便攜式野外光譜儀

1、3nm350nm1000nm10nm1000nm2500nm地面?zhèn)鞲衅骱娇掌脚_(tái)搭載的傳感器航天（衛(wèi)星）平臺(tái)搭載的傳感器 為了配合星載高光譜探測(cè)儀器而研發(fā)的地面高光譜儀器同時(shí)投入使為了配合星載高光譜探測(cè)儀器而研發(fā)的地面高光譜儀器同時(shí)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(guó)用。目前用于地學(xué)領(lǐng)域的高光譜儀器主要是由美國(guó)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(hào)光器連接，將

2、接收到的光譜信號(hào)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(duì)信號(hào)的影光纖圓滑彎曲對(duì)信號(hào)的影響響1%1% 1. .光譜儀的探頭是獲取光波信號(hào)的，光譜儀的探頭是獲取光波信號(hào)的，野外進(jìn)行光譜測(cè)試時(shí)所使用探頭會(huì)因光野外進(jìn)行光譜測(cè)試時(shí)所使用探頭會(huì)因光譜儀的具體型號(hào)不同而有所區(qū)別，但所譜儀的具體型號(hào)不同而有所區(qū)別，但所獲取的光譜信號(hào)是一樣的，不會(huì)因探頭獲

3、取的光譜信號(hào)是一樣的，不會(huì)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(chǎng)角是裸光纖的視場(chǎng)角是2525可視具體可視具體測(cè)試對(duì)象的不同加裝不同的前光器，一測(cè)試對(duì)象的不同加裝不同的前光器，一般儀器標(biāo)配的是一個(gè)般儀器標(biāo)配的是一個(gè)5 5視場(chǎng)角的前光視場(chǎng)角的前光器。器。 3.3.視場(chǎng)角度大，覆蓋的范圍大，光視場(chǎng)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(chǎng)角度小，覆蓋的范圍小，光視場(chǎng)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(cè)量的范光源、標(biāo)準(zhǔn)板集成一體，其測(cè)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(cè)量的目標(biāo)物，從而獲得單一接觸被測(cè)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(yáng)光照射到不同地物表面后，其能量發(fā)生三個(gè)方面的變化，一太陽(yáng)光照射到不同地物表面后，其能量發(fā)生三個(gè)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(yáng)輻射能量到達(dá)地面的太陽(yáng)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(duì)于高光譜遙感，太陽(yáng)輻射能對(duì)于高光譜遙感，太陽(yáng)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(cè)的主要對(duì)象。而地量部分是其探測(cè)的主要對(duì)象。而地面光譜測(cè)試，所獲取的光譜數(shù)據(jù)也面光譜測(cè)試，所獲取的光譜數(shù)據(jù)也是太陽(yáng)輻射能量到達(dá)地表后被不同是太陽(yáng)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(yáng)光譜及輻射能量太陽(yáng)光譜及輻射能量 太陽(yáng)輻射的光譜是連續(xù)光譜，按波長(zhǎng)的不同分為射線 射線遠(yuǎn)紫外中紫外近紫外可見(jiàn)光近紅外中紅外遠(yuǎn)紅外微波；可見(jiàn)光和近紅外波段占整個(gè)太陽(yáng)光能量的80%。 太陽(yáng)輻射各波段及能量比 波長(zhǎng)與能量關(guān)系2-1-2 2-1-2 光譜儀的探測(cè)范圍光譜儀的探測(cè)范圍 由太陽(yáng)輻射光譜能量分布

6、可以看出，太陽(yáng)輻射光譜的能量在可見(jiàn)光由太陽(yáng)輻射光譜能量分布可以看出，太陽(yáng)輻射光譜的能量在可見(jiàn)光和近紅外波段最強(qiáng)，占整個(gè)太陽(yáng)輻射能量的和近紅外波段最強(qiáng)，占整個(gè)太陽(yáng)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(cè)。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(cè)。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(cè)試儀器的探測(cè)波長(zhǎng)范圍為此范圍并略有擴(kuò)展。相應(yīng)的地面光譜測(cè)試儀器的探測(cè)波長(zhǎng)范圍為350nm2500nm.2-2-1 天氣情況天氣情況 光譜儀探測(cè)的是地物反射的太陽(yáng)光譜，進(jìn)行光譜測(cè)量時(shí)應(yīng)選擇晴空光譜儀探測(cè)的是地物反射的太陽(yáng)光譜，進(jìn)

7、行光譜測(cè)量時(shí)應(yīng)選擇晴空無(wú)云的天氣進(jìn)行，即使天空有少量的云朵移動(dòng)，也會(huì)影響光譜曲線的形無(wú)云的天氣進(jìn)行，即使天空有少量的云朵移動(dòng)，也會(huì)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(shí)，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(shí)，可以選擇合適的光線窗口進(jìn)行測(cè)試，前提是標(biāo)準(zhǔn)化和測(cè)試在緊鄰的時(shí)間內(nèi)完成。擇合適的光線窗口進(jìn)行測(cè)試，前提是標(biāo)準(zhǔn)化和測(cè)試在緊鄰的時(shí)間內(nèi)完成。2-2-2 風(fēng)力影響（風(fēng)力影響（3級(jí)）級(jí)） 過(guò)大的風(fēng)力會(huì)產(chǎn)生擾動(dòng)現(xiàn)象，影響到光譜曲線的形態(tài)和可信度，報(bào)過(guò)大的風(fēng)力會(huì)產(chǎn)生擾動(dòng)現(xiàn)象，影響到光譜曲線的形態(tài)和可信度，報(bào)告錯(cuò)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(cè)試告錯(cuò)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(cè)試時(shí)，強(qiáng)風(fēng)的影響也較明顯。當(dāng)進(jìn)行植被、水體等光譜測(cè)試時(shí)，風(fēng)力的影時(shí)，強(qiáng)風(fēng)的影響也較明顯。當(dāng)進(jìn)行植被、水體等光譜測(cè)試時(shí)，風(fēng)力的影響非常明顯，光譜儀測(cè)試的數(shù)據(jù)無(wú)法穩(wěn)定下來(lái)，測(cè)試工作無(wú)法完成。響非常明顯，光譜儀測(cè)試的數(shù)據(jù)無(wú)法穩(wěn)定下來(lái)，測(cè)試工作無(wú)法完成。2-2-3 2-2-3 時(shí)間的影響時(shí)間的影響1.1.太陽(yáng)高度角對(duì)光譜測(cè)試的影響太陽(yáng)高度角對(duì)光譜測(cè)試的影響早晚太陽(yáng)高度角比較低時(shí)，太陽(yáng)光被反射部分的能量低，不利于光譜測(cè)試。隨著太陽(yáng)高度角的增大，太陽(yáng)光被反射部分能量大，有利于光譜測(cè)試。2.2.濕度對(duì)光譜測(cè)試的影響濕度對(duì)光譜測(cè)試

9、的影響 早晚空氣中水氣含量高時(shí)，濕度增大，水汽對(duì)光譜的吸收作用明顯。不利于光譜測(cè)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(cè)一點(diǎn)建議：為了獲取高重量的光譜數(shù)據(jù)，建議光譜測(cè)試的時(shí)間應(yīng)選在：夏季：試的時(shí)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(dòng)體的影響快速移動(dòng)體的影響受測(cè)對(duì)象的周圍，如果有快速移動(dòng)的物體時(shí)，同樣會(huì)對(duì)周圍的環(huán)受測(cè)對(duì)象的周圍，如果有快速移動(dòng)的物體時(shí)，同樣會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境產(chǎn)生光極化擾動(dòng)，影響光譜數(shù)據(jù)的采集精度。在采集過(guò)程中，如果境產(chǎn)生光極化擾動(dòng)，影響光譜數(shù)據(jù)的采集精度。在采集過(guò)程中，如果有移動(dòng)物體通過(guò)，應(yīng)等待避開(kāi)。經(jīng)驗(yàn)

10、值：快速移動(dòng)體與光譜測(cè)試目標(biāo)有移動(dòng)物體通過(guò)，應(yīng)等待避開(kāi)。經(jīng)驗(yàn)值：快速移動(dòng)體與光譜測(cè)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(shí)，生產(chǎn)礦區(qū)的高壓電器設(shè)備產(chǎn)生的電磁場(chǎng)也會(huì)影在礦區(qū)工作時(shí)，生產(chǎn)礦區(qū)的高壓電器設(shè)備產(chǎn)生的電磁場(chǎng)也會(huì)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(dòng)，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(dòng)，應(yīng)避讓。尤其在用電設(shè)備的啟動(dòng)瞬間，影響更為明顯。其在用電設(shè)備的啟動(dòng)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(cè)試光譜數(shù)

11、據(jù)的混合程度高。反之，測(cè)試光譜數(shù)據(jù)的混合程度低。不同的前光器，有效的視場(chǎng)角度不同，相同距離時(shí)所包含的目標(biāo)地物的有效面積也不同。測(cè)試的光譜數(shù)據(jù)的混合程度也不同。視場(chǎng)面積小視場(chǎng)面積大視場(chǎng)面積小視場(chǎng)面積大 一般點(diǎn)議：測(cè)試植被、土壤、水體的光譜時(shí)，使用裸一般點(diǎn)議：測(cè)試植被、土壤、水體的光譜時(shí)，使用裸光纖；當(dāng)測(cè)試的巖石出露面積較小時(shí)，使用光纖；當(dāng)測(cè)試的巖石出露面積較小時(shí)，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(méi)有數(shù)據(jù)才出現(xiàn)無(wú)規(guī)律的跳躍。跳躍劇烈、波段位置相對(duì)寬，說(shuō)明大氣吸收程度高；如果跳躍程度低，波段位置相對(duì)窄，說(shuō)明大氣吸收低，更有利于光譜測(cè)試。所以，這兩個(gè)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(duì)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(dòng)，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(cè)試光譜時(shí)，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(kāi)始光譜測(cè)試時(shí)，關(guān)閉它們。 ViewSpec 數(shù)據(jù)后處理軟件，可以對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行