2.5　竹林资源光谱数据库构建案例

野外光谱信息采集是遥感的重要基础工作。随着光谱信息采集数据的增加，仅依靠单一的文件系统方式已无法有效地管理丰富的光谱信息。野外采集的光谱信息是以数据的形式保存，在遥感工作中经常需要分析同一地区不同地物类型的光谱曲线差异以及同一地物类型在不同条件下的光谱曲线差异，这些在传统文件系统下需要进行多个操作步骤才能实现，影响了光谱信息的有效利用，因而设计一个有效管理光谱信息的系统可以提高光谱分析效率。本案例的光谱信息管理采用Visual Studio与Access相结合的方式来开发。Visual Studio开发语言简洁，扩展性强，同时该语言应用广泛，具有丰富的参考资料，可以有效缩短开发周期。Aceess具有与Windows系列风格相同的工作界面，支持Windows系列使用的操作方式；支持长文件名，使文件的管理更加方便快捷；支持拖放操作，简单设定关系表之间的关系等；支持剪贴板的剪切、复制、粘贴功能，使Access能方便地从外部获取数据信息；同时Aceess数据库不需要数据库管理系统支持，有利于光谱信息管理系统的安装和使用。

案例构建竹类、针叶树和阔叶树的主要树种在不同时相（年、季、月）、不同地形条件下冠层光谱的光谱数据库，反映地物光谱特征的时空变异；开发了便于比较与分析光谱数据的可视化管理工具，实现竹林光谱特征的定时、定点观测。

2.5.1　光谱数据采集

测定仪器：美国ASD公司的FieldSpec HandHeld手持式光谱辐射计。

测定时间：春季、夏季、秋季、冬季。

测定对象：竹类、针叶树和阔叶树的冠层光谱。

测定方法：测定时间为北京10：00～14：00，仪器探头垂直距冠层30～40cm。每个树种取3个样本，每个样本的观测次数（记录的光谱曲线条数）为10次，每组光谱数据测量前后，均以标准参考板进行校正。

具体的试验流程如图2-2所示。

野外光谱测量的注意事项主要有以下几点（张朋涛，2015）：

（1）光源：自然太阳光，要求有一定的辐照度以满足测量精度要求下的信噪比，即要有一定的太阳高度角，测量时太阳天顶角小于50°。

（2）环境：无严重大气污染，光照稳定，无卷云或浓积云，风力小于3级，避开阴影和强反射体影响（测量者不穿白色服装）。

（3）时间：一般中纬度地区夏天测量时间为地方时早晨10点至地方时下午2点，低纬度地区可以适当放宽，高纬度地区和冬季则严格一些。

（4）取样：选择自然状态的表面与被测地物的宏观表面相平行，与观测仪器等距，并充满仪器视场，探头向下正对被测物体，并保证板面清洁。

（5）测量速度：单通道波谱仪测量时要保证目标和参考体在相同的光照条件和环境状态下测定，每组测量在一分钟内完成。由于野外环境的不断变化，风、云及空气湿度等因素的改变会引起测量值的波动。在大气状况稳定时，参考板的反射率接近100%，反射率曲线为一直线。因此应观测参考板的反射率曲线，待其稳定时再进行测量。

在光谱数据采集的同时，记录下可能改变目标物和背景的光谱特征的因素（李国清，2009）：①光线入射角、方位角；②地表植被覆盖类型；③测量地理位置及坡度坡向；④立竹数、郁闭度和植被覆盖度。以上的记录项目将对数据处理与分析提供必要的修正参数。

2.5.2　典型地物光谱数据库的构建

不同时相上，同一地区的太阳高度角、光照强度会发生较明显的变化，而这直接影响地物对光的吸收、反射、散射与透射，因而，建立光谱数据库需要考虑到时间因素的影响。利用已测定了的多个时相期的典型地物的光谱反射率，建立了各地物的光谱数据库。数据库功能主要有：

1.数据库连接

系统连接Access 2003采用OLEDB（Object Linking and Embedding, Database连接方式，OLEDB又称为OLE DB或OLE-DB），一个基于COM的数据存储对象，能提供对所有类型的数据的操作，甚至能在离线的情况下存取数据（高甜甜，2010）。OLEDB将传统的数据库系统划分为多个逻辑组件，这些组件之间相对独立又相互通信（郭民，2004）。

2.光谱信息查询

在光谱信息表中，每条光谱信息都具有多条属性，系统设计了一种多功能的查询方式，该查询算法能够满足使用者对多种属性复合的查询需求，实现光谱信息有效检索。

3.光谱信息显示

光谱信息使用DataGridview控件。DataGridview控件的每一个单元格都可以包含文本值，但不能链接或内嵌对象，可以在代码中指定当前单元格，或者用户可以使用鼠标或箭头键在运行时改变它。通过在单元格中键入或编程的方式，单元格可以交互地编辑。单元格能够被单独地选定或按照行来选定（夏凡壹，2013）。

4.光谱曲线与光谱信息描述

光谱曲线显示采用MSChart控件来实现。MSChart控件与一个数据网格数据关联，该数据网格存放了要显示的数据，也可以包含用于图表中标识系列或类别的标签。图表应用程序设计者在数据网格中插入数据或从报表或矩阵中输入数据（王坚，2010），系统采用二维曲线方式来实现光谱信息曲线的显示，采用文本框（Textbox）描述光谱信息。

5.光谱管理信息系统的实现

综合采用VB.NET 2005开发工具同Access 2003数据库系统实现系统功能。运用Access数据库建立光谱信息表，树种类型表等相关系统数据信息表，应用多文档界面（MDI）窗体，用于各功能窗体间切换，采用标准Windows风格，多种工具框相结合，实现了光谱管理信息系统的构建（见图2-3）。