反演实验一
《地球物理反演概论》上机实验报告实验一：奇异值分解法计算广义逆
姓名：
学号：
专业：地球物理学
指导教师：邵广周
完成时间：2017.12.14
一、实验内容
利用奇异值分解法实现如下图所示的地震层析成像问题。
????
??????????????????????=
?????????????
?
???????????????????????????????????????
?020*******
0000
000200020002100100100010010010001001001111000000000111000000000111987
6543
21m m m m m m m m m
二、实验要求
编制相应的程序，在计算机上实现奇异值分解法计算广义逆+G 。实现广义逆法解线性最小二乘问题，并计算模型分辨矩阵，对所得反演结果进行评价。
三、基本原理
对于任意的n m ?方程组：b Ax =
其中，??????????=mn m n a a a a A
1
111
??
??
?
?????=n x x x 1??????????=m b b b 1 如果n m =，只要n 方阵A 非奇异，就有逆阵1-A ，从而得到解b A x 1-=。然而，对于n m ≠的一般情况，A 是长方阵，就没有通常的逆阵。不过它仍然可以有相应于特定方程类型的几种形式的广义逆矩阵，其中适于任何情况的广义逆叫做Penrose 广义逆，记为+A 。于是，方程的解可以为：
b A x +=
由奇异值分解（SVD ）可以将A 分解为：
T V U A ∑=
其中U ，V 分别为m ,n 阶正交阵，
?
?????????
?????
????
?=∑00
1
r
σσ 这样A 的广义逆+A 可表示为：
T U V A 1-+∑=
其中，
??????∑=∑--0001
1
r
????
??????=∑---1111r r
σσ
这样我们可以看出，完成A 的奇异值分解后，求解A 的广义逆就变得很简单，从而可以方便地求出方程组的最小二乘解。下面我们说明对矩阵进行奇异值分解的方法和步骤。
通常情况下我们考虑m>n 时矩阵A 的奇异值分解，因为当m 1、用Householder 变换将A 约化为双对角矩阵。具体步骤如下： （1）以A 的第1列作为v ，取i=1，按下列式子构造Householder 矩阵Q 。式中，i H 为Q ，为了方便以后的说明我们还用i H 表示 2 /122 ) (1)(12 )(22 )(),,,,0,0(),,,)(,,0,0()1(∑=++==+=- =m i k k i T m i i i T m i i i i i i T i i i v v v v v v v v v v sign v u u u u I H 其中， （2）将Q 1左乘A 得到矩阵Q 1 A ，并以Q 1 A 的第1行作为v ，取i=2，按（1）式构造Householder 矩阵H 2，右乘Q 1A 得到Q 1A H 2。 （3）取Q 1A H 2的第2列为v ，i=2，按（1）式构造Householder 矩阵Q 2，左乘Q 1A H 2，得到Q 2 Q 1A H 2，并将计算Q 2 Q 1将其存入Q 1。 （4）取Q 2 Q 1A H 2的第2行为v ，i=3，按（1）式构造Householder 矩阵H 3， 右乘Q 2 Q 1A H 2，得到Q 2 Q 1A H 2 H 3，并将H 2 H 3存入H 2。 （5）依次类推，计算出Q n Q n-1…Q 1AH 2 H 3…H n-1为双对角矩阵，并将Q n Q n-1…Q 1存入到Q 1中，H 2 H 3…H n-1存入到H 2中。 Q n Q n-1…Q 1AH 2 H 3…H n-1为双对角矩阵记为： ?????????? ?????? ????? ?=-00 01 3 22 1 n n n B βγβγβγβ 需要注意的是：当n m =时，只计算到Q n-1…Q 1AH 2 H 3…H n-2。 2、用原点位移QR 算法进行迭代，计算所有的奇异值，并最终结合（一）计算出出U 和V 。 （1）按下式列旋转矩阵H 0并将计算BH 0。 ?? ? ?? ?? ?????????-=11 0 c s s c H （2） 式中， () ( ) [] 2 /121 2 2 2 1 21222121222 122112 2212142 121//-----+--+-+++==-=+===n n n n n n n n n n r r s r c γ γγβγβγβγβσγβξσβξξξξξ （2）按下式构造列旋转矩阵并计算Q 1 BH 0。 ?? ? ?? ?? ?????????-=11 1 c s s c Q （3）构造列旋转矩阵并计算Q 1 BH 0H 1以及H 0H 1。 ?? ?? ????? ???????????-=1111 c s s c H （4）构造列旋转矩阵并计算Q 2 Q 1 BH 0H 1以及Q 2 Q 1。 ?? ?? ????? ? ??????????-=1112 c s s c Q （5）按类似（3），（4）的方法构造列旋转矩阵，并计算相应的新矩阵Q i …Q 2 Q 1 BH 0H 1…H i-1,直到 i=n ，并记121 1 Q Q Q Q n =，11011-=n H H H H ，110121 11-==n n H H BH Q Q Q Q B ， 即11111BH Q B =。 （6）判断B 1的次对角线元素是否在误差范围内可以认为是0，若是则分解完毕，若否，则将B 1作为上面的B 重复步骤1，2，3，4，5，6。直到B k 可以近 似看作是对角阵。即：11111-----=k k k k k k H B Q B 记112211Q Q Q Q k k --=，112211--=k k H H H H 则B k 的对角线元素就是矩阵A 的奇异值，即T V U A ∑=中的∑已经求得，从上面的过程中我们可以将A 按下面的式子进行分解： 21HH QB Q A k = 对比T V U A ∑=，k T T B H H V Q Q U =∑==，，21，这样我们就完成了矩阵A 的奇异值分解，由于U 和V 都是正交阵，我们能够得到A 的广义逆+A ，从而可以根据下列公式计算方程组的最小二乘解： b A x += 四、数据及运行结果 图1 输入文件 图2 输出结果 五、实验结论和心得 由输出结果可以看出，SVD 计算结果与模型真值相符，且均方根误差较小。 本次试验根据地震层析成像问题（已知射线路径及走时数据，求取模型参数即慢度），在计算机上利用奇异值分解法计算广义逆G +，实现了广义逆法解线性最小二乘问题，程序中调用了Fortran 程序集中的子程序，因此理解起来有些困难。 通过本次试验，对奇异值分解的方法原理及步骤有了进一步的理解和认识，对于任意的n m ?方程组：b Ax =,对于n m ≠的一般情况，A 是长方阵，完成A 的奇异值分解后，求解A 的广义逆就变得很简单，从而可以方便地求出方程组的最小二乘解b A x +=。 遥感原理与及应用 地表温度反演实验报告 专业：地理信息系统 班级： XXXXXXXX 姓名： XXX 学号： XXXXXX 成绩： 指导教师： XXX 2014年12月17日 一. 实验目的 1. 根据实际需要，学会在网上（如中国科学院遥 感与数字地球研究所数据共享网）下载研究区内的遥感数据； 2. 掌握在ENVI中实现简单的地表温度反演的原理与步骤。 二. 实验任务 1. 在中国科学院遥感与数字地球研究所数据共享网上订购并下载覆盖郫县的TM影像； 2. 在ENVI中实现简单的地表温度反演算法。 三. 实验数据 在中国科学院遥感与数字地球研究所数据共享网上下载的覆盖郫县地区的TM影像。 四. 实验原理 图1 TM 影像地表温度反演流程 1. 地表温度(Land Surface Temperature)反演公 式为: 2 1(1)K LST K In R ε=+， 其中，R m DN d =?+，2111607.76K W m sr m μ---=???，21260.56K K =。 2. 根据TM 辐射定标原理，热红外波段表观辐亮 度可以进一步写作: max min 6min 255L L R DN L -=?+， 其中LmaxBand6=15.303 , LminBand6=1.238。 3. 地表比辐射率ε为同温度下地表辐射能与黑体 辐射能的比率，其可以表示为: 1.0090.047(In )(0)NDVI NDVI ε=+>， 其中，4343 TM TM NDVI TM TM -=+，当0NDVI <=时(如水体)地表比辐射率取常数1。 五. 实验步骤 1. TM 数据下载 数 据查询和下载网址https://www.wendangku.net/doc/cc6250092.html,/query.html ，界面如图2 所示。 图2 中国科学院遥感与数字地球研究所数据共享 网址界面 竭诚为您提供优质文档/双击可除氨基酸纸上层析实验报告 篇一：实验六氨基酸的纸层析法 氨基酸的纸层析法 一．目的 了解并掌握氨基酸纸层析的原理和方法。 二、原理 以滤纸为支持物的层析法，称为纸层析法。纸层析所用展层剂大多由水和有机溶剂组成。展层时，水为静止相，他与滤纸纤维亲和力强；有机溶剂为流动相，它与滤纸纤维亲和力弱。有机溶剂在滤纸上又下向上移动的，称为上行法；有上向下移动的，称为下行法。将样品在滤纸上确定的原点处展层，由于样品中各种氨基酸在两相中不断进行分配，且他们的分离系数各不相同，所以不同的氨基酸随流动相移动的速率也不相同，于是各种氨基酸在滤纸上就相互分离出来，形成距原点不等的层析点。 在一定条件下（室温、展层剂的组成、滤纸的质量、ph 值等不变），不同的氨基酸有固定的移动速率（Rf值）Rf= 原点到层析点中心的距离/原点到溶剂前沿的距离。用混合氨基酸做样品时，如果只用一种溶剂展层，由于某些氨基酸的移动速率相同或相近，就不能将它们分开，为此，当用一种溶剂展层后，可将滤纸旋转90度，以第一次所的层析点为原点，在用另一溶剂展层，从而达到分离的目的。这种方法称为双向层析法。 本试验主要介绍的是单向层析法。其中混合氨基酸有精氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸组成。 三、实验仪器 1、新华滤纸 2、层析缸 3、细线 4、点样管 5、橡皮筋 6、电吹风 7、喷雾器 四、实验试剂 1、混合氨基酸（精氨酸，酪氨酸，苯丙氨酸） 2、展层剂：正丁醇：12%氨水：95%乙醇：蒸馏水=13：3：3：1（v:v） 3、0.5%茚三酮—无水丙酮溶液：0.5g茚三酮溶于100ml 无水丙酮，贮于棕色瓶中 实验四空间数据处理 实验内容： 掌握空间数据的处理（融合、拼接、剪切、交叉、合并）的基本方法和原理，领会其用途。掌握地图投影变换的基本原理和方法，熟悉ArcGIS中投影的应用及投影变换的方法和技术，并了解地图投影及其变换在实际中的应用。 实现方法： （一）空间数据处理 打开ArcMap，在菜单栏中选择“地理处理->环境”，打开环境变量对话框。在环境变量对话框中的常规设置选项中，设定“临时工作空间”为“D:\04实验四\04实验四\Exec4”，如图1所示。 图1 第1步裁剪实体 在ArcMap中，添加数据“云南县界.shp”、“clip.shp”（Clip中有四个实体），添加完后如图2所示。 图2 ●开始编辑，激活Clip图层，选中Clip图层中的一个实体，如图3所示。 图3 ●点击工具栏上按钮，打开ArcToolBox，选择“分析工具->提取->裁剪”， 如图4所示，弹出裁剪对话框，指定输入的实体为“云南县界”，剪切的实体为“Clip”（必须为多边形实体），并指定输出实体类路径及名称为“云南县界_Clip1”，如图5所示。裁剪完成后弹出如图6所示的对话框。 图4 图5 图6 ●依次选中Clip主题中其他三个实体，重复以上操作步骤，完成操作后得到四 个图层——“云南县界_Clip1”，“云南县界_Clip2”，“云南县界_Clip3”，“云南县界_Clip4”，如图7所示。完成操作后，保存编辑。 图7 第2步拼接图层 ●在ArcMap中新建一个地图文档，加载在上一步操作中得到的4个图层，如 图8所示。 图8 ●在工具箱中选择“数据管理工具->常规->追加”,设置输入实体和输出实体，拼 接效果如图9所示。 图9 ●右键点击图层“云南县界_Clip1”,在出现的右键菜单中执行“数据->导出数据”, 弹出导出数据对话框，将输出的图层命名为“YONK.shp”,如图10所示。 [转载]ENVI下利用ETM+数据反演地表温度 (2012-05-15 08:31:18) 转载▼ 标签： 转载 原文地址：ENVI下利用ETM+数据反演地表温度作者：ENVIIDL 地表温度作为地球环境分析的重要指标，而遥感技术作为现代重要的对地观测手段，使得基于遥感图像的地表温度反演的研究越来越多。主要的地表温度反演方法有：大气校正法，单窗算法，单通道法等等。本文介绍用辐射传输方程法对地表温度进行反演。 技术流程： 例子数据为2002年9月2日的襄樊市Landsat ETM+数据。根据数据的特点以及地表温度反演研究的技术要求，采用的技术路线为：先对Landsat ETM+数据进行预处理：数据读取、辐射定标、大气校正、襄樊区域裁剪，利用大气校正，即：辐射传输方程法对其影像热红外波段数据进行操作反演，实现襄樊市地区的地表真实温度的反演研究。具体的处理流程如下： 具体的实现步骤如下： 第一步：准备数据 热红外数据使用的是Landsat的第六波段，已经做了传感器定标、几何校正、工程区裁剪，详细流程参考上面的流程图。文件为TM6-rad-subset-jz-xiangfan.img。 由TM影像（已经过大气校正）生成的NDVI数据，已经利用主菜单->Basic Tools- >Resize Data（SFatial/SFectral）重采样为60米分辨率，与TMi6数据保持一致，文件名为：TM-NDVI-60m.img。 第二步：地表比辐射率计算 物体的比辐射率是物体向外辐射电磁波的能力表征。它不仅依赖于地表物体的组成， 而且与物体的表面状态(表面粗糙度等)及物理性质(介电常数、含水量等)有关，并随着所测 定的波长和观测角度等因素有关。在大尺度上对比辐射率精确测量的难度很大，目前只是 基于某些假设获得比辐射率的相对值，本文主要根据可见光和近红外光谱信息来估计比辐 射率。 (一)植被覆盖度计算 计算植被覆盖度Fv采用的是混合像元分解法，将整景影像的地类大致分为水体、植被和建筑，具体的计算公式如下： F V = (NDVI- NDVI S)／(NDVI V - NDVI S) （2） 其中，NDVI为归一化差异植被指数，取NDVI V = 0.70和NDVI S = 0.00，且有，当某 个像元的NDVI大于0.70时，F V取值为1；当NDVI小于0.00，F V取值为0。 利用ENVI主菜单->Basic Tools->Band Math，在公式输入栏中输入： （b1 gt 0.7）*1+（b1 lt 0.）*0+（b1 ge 0 and b1 le 0.7）*（(b1-0.0)/(0.7-0.0)）b1:选择NDVI图像 得到植被盖度图像。 (二)地表比辐射率计算 纸层析法分离氨基酸 一、前言 纸层析法 纸层析法又称纸色谱法，是目前广泛应用的一种分离技术。本世纪初俄国植物学家M.Tswett发现并使用这一技术证明了植物的叶子中不仅有叶绿素还含有其它色素。现在层析法已成为生物化学、分子生物学及其它学科领域有效的分离分析工具之一。它是一种以纸为载体的色谱法。固定相一般为纸纤维上吸附的水分，流动相为不与水相溶的有机溶剂；也可使纸吸留其他物质作为固定相，如缓冲液，甲酰胺等。将试样点在纸条的一端，然后在密闭的槽中用适宜溶剂进行展开。当组分移动一定距离后，各组分移动距离不同，最后形成互相分离的斑点。将纸取出，待溶剂挥发后，用显色剂或其他适宜方法确定斑点位置。根据组分移动距离(Rf值)与已知样比较，进行定性。用斑点扫描仪或将组分点取下，以溶剂溶出组分，用适宜方法定量(如光度法、比色法等)。 纸层析法(paper chromatography)是生物化学上分离、鉴定氨基酸混合物的常用技术，可用于蛋白质的氨基酸成分的定性鉴定和定量测定;也是定性或定量测定多肽、核酸碱基、糖、有机酸、维生素、抗菌素等物质的一种分离分析工具。纸层析法是用滤纸作为惰性支持物的分配层析法，其中滤纸纤维素上吸附的水是固定相，展层用的有机溶溶剂是流动相。 在环境分析测试中，有时用纸层析法分离试样组分，它用于一些精度不高的分析，如3，4-苯并芘。但不如GC、HPLC应用普遍。 做叶绿体色素分离时用到,将叶片碾碎，浸出绿色液体，将液体与层析液(石油醚)混合，将滤纸一段进入混合液体，四种色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸上留下4条色素带。由此观查出各种色素的相对含量和种类。 纸层析法一般用于叶绿体中色素的分离，叶绿体中色素主要包括胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，它们在层析液中的溶解度不同，溶解度大的随层析液在滤纸上扩散地快，反之则慢;含量较多者色素带也较宽。最后在滤纸上留下4条色素带，所以利用纸层析法能清楚地将叶绿体中的色素分离。 氨基酸 氨基酸是构成蛋白质的基本单位，广泛用于食品、医药、添加剂及化妆品行业。随着生物工程技术产业的发展逐渐成为2l世纪全球的主要产业之一，氨基酸的需求量越来越大，品种变更越来越快，工艺改革越来越新。目前全世界氨基酸每年的产量为100万吨，而需求总量是800万吨。我国自20世纪60年代起，氨基酸的应用在食品工业占61,，在饮料工业占30,，医药、日用化工、农业、冶金、环保、轻工、生物工程技术等方面占用的比例逐年增加。 氨基酸在人类生活的很多方面都有着应用: （1）在食品行业的应用 （2）在医药工业的应用 ArcGIS实验报告 1使用ARCMAP浏览地理数据 1.1学习内容 第1 步启动ArcMap 打开ArcMap后，open加州Redlands city地图： Figure 1打开Redlands city 地图界面 第2 步检查要素图层及显示其他图层 可以通过左侧的Table of contents 勾选你想打开和关闭的图层，进而找到自己想要的信息。 第4 步查询地理要素 通过Bookmarks下面勾选ESRI找到其位置，再通过Tools工具栏下的 查询steet地物属性。 Figure 2地物属性的查询 通过查询窗口，选择All layers出现STATE street 相交的地块，通过点击 Land Use里面信息，可以反向查询地块的位置： Figure 3反向查询信息 第5 步检查其它属性信息 右键TOC图层列表里的Land Use，选择Open Attribute Table就可以打开并查看具体的记录要素。 Figure 4图层其他属性信息查询 第6 步设置并显示地图提示信息 在TOC图层列表右键Count Shops，选择Properties，在Display栏中Display Expression选项下将字段NAME改为ADDRESS，确定以后。回到地图，鼠标放在Count Shop 上时，显示的是该shop的地理位置信息。 Figure 5更改地图提示信息 第7 步根据要素属性设置图层渲染样式 将Land Use等图层关闭以后，只显示Streets图层。右键Streets图层，选择Properties选项—>选择Symbology对话框。在Show列表中选择Categories，从下拉字段中选择CLASS，Add All Values，点击应用。就可以看到地图中街道的显示按照部分类别进行了颜色区分。最后在Symbology中选择Features，显示恢复原貌。 Figure 6设置图层渲染样式 第8 步根据属性选择要素 在Selection菜单中选择Select By Attributes，选择Streets层，创造一个新的选择集，通过命令"STR_NAME" = 'I 10'就可以选择10号州际公路了。 基于ETM 数据煤田火区地表温度反演的研究实验操作步骤与流程 算法：单通道算法，其公式为 Τs =γ ε?1 ψ1L sensor +ψ2 +ψ3 +δ（1） γ= c 2L sensor T sensor 2 λ4 c 1 L sensor +λ?1 ?1 （2） δ=?γL sensor +T sensor （3） L sensor =L min λ + L max λ ?L min λ Q DN Q max （4） T sensor = K 2 ln 1+K 1L λ （5） K 1=666.09 mW ?cm ?2?sr ?1?um ?1 , K 2=1282.71K ψ1=0.1471?ω2?0.1558ω+1.1234 （6） ψ2=?1.1836?ω2?0.3761ω?0.5289（7） ψ3=?0.0455?ω2+1.8719ω?0.3907 （8） ω=0.177e +0.339 （9） e =0.6108?exp 17.27 Τ0 ?273 237.3+Τ 0?273 ?RH （10） 先来说明单通道算法公式（1）中γ，L sensor ，δ，ψ1，ψ2，ψ3等这些参数的计算过程，地表比辐射率ε的计算过程稍后在说明。 （1）对于ψ1，ψ2，ψ3的计算，只要查阅资料得知相对湿度RH ，与温度Τ0后，就可以算出大气中水蒸汽的含量ω，进而可以根据公式算出ψ1，ψ2，ψ3。 （2）对于L sensor 的计算，也就是辐射校正的过程，主要目的在于把影像中像元的灰度值转化成辐亮度L sensor ，公式（4）中的L min λ ，L max λ ，Q max 在影像头文件中可以找到，Q DN 就是所要进行校正的影像。在ENVI 中的操作如下： Basic tools → band math ,然后点开出现如下左侧对话框： 对于ETM 数据热红外波段高增益就是L sensor =3.2+9.45?Q DN 255 然后点ok 出现如下右侧对话框： 葡聚糖凝胶层析实验报告 一、实验目的 1、学习凝胶(Gel)层析法的基本原理； 2、掌握葡聚糖凝胶（Sephadex）柱层析的操作技术。 二、实验原理 凝胶层析又称排阻层析，凝胶过滤，渗透层析或分子筛层析等。 对于某种型号的凝胶，一些大分子不能进入凝胶颗粒内部而完全被排 阻在外，只能沿着颗粒间的缝隙流出柱外（所用洗脱液的体积为外水 体积）；而一些小分子不被排阻，可自由扩散，渗透进入凝胶内部的 筛孔，尔后又被流出的洗脱液带走（所用洗脱液的体积为内水体积）。 分子越小，进入凝胶内部越深，所走的路程越多，故小分子最后流出 柱外，而大分子先从柱中流出。一些中等大小的分子介于大分子与小 分子之间，只能进入一部分凝胶较大的孔隙，亦即部分排阻，因此这 些分子从柱中流出的顺序也介于大、小分子之间。这样样品经过凝胶 层析后，分子便按照从大到小的顺序依次流出，达到分离的目的。 三、仪器、材料和试剂 1、仪器：内直径为1cm，外直径为1.5cm的层析柱，恒流泵、收集器、酶标仪、试管、烧杯、移液枪。 2、材料与试剂：交联葡聚糖、双蒸水、蛋白溶液样品。 四、实验步骤 1、装柱 将交联葡聚糖溶液用玻璃棒引流导入层析柱中，要注意，不能让柱子中有气泡，可以边装边用玻璃棒搅拌。 2、上样 装好柱后，用移液枪将柱子中上面的水吸出，再用移液枪将1ml 的蛋白溶液加入层析柱中。 3、洗脱和收集 打开恒流泵和收集器装置，待样品刚好渗入到凝胶中时，再向层析柱中加入3-4ml的蒸馏水，此时盖上层析柱的上盖，将上盖的细管插入到盛有双蒸水的烧杯中，调节恒流泵的速度和收集器时间，开始洗脱收集。 4、样品的检测 收集一段时间后，将样品取出，依次编号，依次加入200μl到酶标版上，选用一个孔加入双蒸水作为对照，用酶标仪在280nm下测检测。 五、实验结果及分析 1、实验结果： 2、蛋白质样品洗脱曲线： 热红外遥感（Infrared Remote Sensing）是指传感器工作波段限于红外波段范围之内的遥感。即利用星载或机载传感器收集、记录地物的热红外信息，并利用这种热红外信息来识别地物和反演地表参数如温度、湿度和热惯量等。目前有很多的卫星携带了热红外传感器，包括ASTER、AVHRR、MODIS、TM/ETM+/ TIRS等。 目前，地表温度反演算法主要有以下三种：大气校正法（也称为辐射传输方程：Radiative Transfer Equation——RTE）、单通道算法和分裂窗算法。 本实例是基于大气校正法，利用Landsat8 TIRS反演地表温度。 基本原理：首先估计大气对地表热辐射的影响, 然后把这部分大气影响从卫星传感器所观测到的热辐射总量中减去, 从而得到地表热辐射强度, 再把这一热辐射强度转化为相应的地表温度。 具体实现为：卫星传感器接收到的热红外辐射亮度值Lλ由三部分组成：大气向上辐射亮度L↑，地面的真实辐射亮度经过大气层之后到达卫星传感器的能量；大气向下辐射到达地面后反射的能量。卫星传感器接收到的热红外辐射亮度值Lλ的表达式可写为（辐射传输方程）： Lλ = [εB(T S) + (1-ε)L↓]τ+ L↑（1.1） 式中，ε为地表比辐射率，T S为地表真实温度(K)，B(T S)为黑体热辐射亮度，τ为大气在热红外波段的透过率。则温度为T的黑体在热红外波段的辐射亮度B(T S)为： B(T S) = [Lλ - L↑- τ(1-ε)L↓]/τε（1.2） T s可以用普朗克公式的函数获取。 T S = K2/ln(K1/ B(T S)+ 1) （1.3） 对于TM，K1 =607.76 W/(m2*μm*sr)，K2 =1260.56K。 对于ETM+，K1=666.09 W/(m2*μm*sr)，K2 =1282.71K。 对于TIRS Band10，K1= 774.89 W/(m2*μm*sr)，K2 = 1321.08K。 从上可知此类算法需要2个参数：大气剖面参数和地表比辐射率。大气剖面参数在NASA提供的网站(https://www.wendangku.net/doc/cc6250092.html,/)中，输入成影时间以及中心经纬度可以获取大气剖面参数。适用于只有一个热红外波段的数据，如Landsat TM /ETM+/TIRS数据。 主要内容就是使用BandMath工具计算公式（1.2）和公式（1.3），处理流程如下图所示。 生物化学实验报告：蛋白质分子量的测定— —凝胶层析法 实验一蛋白质分子量的测定——凝胶层析法 一、实验目的 1.掌握凝胶层析的基本原理。 2.学习利用凝胶层析法测定蛋白质相对分子质量的实验技能。二、实验原理 凝胶层析法也称分子筛层析法，是利用具有一定孔径大小的多孔凝胶作固定相的层析技术。当混合物随流动相经过凝胶层析柱时，其中各组分按其分子大小不同而被分离的技术。该法设备简单、操作方便、重复性好、样品回收率高。凝胶是一种不带电的具有三维空间的多孔网状结构、呈珠状颗粒的物质，每个颗粒的细微结构及筛孔的直径均匀一致，像筛子，小的分子可以进入凝胶网孔，而大的分子则排阻于颗粒之外。当含有分子大小不一的蛋白质混合物样品加到用此类凝胶颗粒装填而成的层析柱上时，这些物质即随洗脱液的流动而发生移动。大分子物质沿凝胶颗粒间隙随洗脱液移动，流程短，移动速率快，先被洗出层析柱；而小分子物质可通过凝胶网孔进入颗粒内部，然后再扩散出来，故流程长，移动速度慢，最后被洗出层析柱，从而使样品中不同大小的分子彼此获得分离。若分子大小介于上述完全排阻或完全渗 入凝胶的物质，则居二者之间从柱中流出。总之，各种不同相对分子质量的蛋白质分子，最终于它们被排阻和扩散的程度不同，在凝胶柱中所经过的路程和时间也不同，从而彼此可以分离开来。 将凝胶装在柱后，柱床体积称为“总体积”，以Vt表示。实质上Vt是Vo，Vi与Vg三部分组成，Vo称为“孔隙体积”或“外水体积”，即存在于柱床内凝胶颗粒外面空隙之间的水相体积，相应于一般层析法中柱内流动相的体积；Vi为内体积，即凝胶颗粒内部所含水相的体积。Vg为凝胶本身的体积。洗脱体积与Vo与Vi之间的关系可用下式表示：Ve=Vo+KdVi 式中Ve为洗脱体积，自加入样品时算起，到组分最大浓度出现时所流出的体积；Kd为样品组分在二相间的分配系数，也可以说Kd是分子量不同的溶质在凝胶内部与外部的分配系数。它只与被分离的物质分子的大小和凝胶颗粒孔隙的大小分布有关，而与柱的长度粗细无关，也就是说它对每一物质为常数，与柱的物理条件无关。Kd可通过实验求得，上式可以改写为:Kd=(Ve-Vo)/Vi 上式中Ve为实际测得的洗脱体积；Vo可用不被凝胶滞留的大分子物质的溶液通过实际测量求得；Vi可g×Wr求得。因此，对一层析柱胶床来说，只要通过实际实验得知某一物质的洗脱体积就可算出它的Kd值。 遥感原理与应用 地表温度反演 实验报告 专业：地理信息系统 班级：XXXXXXXX 姓名：XXX 学号：XXXXXX 成绩： 指导教师：XXX 2014年12月17日 一. 实验目的 1. 根据实际需要，学会在网上（如中国科学院遥感与数字地球研究所数据共享网）下载研究区内的遥感数据； 2. 掌握在ENVI中实现简单的地表温度反演的原理与步骤。 二. 实验任务 1. 在中国科学院遥感与数字地球研究所数据共享网上订购并下载覆盖郫县的TM影像； 2. 在ENVI中实现简单的地表温度反演算法。 三. 实验数据 在中国科学院遥感与数字地球研究所数据共享网上下载的覆盖郫县地区的TM影像。 四. 实验原理 图1 TM影像地表温度反演流程 1. 地表温度(Land Surface Temperature)反演公式为: 2 1(1) K LST K In R ε= +， 其中，R m DN d =?+，2111607.76K W m sr m μ---=???，21260.56K K =。 2. 根据TM 辐射定标原理，热红外波段表观辐亮度可以进一步写作: max min 6min 255 L L R DN L -= ?+， 其中LmaxBand6=15.303 , LminBand6=1.238。 3. 地表比辐射率ε为同温度下地表辐射能与黑体辐射能的比率，其可以表示为: 1.0090.047(In ) (0)NDVI NDVI ε=+>， 其中，4343 TM TM NDVI TM TM -=+，当0NDVI <=时(如水体)地表比辐射率取常数1。 五. 实验步骤 1. TM 数据下载 数据查询和下载网址https://www.wendangku.net/doc/cc6250092.html,/query .html ，界面如图2所示。 图2 中国科学院遥感与数字地球研究所数据共享网址界面 实验五栅格数据的空间分析 一、实验目的 理解空间插值的原理，掌握几种常用的空间差值分析方法。 二、实验内容 根据某月的降水量，分别采用IDW、Spline、Kriging方法进行空间插值，生成中国陆地范 围内的降水表面，并比较各种方法所得结果之间的差异，制作降水分布图。 三、实验原理与方法 实验原理：空间插值是利用已知点的数据来估算其他临近未知点的数据的过程，通常用于将 离散点数据转换生成连续的栅格表面。常用的空间插值方法有反距离权重插值法（IDW）、 样条插值法（Spline）和克里格插值方法（Kriging）。 实验方法：分别采用IDW、Spline、Kriging方法对全国各气象站点1980年某月的降水量进 行空间插值生成连续的降水表面数据，分析其差异，并制作降水分布图。 四、实验步骤 ⑴打开arcmap，加载降水数据，行政区划数据，城市数据，河流数据，并进行符号化，对 行政区划数据中的多边形取消颜色填充 ⑵点击空间分析工具spatial analyst→options，在general标签中将工作空间设置为实验数据所在的文件夹 ⑶点击spatial analyst→interpolate to raster→inverse distance weighted，在input points下拉框中输入rain1980，z字段选择rain，像元大小设置为10000 点击空间分析工具spatial analyst→options，在extent标签中将分析范围设置与行政区划一致，点击spatial analyst→interpolate to raster→inverse distance weighted，在input points下拉框中输入rain1980，z字段选择rain，像元大小设置为10000 点击空间分析工具spatial analyst→options在general标签中选province作为分析掩膜，点击spatial analyst→interpolate to raster→inverse distance weighted，在input points下拉框中输入rain1980，z字段选择rain，像元大小设置为10000 Landsat TM6 地表温度反演实习报告 实习目的： 1、TM Level 1 数据的热红外波段辐射定标：学会阅读头文件，找出所需定标参数；利用定标参数将TM图像热红外波段DN值转换为辐射亮度； 2、运用单通道法，反演地表温度反演 实习步骤： 1.加载图像：import—>选择需要加载的图像 2.分部建模 2.1求算NDVI的建模如图所示 第三第四波段的辐射定标运算的增益和偏移均来自数据的头文件。 2.2第六波段辐射定标计算 说明：第六波段的辐射定标计算的增益和偏移不能再用头文件中的增益和偏移，否则误差会很大造成无法显示，因此必须在老师给的表格中查找。 然后再用老师给的公式进行计算. 从表格中找出L min 和L max 输入下面公式 255 G min max L L rescale -= min B L rescale = rescale cal rescale B Q G L +?=λ 即可求出增益和偏移，然后进行辐射定标运算即可求出所需结果。 2.3求解地表反射率（λε）的建模运算。 所使用的经验公式根据Van 的经验公式： )ln(047.00094.1NDVI +=λε 2.4求解)T (B s λ的建模。)T (B s λ为温度为s T 的黑体在热红外波段的辐射亮度。 使用的公式是 L L o o o s ↓ ↑ -- -=λ λ λ λλλλλεετε1L )T (B ）（，其中 L o ↓ λ 表示大气向下辐射亮度，模拟结果为1.68 Wm -2um -1Sr -1，L o ↑ λ表示大气向上辐射亮度， 模拟结果为1.74 Wm -2um -1Sr -1，λτo 为大气在热红外波段的透过率，模拟结果为0.77。λε为上一步求解的结果。 2.5反演温度的建模 实验报告 一、实验目的 掌握薄层色谱的基本原理及其在有机物分离中的应用。 二、实验原理 有机混合物中各组分对吸附剂的吸附能力不同，当展开剂流经吸附剂时，有机物各组分会发生无数次吸附和解吸过程，吸附力弱的组分随流动相迅速向前，而吸附力弱的组分则滞后，由于各组分不同的移动速度而使得她们得以分离。物质被分离后在图谱上的位置，常用比移值R f表示。 R f 原点至层析斑点中心的距离原点至溶剂前沿的距离 三、实验仪器与药品 5.0cm×15.0cm硅胶层析板两块，卧式层析槽一个，点样用毛细管。 四、物理常数 五、仪器装置图 “浸有层析板的层析槽”图 1-层析缸，2-薄层板，3-展开剂饱和蒸汽，4-层析液 六、实验步骤 （1）薄层板的制备： 称取2～5g层析用硅胶，加适量水调成糊状，等石膏开始固化时，再加少许水，调成匀浆，平均摊在两块5.0×15cm的层析玻璃板上，再轻敲使其涂布均匀。（老师代做！）固化后，经105℃烘烤活化0.5h，贮于干燥器内备用。 （2）点样。 在层析板下端2.0cm处，（用铅笔轻化一起始线，并在点样出用铅笔作一记号为原点。）取毛细管，分别蘸取偶氮苯、偶氮苯与苏丹红混合液，点于原点上（注意点样用的毛细管不能混用，毛细管不能将薄层板表面弄破，样品斑点直径在1~2mm为宜！斑点间距为1cm） （3）定位及定性分析 用铅笔将各斑点框出，并找出斑点中心，用小尺量出各斑点到原点的距离和溶剂前沿到起始线的距离，然后计算各样品的比移值并定性确定混合物中各物质名称。 实验注意事项 1、铺板时一定要铺匀，特别是边、角部分，晾干时要放在平整的地方。 2、点样时点要细，直径不要大于2mm,间隔0.5cm以上，浓度不可过大，以免出现拖尾、混杂现象。 3、展开用的烧杯要洗净烘干，放入板之前，要先加展开剂，盖上表面皿，让烧杯内形成一定的蒸气压。点样的一端要浸入展开剂0.5cm 以上,但展开剂不可没过样品原点。当展开剂上升到距上端0.5－1cm 时要及时将板取出，用铅笔标示出展开剂前沿的位置。 讨论： 七、思考题 本科生实验报告 学院：资源与环境学院 课程名称：地理信息系统 班级： 12城规 学年学期： 2014 ——2015学年第一学期指导教师：朱小燕 实验一：Arc gis的认识 实验目的： 认识arc gis，熟悉Arc map、Arc globe基本功能 Arc map Arc globe 实验二：地理配准 实验目的： 利用影像配准工具（右键添加地理配准工具条）进行影像数据的地理配准实验步骤： 在地理配准编辑器下，不勾选自动校正，对图像进行控制点的添加 点击右键输入坐标值：X输入经度值，y输入纬度值 选取四点进行一阶多项式（防射） 配准结果： 实验三：矢量化 实验目的： 熟练编辑器的使用（点要素、线要素、多边形要素的数字化）实验步骤; 在目录下选择文件，新建new shapefile（点、线、面） 对图像上的点、线、面（城市、河流、省域）依次进行矢量化 最终矢量化成图为： 对所有的点、线、面矢量化完成后，再依次对点、线、面进行属性的修改，给每个点添加name：标注**城市；给线标注河流的名称；给省标注**省份（自治区）。 图层上点击右键——打开属性表，逐次进行修改 实验四：投影 实验目的： 掌握定义地图的基本步骤 实验步骤： 目录下→工具箱→系统工具箱→Data management tools 1）投影变换 定义投影 分别对点、线、面进行定义投影，坐标系选择：Beijing 1954 2）要素 投影 先选择地理坐标系：Asia——Beijing 1954 再选择投影坐标系：Gauss Kruger——Beijing 1954 ——Beijing 1954 GK zone 18N 投影后图像： 基于辐射传输方程的Landsat 数据地表温度反演教程 一、数据准备 Landsa 8遥感影像数据一景，本教程以重庆市2015年7月26日的=行列号为（128，049）影像（LC8LGN00）为例。 同时需提前查询影像的基本信息（详见下表） 二、地表温度反演的总体流程 三、具体步骤 1、辐射定标 地表温度反演主要包括两部分，一是对热红外数据，二是多光谱数据进行辐射定标。 （1）热红外数据辐射定标 选择Radiometric Correction/Radiometric Calibration 。在File Selection 对话框中，选择数据LC8LGN02_MTL_Thermal ，单击Spectral Subset 选择Thermal Infrared1（），打开Radiometric Calibration 面板。 （2）多光谱数据辐射定标 选择要校正的多光谱数据“进行辐射定标。 Settings ，如下图。 2、大气校正 本教程选择Flaash 校正法。FLAASH Atmospheric Correction，双击此工具，打开辐射定标的数据，进行相关的参数设置进行大气校正。 注意：如果在多光谱数据辐射定标时Scale factor值忘记设置，可在本步骤中打开辐射定标数时设置single scale faceor 值为，若已设置，则默认值为1即可。 1)Input Radiance Image：打开辐射定标结果数据； 2)设置输出反射率的路径，由于定标时候； 3)设置输出FLAASH校正文件的路径，最优状态：路径所在磁盘空间足够大； 4)中心点经纬度Scene Center Location：自动获取； 5)选择传感器类型：Landsat-8 OLI；其对应的传感器高度以及影像数据的分辨率自动读取； 6) 设置研究区域的地面高程数据； 7)影像生成时的飞行过境时间：在layer manager中的Lc8数据图层右键选择View Metadata，浏览time字段获取成像时间； 注：也可以从元文件“”中找到，具体名称：DATE_ACQUIRED = 2013-05-12；SCENE_CENTER_TIME = 02:55:； 8) 大气模型参数选择：Sub-Arctic Summer（根据成像时间和纬度信息选择）； 9) 气溶胶模型Aerosol Model：Urban，气溶胶反演方法Aerosol Retrieval：2-band（K-T）； 10) 其他参数按照默认设置即可。 11) 多光谱参数设置中， K-T反演选择默认模式：Defaults->Over-Land Retrieval standard （600:2100） 波谱响应函数：默认指向.. \Program Files\Exelis\ENVI51\classic\filt_func\ 把它重新指向：..\Program Files\Exelis\ENVI51\resource\filterfuncs\ 注：这是因为版本的一个小bug，即Classic中的L8的波谱响应函数不正确，另外一个一劳永逸的方法是：将 纸层析的实验报告 前言 纸层析法纸层析法又称纸色谱法，是目前广泛应用的一种分离技术。本世纪初俄国植物学家M.Tswett发现并使用这一技术证明了植物的叶子中不仅有叶绿素还含有其它色素。现在层析法已成为生物化学、分子生物学及其它学科领域有效的分离分析工具之一。它是一种以纸为载体的色谱法。固定相一般为纸纤维上吸附的水分，流动相为不与水相溶的有机溶剂；也可使纸吸留其他物质作为固定相，如缓冲液，甲酰胺等。将试样点在纸条的一端，然后在密闭的槽中用适宜溶剂进行展开。当组分移动一定距离后，各组分移动距离不同，最后形成互相分离的斑点。将纸取出，待溶剂挥发后，用显色剂或其他适宜方法确定斑点位置。根据组分移动距离（Rf值）与已知样比较，进行定性。用斑点扫描仪或将组分点取下，以溶剂溶出组分，用适宜方法定量（如光度法、比色法等）。 纸层析法（paper chromatography）是生物化学上分离、鉴定氨基酸混合物的常用技术，可用于蛋白质的氨基酸成分的定性鉴定和定量测定；也是定性或定量测定多肽、核酸碱基、糖、有机酸、维生素、抗菌素等物质的一种分离分析工具。纸层析法是用滤 纸作为惰性支持物的分配层析法，其中滤纸纤维素上吸附的水是固定相，展层用的有机溶溶剂是流动相。 在环境分析测试中，有时用纸层析法分离试样组分，它用于一些精度不高的分析，如3，4-苯并芘。但不如GC、HPLC应用普遍。在 做叶绿体色素分离时用到,将叶片碾碎，浸出绿色液体，将液体与层析液（石油醚）混合，将滤纸一段进入混合液体，四种色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸上留下4条色素带。由此观查出各种色素的相对含量和种类。 纸层析法一般用于叶绿体中色素的分离，叶绿体中色素主要包括胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，它们在层析液中的溶解度不同，溶解度大的随层析液在滤纸上扩散地快，反之则慢；含量较多者色素带也较宽。最后在滤纸上留下4条色素带，所以利用纸层析法能清楚地将叶绿体中的色素分离。 氨基酸氨基酸是构成蛋白质的基本单位，广泛用于食品、医药、添加剂及化妆品行业。随着生物工程技术产业的发展逐渐成为2l世纪全球的主要产业之一，氨基酸的需求量越来越大，品种变更越来越快，工艺改革越来越新。目前全世界氨基酸每年的产量为100万吨，而需求总量是800万吨。我国自20世纪20xx年代起，氨基酸的应用在食品工业占61％，在饮料工业占30％，医药、日用化工、农业、冶金、环保、轻工、生物工程技术等方面占用的比例逐年增加。 氨基酸在人类生活的很多方面都有着应用： (1)在食品行业的应用 (2)在医药工业的应用 (3)在饲料添加剂行业的应用 (4)在化妆品行业的应用 (5)在农业上的应用 (6)在其他行业的应用 基于辐射传输方程的Landsat数据地表温度反演教程 一、数据准备 Landsa 8遥感影像数据一景，本教程以重庆市2015年7月26日的=行列号为（128，049）影像（LC81280402016208LGN00）为例。 同时需提前查询影像的基本信息（详见下表） 注：基本信息在影像头文件中均可查询到，采集时间为格林尼治时间。 二、地表温度反演的总体流程 三、具体步骤 1、辐射定标 地表温度反演主要包括两部分，一是对热红外数据，二是多光谱数据进行辐射 定标。 （1）热红外数据辐射定标 选择Radiometric Correction/Radiometric Calibration。在File Selection 对话框中，选择数据LC81230322013132LGN02_MTL_Thermal，单击Spectral Subset选择Thermal Infrared1（10.9），打开Radiometric Calibration面板。 （2）多光谱数据辐射定标 Scale factor 不能改变，否则后续 计算会报错。保持默认1即可。 选择要校正的多光谱数据 “LC81230322013132LGN02_MTL_MultiSpectral” 进行辐射定标。 因为后续需要对多光谱数据进行大气校正，可直接单击Apply Flaash Settings，如下图。 注意与热红外数据辐射定标是的差 别，设置后Scale factor值为0.1。 2、大气校正 本教程选择Flaash 校正法。FLAASH Atmospheric Correction，双击此工具，打开辐射定标的数据，进行相关的参数设置进行大气校正。 注意：如果在多光谱数据辐射定标时Scale factor值忘记设置，可在本步骤中打开辐射定标数时设置single scale faceor 值为0.1，若已设置，则默认值为1即可。 地图学原理与方法课程设计 __Arcgis实验 班级测绘1401班 姓名赵强 学号 201408251 任课教师段焕娥 完成日期 2016.6.8 目录 前言..................................................................................................... - 1 - 实验一地理配准 ............................................................................... - 1 - 实验二空间数据矢量化.................................................................... - 3 - 实验三空间校正（边匹配）............................................................ - 7 - 实验四空间校正（橡皮页变换） .................................................. - 9 - 实验五空间校正（图匹配） ........................................................ - 12 - 实验总结 ........................................................................................... - 14 - 作品名称：黄河三角洲地表温度反演 姓名+学号： 小组成绩： 一、概述 1、作业背景： 地表温度是很多环境模型的一个重要参数，在大气与地表的能量与物质交换，天气预报，全球洋流循环，气候变化等研究领域有重要的应用。利用热红外遥感可以得到大范围的地表温度面状信息，与传统的地表温度测量方式相比，具有快速、便捷、测量范围大、信息连续等特点，因此利用热红外遥感数据反演地面温度得到了广泛的应用 2、作业意义： 黄河三角洲是黄河携带大量泥沙在渤海凹陷处沉积形成的冲积平原，位处黄河入海口处的黄河三角洲自然保护区正是以保护河口湿地生态系统和珍稀、濒危鸟类为主的湿地类型保护区。以利津为顶点，北到徒骇河口，南到小清河口，呈扇状三角形，面积5,450平方公里。地面平坦，在海拔10公尺以下。向东撒开的扇状地形，海拔高程低于15米，面积达5450平方公里。三角洲属，温带季风性气候。四季分明，光照充足，区内自然资源丰富。 黄河口湿地生态旅游区占地23万亩，都处在黄河三角洲之内，地貌以芦苇沼泽，湿地为主，其次为河口滩地，带翅碱蓬盐滩湿地，灌丛疏林湿地以及人工槐林湿地等。集自然景观与人文景观为一体，既有沧海桑田的神奇与壮阔，又有黄龙入海的壮观和长河落日的静美，是人们休闲、度假、观光科普的最佳场所。 二、数据介绍 数据来自地理空间数据云，Landsat 4-5 TM（陆地卫星4、5号，1982年发射后运行至今，携带有TM传感器）的相关遥感影像作为研究数据，研究黄河三角洲温度分布状况。 实验数据：2010年9月11号黄河三角洲图像（中心经度：118.8878w，中心纬度：37.4815n） 三、基本概念及技术流程图 3.1、基本概念：地表温度反演实验报告
氨基酸纸上层析实验报告
ArcGIS空间大数据处理实验报告材料
ENVI支持下地表温度反演
纸层析法分离氨基酸实验报告
ARCGIS实验报告书
基于ETM数据地表温度反演实验单通道算法操作文档
葡聚糖凝胶层析实验报告
Landsat8 TIRS 地表温度反演
生物化学实验报告：蛋白质分子量的测定——凝胶层析法
基于热红外波段的地表温度反演实验报告
arcgis栅格数据空间分析实验报告
erdas 北京地表温度反演_实习报告
薄层色谱法实验报告
arcgis实验报告
landsat 遥感影像地表温度反演教程
【实验报告】纸层析的实验报告
landsat遥感影像地表温度反演教育教案(大气校正法)
Arcgis实验报告
定量遥感：地表温度反演