物光谱反射率的野外测定原理主要是利用电磁辐射定律和各地物光谱特征进行测定。发射率即辐射度测量是依据辐射定律进行测量。由于物理模型需要大量的参数，实际情况下，绝对光谱反射率和辐射率是难以得到的，通常都是测量相对反射率或者相对辐射率，也称为比反射率或比辐射率，即自然物体相对于标准板（白板或者灰板）的反射率或者辐射率。

地物反射率的计算公式如下：

(1)

式中为被测物体的反射率；为标准板的反射率；和分别为测量物体和标准板的仪器测量值。

地物辐射率的计算公式如下：

(2)

式中为被测物体的辐射率；为标准板的辐射率；和分别为测量物体和标准板的仪器测量值。

光谱仪又称可见光-近红外光谱辐射计，通常的设计波长范围是0.4～0.25微米（有0.4～1.1或1.3～2.5微米两种仪器）。进行野外光谱测量时要求仪器性能稳定，携带方便，数据提取容易。表中列出了常用的光谱仪。

野外光谱测量时通常要求选择无严重大气污染、光照稳定、无卷云或浓积云、风力小于3级的天气，避开阴影和强反射体的影响。选取目标时通常选择物体自然状态的表面作为观测面，取样面积大于地物自然表面起伏和不均匀的尺度，并且要求被测目标面要充满视场。另外，要求标准版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。通常实验采用垂直测量方法，采集10～30次取平均进行光谱测量，并且在实验测量时要先进行仪器预热与优化。一般对于光谱反射率测量，仪器预热10分钟就足够了。如果是辐射度测量，那么预热的时间应尽可能长一些，通常需要预热60分钟左右。如果所采集的光谱数据将要用于光谱图像的数据定标或解译，那么光谱数据的采集时间就非常重要。在此条件下，应当使用和得到遥感影像时照明条件近似的照明采集反射光谱数据。通常选择在卫星过境或者机载传感器采集数据的同时采集反射光谱数据。

在遥感领域，尤其是定量遥感领域，光谱测量有着广泛的应用。它对于研究辐射传输机制、获取各种地物的光谱特性、采集地物光谱曲线绘制标准光谱库等起到至关重要的作用，也是遥感学科中一项重要的基本技能。通过光谱测量，可以获取野外自然环境下地物的光谱特性，从而研究大气、气溶胶等对辐射传输的影响，推动遥感科学向前发展。