便攜式野外光譜儀

1、3nm350nm1000nm10nm1000nm2500nm地面?zhèn)鞲衅骱娇掌脚_搭載的傳感器航天（衛(wèi)星）平臺搭載的傳感器 為了配合星載高光譜探測儀器而研發(fā)的地面高光譜儀器同時投入使為了配合星載高光譜探測儀器而研發(fā)的地面高光譜儀器同時投入使用。目前用于地學(xué)領(lǐng)域的高光譜儀器主要是由美國用。目前用于地學(xué)領(lǐng)域的高光譜儀器主要是由美國ADSADS公司生產(chǎn)的便攜公司生產(chǎn)的便攜式野外高光譜儀器。式野外高光譜儀器。3nm350nm-1000nm8.5nm1000nm-1900nm6.5nm1700-2500nm1-1 1.1.光纖與光譜儀箱體內(nèi)部感光纖與光譜儀箱體內(nèi)部感 光器連接，將接收到的光譜信號光器連接，將

2、接收到的光譜信號導(dǎo)入光譜儀導(dǎo)入光譜儀 2.2.光纖構(gòu)成：由光纖構(gòu)成：由5757條條200200微米微米芯徑石英光纖同心狀而成，外面芯徑石英光纖同心狀而成，外面由金屬螺紋管鎧裝。不怕踩壓，由金屬螺紋管鎧裝。不怕踩壓，嚴(yán)禁折死彎！嚴(yán)禁折死彎！ 3.3.光纖前端外接可拆卸探頭光纖前端外接可拆卸探頭 4.4.光纖圓滑彎曲對信號的影光纖圓滑彎曲對信號的影響響1%1% 1. .光譜儀的探頭是獲取光波信號的，光譜儀的探頭是獲取光波信號的，野外進(jìn)行光譜測試時所使用探頭會因光野外進(jìn)行光譜測試時所使用探頭會因光譜儀的具體型號不同而有所區(qū)別，但所譜儀的具體型號不同而有所區(qū)別，但所獲取的光譜信號是一樣的，不會因探頭獲

3、取的光譜信號是一樣的，不會因探頭的結(jié)構(gòu)不同而產(chǎn)生差別。的結(jié)構(gòu)不同而產(chǎn)生差別。 2.2.裸光纖的視場角是裸光纖的視場角是2525可視具體可視具體測試對象的不同加裝不同的前光器，一測試對象的不同加裝不同的前光器，一般儀器標(biāo)配的是一個般儀器標(biāo)配的是一個5 5視場角的前光視場角的前光器。器。 3.3.視場角度大，覆蓋的范圍大，光視場角度大，覆蓋的范圍大，光譜混合程度高譜混合程度高 4.4.視場角度小，覆蓋的范圍小，光視場角度小，覆蓋的范圍小，光譜混合程度低譜混合程度低 內(nèi)置光源的反射探頭：將光纖、內(nèi)置光源的反射探頭：將光纖、光源、標(biāo)準(zhǔn)板集成一體，其測量的范光源、標(biāo)準(zhǔn)板集成一體，其測量的范圍局限在有限圓

4、的面積之內(nèi)，可直接圍局限在有限圓的面積之內(nèi)，可直接接觸被測量的目標(biāo)物，從而獲得單一接觸被測量的目標(biāo)物，從而獲得單一的或有限混合的目標(biāo)物的光譜。的或有限混合的目標(biāo)物的光譜。標(biāo)準(zhǔn)板（白板光纖電源手柄2.2.3 3.4 太陽光照射到不同地物表面后，其能量發(fā)生三個方面的變化，一太陽光照射到不同地物表面后，其能量發(fā)生三個方面的變化，一部分能量被反射，一部分能量被吸收，一部分能量被透射。部分能量被反射，一部分能量被吸收，一部分能量被透射。到達(dá)地面的太陽輻射能量到達(dá)地面的太陽輻射能量=反射能量反射能量+吸收能量吸收能量+透射能量透射能量 對于高光譜遙感，太陽輻射能對于高光譜遙感，太陽輻射能量到達(dá)地表后被不同

5、地物反射的能量到達(dá)地表后被不同地物反射的能量部分是其探測的主要對象。而地量部分是其探測的主要對象。而地面光譜測試，所獲取的光譜數(shù)據(jù)也面光譜測試，所獲取的光譜數(shù)據(jù)也是太陽輻射能量到達(dá)地表后被不同是太陽輻射能量到達(dá)地表后被不同地物反射的那部分能量中的一部分。地物反射的那部分能量中的一部分。2-1-1 太陽光譜及輻射能量太陽光譜及輻射能量 太陽輻射的光譜是連續(xù)光譜，按波長的不同分為射線 射線遠(yuǎn)紫外中紫外近紫外可見光近紅外中紅外遠(yuǎn)紅外微波；可見光和近紅外波段占整個太陽光能量的80%。 太陽輻射各波段及能量比 波長與能量關(guān)系2-1-2 2-1-2 光譜儀的探測范圍光譜儀的探測范圍 由太陽輻射光譜能量分布

6、可以看出，太陽輻射光譜的能量在可見光由太陽輻射光譜能量分布可以看出，太陽輻射光譜的能量在可見光和近紅外波段最強(qiáng)，占整個太陽輻射能量的和近紅外波段最強(qiáng)，占整個太陽輻射能量的80%，相應(yīng)的地物反射光譜，相應(yīng)的地物反射光譜能量也高，有利于儀器的探測。目前高光譜遙感所獲取的波段也集中在能量也高，有利于儀器的探測。目前高光譜遙感所獲取的波段也集中在此范圍并略有擴(kuò)展。相應(yīng)的地面光譜測試儀器的探測波長范圍為此范圍并略有擴(kuò)展。相應(yīng)的地面光譜測試儀器的探測波長范圍為350nm2500nm.2-2-1 天氣情況天氣情況 光譜儀探測的是地物反射的太陽光譜，進(jìn)行光譜測量時應(yīng)選擇晴空光譜儀探測的是地物反射的太陽光譜，進(jìn)

7、行光譜測量時應(yīng)選擇晴空無云的天氣進(jìn)行，即使天空有少量的云朵移動，也會影響光譜曲線的形無云的天氣進(jìn)行，即使天空有少量的云朵移動，也會影響光譜曲線的形態(tài)，特別是在標(biāo)準(zhǔn)化以后。野外受條件的限制，在云量較少時，可以選態(tài)，特別是在標(biāo)準(zhǔn)化以后。野外受條件的限制，在云量較少時，可以選擇合適的光線窗口進(jìn)行測試，前提是標(biāo)準(zhǔn)化和測試在緊鄰的時間內(nèi)完成。擇合適的光線窗口進(jìn)行測試，前提是標(biāo)準(zhǔn)化和測試在緊鄰的時間內(nèi)完成。2-2-2 風(fēng)力影響（風(fēng)力影響（3級）級） 過大的風(fēng)力會產(chǎn)生擾動現(xiàn)象，影響到光譜曲線的形態(tài)和可信度，報過大的風(fēng)力會產(chǎn)生擾動現(xiàn)象，影響到光譜曲線的形態(tài)和可信度，報告錯誤數(shù)據(jù)。即使是在野外進(jìn)行固定地物（巖石

8、、土壤）光譜數(shù)據(jù)測試告錯誤數(shù)據(jù)。即使是在野外進(jìn)行固定地物（巖石、土壤）光譜數(shù)據(jù)測試時，強(qiáng)風(fēng)的影響也較明顯。當(dāng)進(jìn)行植被、水體等光譜測試時，風(fēng)力的影時，強(qiáng)風(fēng)的影響也較明顯。當(dāng)進(jìn)行植被、水體等光譜測試時，風(fēng)力的影響非常明顯，光譜儀測試的數(shù)據(jù)無法穩(wěn)定下來，測試工作無法完成。響非常明顯，光譜儀測試的數(shù)據(jù)無法穩(wěn)定下來，測試工作無法完成。2-2-3 2-2-3 時間的影響時間的影響1.1.太陽高度角對光譜測試的影響太陽高度角對光譜測試的影響早晚太陽高度角比較低時，太陽光被反射部分的能量低，不利于光譜測試。隨著太陽高度角的增大，太陽光被反射部分能量大，有利于光譜測試。2.2.濕度對光譜測試的影響濕度對光譜測試

9、的影響 早晚空氣中水氣含量高時，濕度增大，水汽對光譜的吸收作用明顯。不利于光譜測試。一點(diǎn)建議：為了獲取高重量的光譜數(shù)據(jù)，建議光譜測一點(diǎn)建議：為了獲取高重量的光譜數(shù)據(jù)，建議光譜測試的時間應(yīng)選在：夏季：試的時間應(yīng)選在：夏季：；冬季：；冬季：為最佳。：為最佳。2-2-4 2-2-4 環(huán)境的影響環(huán)境的影響1 1快速移動體的影響快速移動體的影響受測對象的周圍，如果有快速移動的物體時，同樣會對周圍的環(huán)受測對象的周圍，如果有快速移動的物體時，同樣會對周圍的環(huán)境產(chǎn)生光極化擾動，影響光譜數(shù)據(jù)的采集精度。在采集過程中，如果境產(chǎn)生光極化擾動，影響光譜數(shù)據(jù)的采集精度。在采集過程中，如果有移動物體通過，應(yīng)等待避開。經(jīng)驗(yàn)

10、值：快速移動體與光譜測試目標(biāo)有移動物體通過，應(yīng)等待避開。經(jīng)驗(yàn)值：快速移動體與光譜測試目標(biāo)地物的距離地物的距離米。米。2 2強(qiáng)電磁干擾強(qiáng)電磁干擾在礦區(qū)工作時，生產(chǎn)礦區(qū)的高壓電器設(shè)備產(chǎn)生的電磁場也會影在礦區(qū)工作時，生產(chǎn)礦區(qū)的高壓電器設(shè)備產(chǎn)生的電磁場也會影響光譜儀采集數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，表現(xiàn)為光譜曲線的抖動，應(yīng)避讓。尤響光譜儀采集數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，表現(xiàn)為光譜曲線的抖動，應(yīng)避讓。尤其在用電設(shè)備的啟動瞬間，影響更為明顯。其在用電設(shè)備的啟動瞬間，影響更為明顯。2-2-5 2-2-5 前光器（探頭）與目標(biāo)地物的距離影響前光器（探頭）與目標(biāo)地物的距離影響前光器與目標(biāo)地物的距離大，所包含目標(biāo)地物的有效面積就大，測試光譜數(shù)

11、據(jù)的混合程度高。反之，測試光譜數(shù)據(jù)的混合程度低。不同的前光器，有效的視場角度不同，相同距離時所包含的目標(biāo)地物的有效面積也不同。測試的光譜數(shù)據(jù)的混合程度也不同。視場面積小視場面積大視場面積小視場面積大 一般點(diǎn)議：測試植被、土壤、水體的光譜時，使用裸一般點(diǎn)議：測試植被、土壤、水體的光譜時，使用裸光纖；當(dāng)測試的巖石出露面積較小時，使用光纖；當(dāng)測試的巖石出露面積較小時，使用5前光器。前光器。 大氣吸收波段位置 1. 4. 1.設(shè)定（裸光纖或5前光器）光譜平均次數(shù)暗電流平均次數(shù)標(biāo)準(zhǔn)板(白板）平均次數(shù) 3. “OPT”WR。1.0 OPT WR DC OPT WR 1. OPT3. 4. RAD6 1.

12、2. RAD4. 3. 7 7-1 7-2 7-3 7-3 這是正常的現(xiàn)象，在1400nm、1900nm附近的跳躍是因?yàn)楦浇牟ǘ伪淮髿馕樟?，沒有數(shù)據(jù)才出現(xiàn)無規(guī)律的跳躍。跳躍劇烈、波段位置相對寬，說明大氣吸收程度高；如果跳躍程度低，波段位置相對窄，說明大氣吸收低，更有利于光譜測試。所以，這兩個波段位置跳躍變化情況，也反映了天氣的狀況。7-4 由于中紅外能量相對若，易受大氣環(huán)境干擾，出現(xiàn)有限的跳躍是正常的，只要跳幅0.05，數(shù)據(jù)質(zhì)量是可靠的。要獲得中紅外波段光滑的曲線幾乎是不可能的7-5 屏幕上光譜曲線的抖動，或出現(xiàn)向上、向上的尖峰，一般都是周圍其它高壓電器使用所引起的，野外發(fā)生這種情況應(yīng)避讓。 室內(nèi)測試光譜時，發(fā)生這種情況，一般是室內(nèi)有其它用電設(shè)備正在使用，或照明燈光引起，開始光譜測試時，關(guān)閉它們。 ViewSpec 數(shù)據(jù)后處理軟件，可以對光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行