ASD光譜儀使用簡(jiǎn)介(FieldSpec4)

FieldSpec-4地物波譜儀使用簡(jiǎn)介

——ASD

渠道科技集團(tuán)

1、野外光譜儀（FS4）

ASD野外光譜分析儀FieldSpec4是一種測(cè)量可見光到近紅外波段(350nm-2500nm)地物波譜的便攜式工具。它能快速掃描地物，光纖探頭能在毫秒內(nèi)得到地物單一光譜。FS4主要測(cè)量反射率（Reflectance）和輻射亮度(Radiance)。渠道科技集團(tuán)FieldSpec4FieldSpec4系列便攜式地物波譜儀是美國(guó)ASD(AnalyticalSpectralDevices.,Inc)公司的最新旗艦產(chǎn)品，適用于從遙感測(cè)量，農(nóng)作物監(jiān)測(cè)，森林研究到工業(yè)照明測(cè)量，海洋學(xué)研究和礦物勘察的各方面應(yīng)用。操作簡(jiǎn)單，軟件包功能強(qiáng)勁。

此儀器可用做測(cè)量輻射度，CIE顏色，光譜反射率和光譜透過率。規(guī)格參數(shù)型號(hào)FieldSpec4波長(zhǎng)范圍350-2500nm光譜采樣間隔1.4nm(350-1000nm)2nm(1001-2500nm)光譜分辨率3nm@700nm10nm@1400,2100nm渠道科技集團(tuán)地物反射率地物的反射：太陽(yáng)光通過大氣層照射到地球表面，地物會(huì)發(fā)生發(fā)射作用，反射后的短波輻射一部分為遙感器所接收。在250-3000nm波段內(nèi)，地物主要反射太陽(yáng)輻射的電磁波，地物本身的熱輻射可以忽略不計(jì)。反射率（ρ）：地物的反射能量與入射總能量的比，即ρ=(Pρ/P0)×100%。表征物體對(duì)電磁波譜的反射能力。反射率是可以測(cè)定的。地物在不同波段的反射率是不同的，利用地物反射率的差別，可以判斷地物的屬性。渠道科技集團(tuán)輻射亮度輻射亮度，表示的是面輻射源上某一點(diǎn)在一定方向上的輻射強(qiáng)弱，單位是W/㎡/sr瓦每平方米每球面度。FS4測(cè)量的輻射亮度，指的是每個(gè)波長(zhǎng)度上的能量總值，單位是W/㎡/sr/nm瓦每平方米每納米每球面度。利用余弦接收器探頭還可以測(cè)量輻射照度。輻射照度是一個(gè)從放射源向平面狀物體照射時(shí)，每單位面積所得到的放射束數(shù)量的物理量，單位是瓦特每平方米每納米(W/m2/nm)渠道科技集團(tuán)

FieldSpec4地物波譜儀主要由手提電腦，觀測(cè)主機(jī)，手槍式把手，光纖光學(xué)探頭及連接數(shù)據(jù)線，校準(zhǔn)白板組成。FieldSpec4加上野外背包非常便于野外攜帶；0.35-2.5的光譜范圍以及8nm的光譜分辨率,它能在手提電腦上實(shí)時(shí)持續(xù)顯示并保存測(cè)量光譜，使測(cè)量者在測(cè)量過程中依據(jù)即時(shí)反饋的光譜圖像獲取需要的測(cè)量數(shù)據(jù)。渠道科技集團(tuán)2、優(yōu)化白板

由于直接測(cè)量反射率收到光照和樣品本身特性的影響，使用已知反射率的白板，作為參照物，首先測(cè)量白板對(duì)當(dāng)前狀態(tài)下入射光源的反射率，配置的白板有相應(yīng)的校準(zhǔn)文件，用于計(jì)算被測(cè)物的測(cè)量結(jié)果，校準(zhǔn)白板的反射率達(dá)到99%。(下圖為探頭和手槍式握柄)渠道科技集團(tuán)3、野外測(cè)量（1）準(zhǔn)備工作。（2）測(cè)量過程。（3）數(shù)據(jù)分析。渠道科技集團(tuán)（1）準(zhǔn)備工作。光譜儀、計(jì)算機(jī)充電：光譜儀電量不足時(shí)紅燈閃亮，充滿電后綠燈亮；如果黃燈閃亮則說明過熱，需要等待一段時(shí)間；安裝適當(dāng)?shù)溺R頭或其他附件（如GPS、余弦接受器等），并準(zhǔn)備好白板；依次打開光譜儀電源及計(jì)算機(jī)電源，并啟動(dòng)相應(yīng)RS3軟件；光譜儀需要預(yù)熱15分鐘左右，如果需要更加精細(xì)的測(cè)量，則預(yù)熱要80-90分鐘；在軟件上選擇相應(yīng)的鏡頭并調(diào)整光譜平均、暗電流平均和白板采集平均次數(shù)（Control/adjustconfiguration）在軟件中選擇或填寫需要存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的路徑、名稱和其他內(nèi)容（Control/spectrumsave）渠道科技集團(tuán)暗電流平均（DarkCurrent）：意思就是看不見的干擾，指的是電子儀器本身帶來的輻射。白板平均采集數(shù)（WhiteReference）：對(duì)基準(zhǔn)白板的反射采集平均數(shù)，一般對(duì)應(yīng)被測(cè)物光譜采集數(shù)。光譜平均采集數(shù)（SpectrumAvg）：表示一次采集的快慢，10表示1秒測(cè)量10次，可在1-100內(nèi)設(shè)置，越大則采集時(shí)間越長(zhǎng)，精度越好，去噪越好，耗電越大。渠道科技集團(tuán)RS3軟件介紹RS3是一款基于Windows的程序軟件，兼容Windows95,98,2000,ME,NT,XP以及Vista，但是系統(tǒng)語(yǔ)言必須是英語(yǔ)。有兩個(gè)版本，但據(jù)老外講沒有什么區(qū)別，實(shí)際我們使用中也沒發(fā)現(xiàn)有啥區(qū)別。RS3用于優(yōu)化FieldSpec儀器以及采集下列數(shù)據(jù):RawDN、反射率、輻射亮度/輻射照度。所有采集的數(shù)據(jù)均為.asd文件格式，并可以使用ViewSpecPro軟件打開并進(jìn)行后處理。渠道科技集團(tuán)等待連接確定儀器和定標(biāo)信息調(diào)整配置光譜平均次數(shù)

Spectrumaverage暗電流平均次數(shù)

Darkcurrentaverage白板平均次數(shù)

WhitereferenceaverageRS3軟件配置渠道科技集團(tuán)連接設(shè)置主機(jī)與電腦的連接可以是通過電纜的有線連接，也可以是無線WIFI連接。軟件開啟就會(huì)自動(dòng)搜索設(shè)備。出廠設(shè)置主機(jī)的IP地址為無線地址：7，有線連接的IP地址：1，推薦使用無線連接，方便操作。采用無線連接的時(shí)候，電腦的無線連接設(shè)定IP為6。有線連接設(shè)定電腦IP為渠道科技集團(tuán)

（2）測(cè)量過程

2.1反射率測(cè)量過程鏡頭對(duì)準(zhǔn)白板，點(diǎn)擊OPT進(jìn)行優(yōu)化（注意：白板必須充滿鏡頭視場(chǎng)。鏡頭仍然對(duì)準(zhǔn)白板，點(diǎn)擊WR采集參比光譜。此時(shí)，軟件自動(dòng)進(jìn)入反射率測(cè)量狀態(tài)。鏡頭移向被測(cè)目標(biāo)，按空格鍵存儲(chǔ)采集到的目標(biāo)反射光譜。渠道科技集團(tuán)RS3軟件優(yōu)化校準(zhǔn)儀器將探頭對(duì)準(zhǔn)白板優(yōu)化儀器(Ctrl-O或者點(diǎn)擊OPT圖標(biāo))渠道科技集團(tuán)反射率測(cè)量模式鏡頭對(duì)準(zhǔn)白板后采集白板參比(F4或者點(diǎn)擊WR圖標(biāo))間隔一定時(shí)間即采集白板參比環(huán)境變化越頻繁則采集白板次數(shù)越高RS3—反射率測(cè)量渠道科技集團(tuán)光譜采集過程測(cè)量光照參考板（一般為RawDN值），測(cè)參考板2次，每次5條平均測(cè)量遮陰參考板2次，每次5條平均測(cè)量光照地物，探頭高度按照觀測(cè)目標(biāo)確定，每次5條平均測(cè)量遮陰地物，探頭高度同上，每次5條平均渠道科技集團(tuán)探頭距離光纖探頭可以更換，配置的裸光纖，是25°視角的，廠家還有很多，比如8°等。根據(jù)視角的大小，那么在測(cè)量的時(shí)候，探頭到被測(cè)物的距離等有關(guān)系，如下圖：其中X=探頭到被測(cè)物的距離，A就是視角，D是鏡頭直徑，Y就是被測(cè)物在鏡頭視野內(nèi)的直徑大小。在近距離，小于1米的范圍內(nèi)，采用公式：Y=2*X*Tan(A/2)在遠(yuǎn)距離，大于1米的范圍內(nèi)，采用公式：Y=D+2*X*Tan(A/2)渠道科技集團(tuán)2.2絕對(duì)反射比測(cè)量過程在Control/Adjustconfiguration菜單下選擇Absolutereflectance

下面的步驟與反射率測(cè)量相同。渠道科技集團(tuán)RS3—絕對(duì)反射比絕對(duì)反射比僅僅用于已定標(biāo)的白板渠道科技集團(tuán)2.3輻射照度測(cè)量(Irradiance)測(cè)量過程鏡頭對(duì)準(zhǔn)天空或者地面，點(diǎn)擊OPT優(yōu)化儀器參數(shù)；點(diǎn)擊RAD直接進(jìn)入輻射亮度測(cè)量狀態(tài)；按空格鍵存儲(chǔ)目標(biāo)光譜（或者自動(dòng)存儲(chǔ)）渠道科技集團(tuán)2.4輻射亮度測(cè)量(Radiance)測(cè)量過程鏡頭對(duì)準(zhǔn)白板或照明目標(biāo)點(diǎn)擊OPT圖標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后點(diǎn)擊RAD圖標(biāo)進(jìn)入絕對(duì)測(cè)量狀態(tài)鏡頭對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)按空格鍵存儲(chǔ)目標(biāo)光譜（或者自動(dòng)存儲(chǔ)）渠道科技集團(tuán)RS3—輻射亮度/照度測(cè)量輻射亮度/輻射照度測(cè)量模式選擇適當(dāng)?shù)溺R頭采集輻射亮度或者輻射照度(F9或者點(diǎn)擊RAD圖標(biāo))渠道科技集團(tuán)RS3—拋物線平滑輻射亮度/輻射照度測(cè)量模式使用拋物線平滑ParabolicCorrection修正檢測(cè)器連接處產(chǎn)生的臺(tái)階渠道科技集團(tuán)RS3—x,y坐標(biāo)渠道科技集團(tuán)RS3—屏幕凍結(jié)渠道科技集團(tuán)RS3—GPS渠道科技集團(tuán)RS3—光譜存儲(chǔ)光譜存儲(chǔ)點(diǎn)擊OK圖標(biāo)存儲(chǔ)參數(shù)但是不存儲(chǔ)光譜點(diǎn)擊開始BeginSave圖標(biāo)立即存儲(chǔ)光譜存儲(chǔ)屏幕顯示的光譜曲線渠道科技集團(tuán)（3）整理工作。測(cè)量完成后，可將有關(guān)光譜拷貝到U盤中待用，或留在原機(jī)保存依次關(guān)閉計(jì)算機(jī)電源及光譜儀電源取下鏡頭及其他附件，裝好白板，并將光纖探測(cè)頭整理好，收回到儀器包中（注意光纖不可過硬彎折）渠道科技集團(tuán)野外測(cè)量方法與工作規(guī)范目標(biāo)選?。哼x取測(cè)量目標(biāo)要具有代表性，應(yīng)能真實(shí)反映被測(cè)目標(biāo)的平均自然性。對(duì)于植被冠層及用物的測(cè)量應(yīng)考慮目標(biāo)和背景的綜合效應(yīng)。能見度的要求：對(duì)一般無嚴(yán)重大氣污染地區(qū)，測(cè)量時(shí)的水平能見度要求不小于10km云量限定：太陽(yáng)周圍90°立體角，淡積云量，無卷云、濃積云等，光照穩(wěn)定風(fēng)力要求：測(cè)量時(shí)間內(nèi)風(fēng)力小于5級(jí)，對(duì)植物，測(cè)量時(shí)風(fēng)力小于3級(jí)。渠道科技集團(tuán)野外測(cè)量方法與工作規(guī)范測(cè)試方法：在上午11：30～14：30(北京時(shí)問)進(jìn)行測(cè)量，每種地物光譜測(cè)量前，對(duì)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)參考板進(jìn)行定標(biāo)校準(zhǔn)，得到接近100％的基線，然后對(duì)著目標(biāo)地物測(cè)量；為使所測(cè)數(shù)據(jù)能與衛(wèi)星傳感器所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，測(cè)量?jī)x器均垂直向下進(jìn)行測(cè)量渠道科技集團(tuán)野外光譜測(cè)量注意事項(xiàng)儀器的位置：儀器向下正對(duì)著被測(cè)物體，至少保持與水平面的法線夾角在±10°之內(nèi)，保持一定的距離，探頭距離地面高度通常在1.3m，以便獲取平均光譜。視域范圍可以根據(jù)相對(duì)高度和視場(chǎng)角計(jì)算。如果有多個(gè)探頭可選，則在野外盡量選擇寬視域探頭。測(cè)量植物冠層光譜時(shí)，注意測(cè)量最具代表性的物種渠道科技集團(tuán)野外光譜測(cè)量注意事項(xiàng)傳感器探頭的選擇：當(dāng)野外地物范圍比較大，物種純度比較高、觀測(cè)距離比較近時(shí)，選用較大視場(chǎng)角的探頭；當(dāng)?shù)匚锓植济娣e較小時(shí)，或者物種在近距離內(nèi)比