ASD光譜儀使用簡介(FieldSpec4)

FieldSpec-4地物波譜儀使用簡介

——ASD

渠道科技集團

1、野外光譜儀（FS4）

ASD野外光譜分析儀FieldSpec4是一種測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主要測量反射率（Reflectance）和輻射亮度(Radiance)。渠道科技集團FieldSpec4FieldSpec4系列便攜式地物波譜儀是美國ASD(AnalyticalSpectralDevices.,Inc)公司的最新旗艦產(chǎn)品，適用于從遙感測量，農(nóng)作物監(jiān)測，森林研究到工業(yè)照明測量，海洋學研究和礦物勘察的各方面應用。操作簡單，軟件包功能強勁。

此儀器可用做測量輻射度，CIE顏色，光譜反射率和光譜透過率。規(guī)格參數(shù)型號FieldSpec4波長范圍350-2500nm光譜采樣間隔1.4nm(350-1000nm)2nm(1001-2500nm)光譜分辨率3nm@700nm10nm@1400,2100nm渠道科技集團地物反射率地物的反射：太陽光通過大氣層照射到地球表面，地物會發(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)，地物主要反射太陽輻射的電磁波，地物本身的熱輻射可以忽略不計。反射率（ρ）：地物的反射能量與入射總能量的比，即ρ=(Pρ/P0)×100%。表征物體對電磁波譜的反射能力。反射率是可以測定的。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。渠道科技集團輻射亮度輻射亮度，表示的是面輻射源上某一點在一定方向上的輻射強弱，單位是W/㎡/sr瓦每平方米每球面度。FS4測量的輻射亮度，指的是每個波長度上的能量總值，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量輻射照度。輻射照度是一個從放射源向平面狀物體照射時，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

FieldSpec4地物波譜儀主要由手提電腦，觀測主機，手槍式把手，光纖光學探頭及連接數(shù)據(jù)線，校準白板組成。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時持續(xù)顯示并保存測量光譜，使測量者在測量過程中依據(jù)即時反饋的光譜圖像獲取需要的測量數(shù)據(jù)。渠道科技集團2、優(yōu)化白板

由于直接測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，首先測量白板對當前狀態(tài)下入射光源的反射率，配置的白板有相應的校準文件，用于計算被測物的測量結(jié)果，校準白板的反射率達到99%。(下圖為探頭和手槍式握柄)渠道科技集團3、野外測量（1）準備工作。（2）測量過程。（3）數(shù)據(jù)分析。渠道科技集團（1）準備工作。光譜儀、計算機充電：光譜儀電量不足時紅燈閃亮，充滿電后綠燈亮；如果黃燈閃亮則說明過熱，需要等待一段時間；安裝適當?shù)溺R頭或其他附件（如GPS、余弦接受器等），并準備好白板；依次打開光譜儀電源及計算機電源，并啟動相應RS3軟件；光譜儀需要預熱15分鐘左右，如果需要更加精細的測量，則預熱要80-90分鐘；在軟件上選擇相應的鏡頭并調(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數(shù)據(jù)的路徑、名稱和其他內(nèi)容（Control/spectrumsave）渠道科技集團暗電流平均（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）：對基準白板的反射采集平均數(shù)，一般對應被測物光譜采集數(shù)。光譜平均采集數(shù)（SpectrumAvg）：表示一次采集的快慢，10表示1秒測量10次，可在1-100內(nèi)設置，越大則采集時間越長，精度越好，去噪越好，耗電越大。渠道科技集團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)語言必須是英語。有兩個版本，但據(jù)老外講沒有什么區(qū)別，實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軟件打開并進行后處理。渠道科技集團等待連接確定儀器和定標信息調(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連接設置主機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。軟件開啟就會自動搜索設備。出廠設置主機的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。采用無線連接的時候，電腦的無線連接設定IP為6。有線連接設定電腦IP為渠道科技集團

（2）測量過程

2.1反射率測量過程鏡頭對準白板，點擊OPT進行優(yōu)化（注意：白板必須充滿鏡頭視場。鏡頭仍然對準白板，點擊WR采集參比光譜。此時，軟件自動進入反射率測量狀態(tài)。鏡頭移向被測目標，按空格鍵存儲采集到的目標反射光譜。渠道科技集團RS3軟件優(yōu)化校準儀器將探頭對準白板優(yōu)化儀器(Ctrl-O或者點擊OPT圖標)渠道科技集團反射率測量模式鏡頭對準白板后采集白板參比(F4或者點擊WR圖標)間隔一定時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—反射率測量渠道科技集團光譜采集過程測量光照參考板（一般為RawDN值），測參考板2次，每次5條平均測量遮陰參考板2次，每次5條平均測量光照地物，探頭高度按照觀測目標確定，每次5條平均測量遮陰地物，探頭高度同上，每次5條平均渠道科技集團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，那么在測量的時候，探頭到被測物的距離等有關(guān)系，如下圖：其中X=探頭到被測物的距離，A就是視角，D是鏡頭直徑，Y就是被測物在鏡頭視野內(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2.2絕對反射比測量過程在Control/Adjustconfiguration菜單下選擇Absolutereflectance

下面的步驟與反射率測量相同。渠道科技集團RS3—絕對反射比絕對反射比僅僅用于已定標的白板渠道科技集團2.3輻射照度測量(Irradiance)測量過程鏡頭對準天空或者地面，點擊OPT優(yōu)化儀器參數(shù)；點擊RAD直接進入輻射亮度測量狀態(tài)；按空格鍵存儲目標光譜（或者自動存儲）渠道科技集團2.4輻射亮度測量(Radiance)測量過程鏡頭對準白板或照明目標點擊OPT圖標進行優(yōu)化，優(yōu)化后點擊RAD圖標進入絕對測量狀態(tài)鏡頭對準目標按空格鍵存儲目標光譜（或者自動存儲）渠道科技集團RS3—輻射亮度/照度測量輻射亮度/輻射照度測量模式選擇適當?shù)溺R頭采集輻射亮度或者輻射照度(F9或者點擊RAD圖標)渠道科技集團RS3—拋物線平滑輻射亮度/輻射照度測量模式使用拋物線平滑ParabolicCorrection修正檢測器連接處產(chǎn)生的臺階渠道科技集團RS3—x,y坐標渠道科技集團RS3—屏幕凍結(jié)渠道科技集團RS3—GPS渠道科技集團RS3—光譜存儲光譜存儲點擊OK圖標存儲參數(shù)但是不存儲光譜點擊開始BeginSave圖標立即存儲光譜存儲屏幕顯示的光譜曲線渠道科技集團（3）整理工作。測量完成后，可將有關(guān)光譜拷貝到U盤中待用，或留在原機保存依次關(guān)閉計算機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）渠道科技集團野外測量方法與工作規(guī)范目標選?。哼x取測量目標要具有代表性，應能真實反映被測目標的平均自然性。對于植被冠層及用物的測量應考慮目標和背景的綜合效應。能見度的要求：對一般無嚴重大氣污染地區(qū)，測量時的水平能見度要求不小于10km云量限定：太陽周圍90°立體角，淡積云量，無卷云、濃積云等，光照穩(wěn)定風力要求：測量時間內(nèi)風力小于5級，對植物，測量時風力小于3級。渠道科技集團野外測量方法與工作規(guī)范測試方法：在上午11：30～14：30(北京時問)進行測量，每種地物光譜測量前，對準標準參考板進行定標校準，得到接近100％的基線，然后對著目標地物測量；為使所測數(shù)據(jù)能與衛(wèi)星傳感器所獲得的數(shù)據(jù)進行比較，測量儀器均垂直向下進行測量渠道科技集團野外光譜測量注意事項儀器的位置：儀器向下正對著被測物體，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)相對高度和視場角計算。如果有多個探頭可選，則在野外盡量選擇寬視域探頭。測量植物冠層光譜時，注意測量最具代表性的物種渠道科技集團野外光譜測量注意事項傳感器探頭的選擇：當野外地物范圍比較大，物種純度比較高、觀測距離比較近時，選用較大視場角的探頭；當?shù)匚锓植济娣e較小時，或者物種在近距離內(nèi)比