射輻射能量，能量轉反射率。要注意微型光譜儀的波長漂移。地面光譜儀法，在地面測量入射輻射能量，能量轉反射率。

靶標法，機上衛星光譜儀法，地面光譜儀法

另外還有大氣校正的方法。通過大氣校正公式獲得入射能量，能量轉反射率。但是有些公式要求一些不容易獲得的氣象參數，比如氣溶膠參數等等，而且整體誤差較大，不如前三種方法。

7、對于入射光波動大的解決方案。

有些地區常年以及有些地區的某些特定季節，天氣多變，天上總是有薄云，經常性的晴雨變化，入射能量變化極快，這些天氣都不是適合進行遙感測量。

看云卷云舒，有時云就是不走。

如果實驗還必須要進行，建議采取地面光譜儀法，地面用ASD測量入射能量，天空用成像光譜儀測量反射能量。兩個能量通過精確的時間匹配，可以達到每秒能量匹配轉反射率，大大提高了轉反射率的準確性。

同一塊靶標，綠線為通過逐秒匹配轉的反射率，紅線為ASD現場測量的反射率在MEGA CUBE上有ASD數據接口。

8、小結
對于低空成像光譜儀轉反射率，一定要用能量/能量。對于入射能量相對穩定的情況，推薦使用靶標布方法和地面光譜儀。對于入射能量變化很大的情況，建議使用地面ASD，每秒匹配轉反射率。沒有準確能量定標的傳感器是不適合機載應用的！

9、什么是低空？
從一般概念來說，低空是指100-1000米的范圍。但是從操作概念來說，在我國無需申請空域的高度是120米以下。因此低空也可以說是120米以下，這也是旋翼無人機的大部分工作高度。

《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例（征求意見稿）》，對輕型無人機開放120米以下的空域，輕型無人機是指空機重量不超過4000克，最大起飛重量不超過7000克，最大飛行速度不超過每小時100千米的飛行器。



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