ASD光谱仪使用简介(FieldSpec4)

FieldSpec-4地物波谱仪使用简介

——ASD

渠道科技集团

1、野外光谱仪（FS4）

ASD野外光谱分析仪FieldSpec4是一种测量可见光到近红外波段(350nm-2500nm)地物波谱的便携式工具。它能快速扫描地物，光纤探头能在毫秒内得到地物单一光谱。FS4主要测量反射率（Reflectance）和辐射亮度(Radiance)。渠道科技集团FieldSpec4FieldSpec4系列便携式地物波谱仪是美国ASD(AnalyticalSpectralDevices.,Inc)公司的最新旗舰产品，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。操作简单，软件包功能强劲。

此仪器可用做测量辐射度，CIE颜色，光谱反射率和光谱透过率。规格参数型号FieldSpec4波长范围350-2500nm光谱采样间隔1.4nm(350-1000nm)2nm(1001-2500nm)光谱分辨率3nm@700nm10nm@1400,2100nm渠道科技集团地物反射率地物的反射：太阳光通过大气层照射到地球表面，地物会发生发射作用，反射后的短波辐射一部分为遥感器所接收。在250-3000nm波段内，地物主要反射太阳辐射的电磁波，地物本身的热辐射可以忽略不计。反射率（ρ）：地物的反射能量与入射总能量的比，即ρ=(Pρ/P0)×100%。表征物体对电磁波谱的反射能力。反射率是可以测定的。地物在不同波段的反射率是不同的，利用地物反射率的差别，可以判断地物的属性。渠道科技集团辐射亮度辐射亮度，表示的是面辐射源上某一点在一定方向上的辐射强弱，单位是W/㎡/sr瓦每平方米每球面度。FS4测量的辐射亮度，指的是每个波长度上的能量总值，单位是W/㎡/sr/nm瓦每平方米每纳米每球面度。利用余弦接收器探头还可以测量辐射照度。辐射照度是一个从放射源向平面状物体照射时，每单位面积所得到的放射束数量的物理量，单位是瓦特每平方米每纳米(W/m2/nm)渠道科技集团

FieldSpec4地物波谱仪主要由手提电脑，观测主机，手枪式把手，光纤光学探头及连接数据线，校准白板组成。FieldSpec4加上野外背包非常便于野外携带；0.35-2.5的光谱范围以及8nm的光谱分辨率,它能在手提电脑上实时持续显示并保存测量光谱，使测量者在测量过程中依据即时反馈的光谱图像获取需要的测量数据。渠道科技集团2、优化白板

由于直接测量反射率收到光照和样品本身特性的影响，使用已知反射率的白板，作为参照物，首先测量白板对当前状态下入射光源的反射率，配置的白板有相应的校准文件，用于计算被测物的测量结果，校准白板的反射率达到99%。(下图为探头和手枪式握柄)渠道科技集团3、野外测量（1）准备工作。（2）测量过程。（3）数据分析。渠道科技集团（1）准备工作。光谱仪、计算机充电：光谱仪电量不足时红灯闪亮，充满电后绿灯亮；如果黄灯闪亮则说明过热，需要等待一段时间；安装适当的镜头或其他附件（如GPS、余弦接受器等），并准备好白板；依次打开光谱仪电源及计算机电源，并启动相应RS3软件；光谱仪需要预热15分钟左右，如果需要更加精细的测量，则预热要80-90分钟；在软件上选择相应的镜头并调整光谱平均、暗电流平均和白板采集平均次数（Control/adjustconfiguration）在软件中选择或填写需要存储数据的路径、名称和其他内容（Control/spectrumsave）渠道科技集团暗电流平均（DarkCurrent）：意思就是看不见的干扰，指的是电子仪器本身带来的辐射。白板平均采集数（WhiteReference）：对基准白板的反射采集平均数，一般对应被测物光谱采集数。光谱平均采集数（SpectrumAvg）：表示一次采集的快慢，10表示1秒测量10次，可在1-100内设置，越大则采集时间越长，精度越好，去噪越好，耗电越大。渠道科技集团RS3软件介绍RS3是一款基于Windows的程序软件，兼容Windows95,98,2000,ME,NT,XP以及Vista，但是系统语言必须是英语。有两个版本，但据老外讲没有什么区别，实际我们使用中也没发现有啥区别。RS3用于优化FieldSpec仪器以及采集下列数据:RawDN、反射率、辐射亮度/辐射照度。所有采集的数据均为.asd文件格式，并可以使用ViewSpecPro软件打开并进行后处理。渠道科技集团等待连接确定仪器和定标信息调整配置光谱平均次数

Spectrumaverage暗电流平均次数

Darkcurrentaverage白板平均次数

WhitereferenceaverageRS3软件配置渠道科技集团连接设置主机与电脑的连接可以是通过电缆的有线连接，也可以是无线WIFI连接。软件开启就会自动搜索设备。出厂设置主机的IP地址为无线地址：7，有线连接的IP地址：1，推荐使用无线连接，方便操作。采用无线连接的时候，电脑的无线连接设定IP为6。有线连接设定电脑IP为渠道科技集团

（2）测量过程

2.1反射率测量过程镜头对准白板，点击OPT进行优化（注意：白板必须充满镜头视场。镜头仍然对准白板，点击WR采集参比光谱。此时，软件自动进入反射率测量状态。镜头移向被测目标，按空格键存储采集到的目标反射光谱。渠道科技集团RS3软件优化校准仪器将探头对准白板优化仪器(Ctrl-O或者点击OPT图标)渠道科技集团反射率测量模式镜头对准白板后采集白板参比(F4或者点击WR图标)间隔一定时间即采集白板参比环境变化越频繁则采集白板次数越高RS3—反射率测量渠道科技集团光谱采集过程测量光照参考板（一般为RawDN值），测参考板2次，每次5条平均测量遮阴参考板2次，每次5条平均测量光照地物，探头高度按照观测目标确定，每次5条平均测量遮阴地物，探头高度同上，每次5条平均渠道科技集团探头距离光纤探头可以更换，配置的裸光纤，是25°视角的，厂家还有很多，比如8°等。根据视角的大小，那么在测量的时候，探头到被测物的距离等有关系，如下图：其中X=探头到被测物的距离，A就是视角，D是镜头直径，Y就是被测物在镜头视野内的直径大小。在近距离，小于1米的范围内，采用公式：Y=2*X*Tan(A/2)在远距离，大于1米的范围内，采用公式：Y=D+2*X*Tan(A/2)渠道科技集团2.2绝对反射比测量过程在Control/Adjustconfiguration菜单下选择Absolutereflectance

下面的步骤与反射率测量相同。渠道科技集团RS3—绝对反射比绝对反射比仅仅用于已定标的白板渠道科技集团2.3辐射照度测量(Irradiance)测量过程镜头对准天空或者地面，点击OPT优化仪器参数；点击RAD直接进入辐射亮度测量状态；按空格键存储目标光谱（或者自动存储）渠道科技集团2.4辐射亮度测量(Radiance)测量过程镜头对准白板或照明目标点击OPT图标进行优化，优化后点击RAD图标进入绝对测量状态镜头对准目标按空格键存储目标光谱（或者自动存储）渠道科技集团RS3—辐射亮度/照度测量辐射亮度/辐射照度测量模式选择适当的镜头采集辐射亮度或者辐射照度(F9或者点击RAD图标)渠道科技集团RS3—抛物线平滑辐射亮度/辐射照度测量模式使用抛物线平滑ParabolicCorrection修正检测器连接处产生的台阶渠道科技集团RS3—x,y坐标渠道科技集团RS3—屏幕冻结渠道科技集团RS3—GPS渠道科技集团RS3—光谱存储光谱存储点击OK图标存储参数但是不存储光谱点击开始BeginSave图标立即存储光谱存储屏幕显示的光谱曲线渠道科技集团（3）整理工作。测量完成后，可将有关光谱拷贝到U盘中待用，或留在原机保存依次关闭计算机电源及光谱仪电源取下镜头及其他附件，装好白板，并将光纤探测头整理好，收回到仪器包中（注意光纤不可过硬弯折）渠道科技集团野外测量方法与工作规范目标选取：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。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10km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。渠道科技集团野外测量方法与工作规范测试方法：在上午11：30～14：30(北京时问)进行测量，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，测量仪器均垂直向下进行测量渠道科技集团野外光谱测量注意事项仪器的位置：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1.3m，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渠道科技集团野外光谱测量注意事项传感器探头的选择：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