ASD-FS-HH光谱仪使用总结

1、ASD光谱仪使用总结1 ASD FieldSpec HandHeld简介提到便携式光谱分析仪，首先会想到ASD(Analytical Spectral Device)。美国ASD公司设计制造的FieldSpec® 系列波谱仪在中国的遥感应用已经相对普及。应用范围已经扩展到包括精准农业、林业、海洋与内陆水体、冰雪、环境污染监控、气象、地质与矿产、地面定标、教学等等领域。所使用的仪器型号包括了FieldSpec HandHeld，FieldSpec VNIR，FieldSpec Dual VNIR，FieldSpec Pro FR，FieldSpec Pro JR和FieldSpec 3

2、等等。美国ASD公司最新推出的FieldSpecHandHeld高便携性,价格低廉的分光辐射光谱仪适用于从遥感测量，农作物监测，森林研究到工业照明测量，海洋学研究和矿物勘察的各方面应用。易操作如望远镜，并且可以左手或右手操作。此仪器可用做测量辐射，辐照度，CIE颜色，反射和透射。 波长范围：350 - 1050 nm。对于某些应用，比如某些应用目的的植被和水体测量，1050nm已经足够用，使用FieldSpec HandHeld更加方便携带，而且测量精度也不会低。它的价格也不高，不足十万元。FieldSpec HandHeld(3001000nm)光谱仪在国内比较常见，其各种参数如表1。表1&

3、#160;FieldSpec HandHeld地物光谱仪探测器 512像素阵列PDA波长范围 350  1050 nm采样速率 10次/秒 积分时间用户可选，2n×17 毫秒平均次数最多可达31,800次波长精度 +/-1nm 波长重复性 优于+/-0.3nm  +/-10°C温度变化 光谱采样间隔 1.4 nm  350-1050 nm光谱分辨率 3 nm

4、  700 nm测量方式 适用于手持或安装在三脚架上软件 RS3标准软件包；可实时测量原始数据 外形尺寸 12 x 36 x 29 cm探头视角25度锥角图1.1图1.2A-快速保存按钮B- 低电量指示器，C - RS-232串行PC接口插座;D - AC电源插孔，E - 电源开/关，F-电源指示器2 手持便携式地物光谱仪RS3软件的安装步骤2.1 安装语言环境的设置因为，RS3软件必须在英文的语言环境下安装运行，所以第一步必须把笔记本电脑的语言环境设置为英文（美国），在控制

5、面板/区域与语言 里面设置，设置完以后电脑会提示重启。如图1所示图2.12.2安装电缆线驱动 把RS232toUSB电缆线的USB插入电脑提示找到新硬件（这时候不需要连接光谱仪，只需要连接USB即可），安装驱动UT810。安装完驱动以后右键单击我的电脑/属性/硬件/设备管理器查看RS232toUSB的com端口，（图2以com3为例）。一般情况下RS232toUSB电缆线与笔记本的USB口不要改动，如果改动的话需要重新安装驱动和查看RS232toUSB的com端口。图2.22.3 安装RS3软件安装RS3软件（放在操作手册里面的闪存里面），先装DISK1,再装DISK2,在安装DISK2的时候

6、注意有一个接口选项，默认是Parallel（并行）端口，把它改为serial（通用串行端口），选择刚才在设备管理器查看RS232toUSB的com端口（以com3为例）安装完以后电脑会提示重启。图2.32.4安装ViewSpecPro数据后期处理软件安装完RS3软件以后，再安装ViewSpecPro数据后处理软件，在DISK2文件夹里面。安装完以后找到ViewSpecPro安装路径C：/Program Files/ViewSpecPro。2.5 光谱仪启动关闭顺序 开机先打开光谱仪电源，预热15到30分钟，然后连接电脑USB，再打开笔记本电脑，运行软件。关机先关闭笔记本再关闭光谱仪。 注意：光

7、谱仪在不使用时应取出电池。3 RS3软件的使用3.1 RS3软件的配置· 仪器预热 15 30 分钟 (仪器开始工作的第一个小时内要每隔5 10分钟点击DC图标或者重复优化; ) 。· 预热之后连接计算机电缆。连接电脑里面那个usb插口。· 启动计算机进入操作系统。· 双击 HH 图标启动ASD操作程序。启动High Contrast RS³，适合在野外使用。· 打开“ Spectrum Save” 选项（ Alt S 或者 Control/Spectrum Save） ·· 图3.1·· 图3

8、.2· 输入下列信息（图3.2）：1. Path name(存储路径名称) 输入希望将数据存储到那个文件夹。比较好的办法是用当前日期命名一个新文件夹比如 C:0909992. Base name（基本文件名称） 存储数据文件的基本名称。文件的扩展名自动按数字顺序完成。 例如：第一个文件命名为C:090999SPECTRUM.000, 下一个存储的文件就是 C:090999SPECTRUM.001.3. Starting spectrumNum（开始存储的光谱文件号） 同一个文件名称下面可以最多存储1000个光谱数据文件4. Number of files to save 需要存储的文

9、件数量，是一次观测保存多少条曲线，一般设置成15条，不得少于10条（保证至少有一条光谱曲线受太阳直射、白帽及波浪影响较小） 专用于空格键采集命令5. Interval Between Saves每次存储之间的时间间隔，为在保存光谱曲线时的采样间隔，一般设置成1秒（一个波浪周期）6. Comment提示 添加必要的提示内容· 所有存储文件的信息填写完成后点击 OK ，关闭此窗口。· 下一步，使用 Alt CC 或者 ControlAdjust Configuration 输入下列信息（图3.3）：1. Foreoptic镜头的类型 (也可也用下拉窗口选择)2. 光谱（Spec

10、trum）、 暗电流（Dark Current）以及白板光谱（White Reference）平均次数; 推荐使用 10 25 次平均。 · 然后点击 OK 关闭此窗口图3.33.2 RS3软件操作· 反射光谱测量（相对测量）Ø 将光谱仪（安装或者未安装镜头）对准白板，并使得白班已经被最佳照明并且在镜头视场内只有白板； Ø 点击OPT图标优化光谱仪的积分时间。注意每间隔15-20分钟或者照明条件以及环境条件（比如云层覆盖、湿度变化、太阳移动等）改变时，重新优化对数据质量是有益处的。事实上，推荐在每次更换目标采集光谱数据之前都要重新优化。Ø 点击

11、DC或者按F3健采集暗电流。 Ø 点击WR图标或者按F4键，仪器会自动重新采集暗电流，几秒钟之后界面上显示一条反射率数值为1.00的平直线。Ø 把光谱仪放到被测样品上方（注意：光谱仪的方位应当与采集白板参比光谱时相同），此时界面上显示的就是相对反射光谱。 Ø 按空格键存储当前的光谱曲线。按下空格键后能够听到提示音。Ø 注意：保存数据时界面是否提示出现饱和。如果出现饱和则存储数据前必须重新优化。 辐亮度测量注意：购买光谱仪时必须同时购买相应的光度标定才能进行此工作Ø 依照上述的采集相对光谱数据的程序直到优化完毕。然后点击RAD图标或者按F9键。注

12、意：选择经过标定的镜头系统后RAD图标（功能）才能够激活，否则此图表呈灰色。 Ø 几秒钟之后，界面显示辐照度图形。辐照度测量Ø 依照上述的采集相对光谱数据的程序直到优化完毕，(特别注意，此时的优化是将镜头对准测量目标)。然后点击RAD图标或者按F9键。注意：选择经过标定的RCR系统后RAD图标（功能）才能够激活，否则此图表呈灰色。Ø 注意 RCR的视场角为 360度，因此必须考虑测量的范围。记住：任何落入RCR视场内的阴影比如树冠、操作者自身等等都会影响采集到的辐亮度数值。4 光谱仪野外操作注意事项4.1 野外测量工作流程1. 在光照条件可控制的暗室内，先打开光谱

13、仪电源，再打开电脑电源。2. 建一个记录光谱数据的文件夹。注：文件夹不应放在RS3 软件目录下。3. 把光谱仪主机连接的裸光纤探头固定在三角支架上。4. 启动 RS3 软件，室内一般用彩色界面的FR程序，将配置参数改为bare fiber。5. 仪器预热15 min30 min后进行以下操作。6. 探头垂直对准标准白板优化，先点击图标OPT，当曲线稳定且最大高度的raw DN值约为界面高度的一半时，再点击图标WR，当得到的光谱反射曲线比较稳定，且基本上是一条位于反射率值为1.0的直线时，完成优化，否则，重新进行优化，或当左边出现红色的saturature（饱和状态）时, 则重新优化，直至优化成

14、功。7. 将待测样品均匀、无缝隙和单层平铺在反射率近似为 0 的黑色橡胶垫上（为便于花铺平整，剪去花柄）。8. 点击ALT+S，选择需要存储数据的路径、文件名称。9. 探头垂直对准被测地物的中部，距样品表面0.10 m，光源用光谱仪自带的50 W卤化灯，光源垂直高度0.40 m，入射角度45 °，光源距离样品中心0.50 m，确保探头仅能测定到花在垂直方向上的反射辐射。10. 测定时，待光谱稳定后，点击电脑空格键，开始采集地物的反射光谱信息。采集完成后，探头移到下一个目标测定。11. 测定结束后，先关闭电脑，再关闭光谱仪的电源，并进行必要的整理和清洁工作。4.2 野外测量的方法以及规

15、范n 目标选取：选取测量目标要具有代表性，应能真实反映被测目标的平均自然性。对于植被冠层及用物的测量应考虑目标和背景的综合效应。n 能见度的要求：对一般无严重大气污染地区，测量时的水平能见度要求不小于10 kmn 云量限定：太阳周围90°立体角，淡积云量，无卷云、浓积云等，光照稳定n 风力要求：测量时间内风力小于5级，对植物，测量时风力小于3级。n 测试方法：在上午11：3014：30(北京时间)进行测量，也可以提前到10:00。每种地物光谱测量前，对准标准参考板进行定标校准，得到接近100的基线，然后对着目标地物测量；为使所测数据能与卫星传感器所获得的数据进行比较，测量仪器均垂直向

16、下进行测量n 仪器的位置：仪器向下正对着被测物体，至少保持与水平面的法线夹角在±10°之内，保持一定的距离，探头距离地面高度通常在1.3 m，以便获取平均光谱。视域范围可以根据相对高度和视场角计算。如果有多个探头可选，则在野外尽量选择宽视域探头。测量植物冠层光谱时，注意测量最具代表性的物种n 传感器探头的选择：当野外地物范围比较大，物种纯度比较高、观测距离比较近时，选用较大视场角的探头；当地物分布面积较小时，或者物种在近距离内比较混杂，或需要测量远处地物时，则选用小视场角的探头n 避免阴影：探头定位时必须避免阴影，人应该面向阳光，这样可以得到一致的测量结果。野外大范围测试光

17、谱数据时，需要沿着阴影的反方向布置测点n 白板反射校正：天气较好时每隔10分钟就要用白板校正一次，防止传感器响应系统的漂移和太阳入射角的变化影响，如果天气较差，校正应更频繁。校正时白板应放置水平n 防止光污染：不要穿带浅色、特色衣帽。因穿戴白色、亮红色、黄色、绿色、蓝色的衣帽，会改变反射物体的反射光谱特征。要注意避免自身阴影落在目标物上。当使用翻斗卡车或其他平台从高处测量地物目标时，要注意避免金属反光，如果有，则需要用黑布包住反光部位n 采集辅助数据：必须在测试地点采集GPS数据，详细记录测点的位置、植被覆盖度、类型以及异常条件、探头的高度，配以野外照相记录，便于后续的解译分析5 ViewSp

18、ecPro后期数据处理1双击图标打开软件，（图1）点击Fileàopen 打开文件，默认路径为ViewSpecPro文件夹。为了使打开和存储路径是储存数据的文件夹，需要对打开路径进行修改。图5.1图5.22点击Setup,修改Input Directory路径，同时默认修改Output Directory路径为存储光谱数据的文件夹。（图2）3打开一个文件，点击View-àGraph Data, 则出现一个窗口，窗口菜单中最主要的是Format和Export两项，点击Format, 可以在将光谱在DN，reflectance(No Derivatite, 1st Derivatite, 2nd Derivatite), Transmittan