ASD光谱仪测量规范.docx

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ASD光谱仪测量规范

附录：

操作规范

8.1野外光谱仪操作规范

1详细操作步骤：

（1）连接探头手托、主机箱和笔记本电脑；

（2）打开光谱仪（侧面有一黑色内陷按纽，按一下，此时黑色按纽上方有一指示灯变绿，同时可听到机器内风扇的响动，说明机器已经启动。

通常野外测试受测试条件的限制对仪器不用预热，如在室内测试用室内光源，应对仪器预热半小时以上。

对仪器进行校正时，应预热70-90分钟。

）

（3）打开笔记本电脑，打开操作软件（开机过程不可颠倒）。

（FR.exeBW（浅色操作系统）—用于室外，FR.exe（彩色）—用于室内）

（4）进行数据保存设置：

打开菜单栏上SpectrumSave菜单，键入所测光谱数据要保存的路径、文件夹名称（pathname默认值C:

\FR）、光谱文件名称（basename默认值spectrum）即可。

（StartingSpectrumNumber（d））是设置开始保存光谱文件的“后缀名”（默认从spectrum.000开始保存））（NumberofFilestosave（d）是设置每一次保存的光谱条数默认001每一次保存一条。

）（intervalbetweensaves是设置仪器自动保存光谱之间的时间间隔。

）（comment是对当前测试数据的注解说明，可在后处理中输出。

）通常情况下，后四项可以不设置，但是，记录员必须记录清楚测试当时的条件。

设置完全后按“ok”即可。

（5）进入操作主画面，首先测试员面向太阳方向，用一只手握住测试枪头垂直对准参考板（参考板水平放置，视场角可配置三个25、3、8，裸露时视场角为25，通常状况测试时用25）距离20-30cm，另一只手操作计算机，先优化（按Opt）即仪器对当时的太阳光照条件、增益和积分时间进行配置，再测量暗电流（按DC）。

优化和消除暗电流完成后，即可开始测试（测试项目一般为RawDn（digitalnumber）值，（Ref）相对反射率值，（Rad）辐射率值。

Ref很少测试，通常测试项目为rawDn，优化（Opt）结束后即可开始测试，测rad时优化（Opt）结束后还要对rad进行优化即点击Rad图标进行优化）。

测试枪头在参考板上方轻微移动（视场范围不可超出参考板范围，参考板表面应比较均匀一致。

）计算机屏幕曲线比较平滑稳定时即可保存（按空格键，有两声清脆响声即表示已保存。

）先测参考板2次,每次5条平均。

（6）测量遮阴参考板2次,每次5条平均。

遮阴板的目的是遮挡直射光，投射的阴影要保证能覆盖视场范围，但阴影面积是视场范围的2倍左右，以减小对散射光的遮挡。

（7）（保持太阳光照条件的一致性）迅速移动测试枪头垂直对准观测目标，探头高度按照观测目标确定（针对作物冠层综合视场的光谱测量，探头高度保持在1－2作物行周期）操作同参考板，测试保存数目,每次5条平均。

测量的作物目标如果没封行，应该分别测定冠层、行间和垄间。

（8）测试完目标后，重复测参考板2次。

（通常一次完整测试包括先测参考板2次，再测目标10次，再测参考板2次。

）

（9）记录员要同时填写记录表。

记录的内容包括测定的日期、地块编号、观测目标、光谱仪的型号、文件名、观测时间、观测目标描述、天气情况（温度、云量、风速）、相片编号和GPS定点号。

（10）结束当前测量，关闭光谱仪，再关闭笔记本计算机，收起连接线等。

（11）拍摄测量目标的数字照片，照片编号与光谱测量文件名对应。

（12）数据后处理：

用软件ASDViewSpecPro进行处理。

2测量中的注意事项：

（1）参考板要保持干净卫生，切记不要把油渍等物弄到参考板的正面。

（2）在测量中，一般在10分钟左右进行一次参考板测量校正。

当光照条件变化大时，参考板测量要加密。

（3）光缆线的探头部分要保护好，不能踩到光缆线，不测量时，探头要盖上保护盖。

另外，5度的视角镜也要注意保护。

（4）主机箱部分。

测量时，注意挪动时要托住底座。

（5）笔记本电脑与软件。

主要保护笔记本电脑，不要在开机状态拔插连接线。

软件包中的文件不要随便删除或修改，记录的光谱数据文件存储路径一般不要放在FR目录下。

（6）测量一组目标时，要在同一个优化条件下（保持积分时间一致）。

（7）每组测量3人，分别负责操作主机、笔记本、探头、参考板、记录等。

（8）测量者应面向太阳垂直方向（垂直主平面方向），尽量减小测量人员对被测物的影响。

同时注意，应该穿深色衣服。

（9）测量时尽量使用DN模式，不要使用reflectance模式。

测量记录人员需要和测量者沟通什么时候测量参考板，什么时候测量地物光谱。

（10）遥感同步观测中（一般都是测量地物和背景混合光谱），探头采用裸露光纤测量参考板、地物和遮蔽的参考板；测量即将结束时，分别测量地物和背景的纯光谱特征曲线，此时宜采用5度视场角的探头测量，同时也要测量参考板和遮蔽的参考板（5度）。

（11）测量地物和背景混合光谱时，探头和地面的距离稍远，手臂基本和地表平行测量；测量地物和背景纯光谱时，探头和被测物可以保持更小的距离，以减小误差。

3玉米的光谱测量规范

（1）对每个目标区有代表性地进行定点，选择具有群体特性的植株作为观测目标，光谱观测过程中，每点按植株、株间和行间分别进行观测（株间即为与所观测植株相邻植株间的中心位置；行间即为与所观测植株所在行的邻行中最近植株间的中心位置）。

（2）观测高度确定：

以覆盖一个行距为原则，计算光谱仪探头离冠层的高度H，即设行距为L＝70cm，探头视场角25，所以探头离冠层的高度为160cm。

（3）植株光谱测定：

光谱仪探头距植冠顶部中心处160cm高度，并垂直向下观测，重复测定10次，取其平均值作为植株光谱。

a）行间光谱测定：

以两行相对应的玉米植株冠层顶部的中心为端点，光谱仪探头距两端点的中点160cm高度，并垂直向下观测，重复测定10次，取其平均值作为行间光谱。

b）株间光谱测定：

以同一行两个相邻的玉米植株冠层顶部的中心为端点，光谱仪探头距两端点的中点160cm高度，并垂直向下观测，重复测定10次，取其平均值作为株间光谱。

野外光谱仪操作规范

8.2SunScan操作规范

1用途

通过测量作物冠层PAR值提供了关于影响田间作物生长的限制因素的有价值的信息，如LAI；SunScan探测器也可被用来描绘作物冠层PAR的分布图。

2原理

根据冠层吸收的Beer法则（Beer’slawforcanopyabsorption）、Wood的SunScan冠层分析方程以及Campbell的椭圆叶面角度分布方程（Campbell’sEllipsoidalLADequations），使用光量子传感器来测量、计算和分析植物冠层截获和穿透的光合有效辐射及叶面积指数。

3系统组成

·SunScan探测器：

一支1米长，内嵌64个光合有效辐射传感器的探测器。

·反射系数传感器（BFS）：

综合了2个PAR传感器，并能很容易地计算出作物冠层的PAR及直射光与漫射光（thebeamfraction）的比例关系

·数据采集终端：

一种从采集和分析读数的高效、轻便的掌上电脑，内含2M内存

·SunData软件：

用来对测量参数进行分析处理

·三角架：

用来安放BFS

4可选件

BF2传感器：

替换BFS后，可使测量操作更方便

5基本技术指标

·探测器工作区域：

1000x13mm宽，传感器间距15.6mm

·探测器光谱响应：

400-700nm（PAR）

·探测器测量时间：

120ms

·探测器分辨率：

0.3μmol.m-2.s-1

·探测器最大读数：

2500μmol.m-2.s-1

·操作温度：

0-60℃

·BFS电缆长度：

标准为7米，可扩展到100米

·内存：

2M内存，包含程序；1600KRAM可用于储存数据

6注意事项

（1）需要实验人员提供参数，叶倾角和透过率。

大多数叶片吸收率值在0.8~0.9之间，通常以0.85作为默认值。

大部分作物的ELADP在0.5-2.0之间。

如果冠层叶片在水平或垂直方向上表现出明显的优势，那么选一具代表性的小的冠层区域。

对在垂直方向上超过45度角（即接近水平）和低于45度角的叶片进行计数，如叶片为弯曲的，则取大部分叶片所代表的角度。

ELADP可通过水平叶片的数量（Nh）除以垂直叶片的数量（Nv）再乘以π/2而估算出来出：

ELADP=πNh/2Nv

（2）在读数时，最好不要让自己的阴影对探头产生影响，最好的方法是在每次读数时尽量简单和快捷，而不必去追求完美

（3）SunScan使用限制因素

表8.1SunScan使用限制因素

限制因素

评述

一天中的测量时间

根据所处的地理位置和季节，最好的测量时段为正午前后各3小时，参考下面的两种情况。

天顶角

当太阳较高时测量较容易，天顶角高于60度时，由于过于接近垂直角度，Probe和BFS，特别是LAI会出现错误

绝对的截获光水平

最好高于200umol-2s-1，低于此值时精确度会下降

光照水平的变化率

使用BFS时，尽仅须避免阴晴的剧烈变化；当不使用BFS时，需要缓慢变化的光照条件；不使用BFS测量LAI时，需要直射光和漫射光组分变化缓慢的光照条件。

完全阴天，或完全为晴天

SunScan的LAI模式可处理这两种状况，通常晴天时结果较理想。

多云的情况下也可达到满意的效果。

8.3LAI-2000的操作规范

1．物品准备

提前准备好LAI-2000、记录表格、GPS、相机、文具夹、记号笔、铅笔等用品。

2．测量样前工作

根据植被的高度和覆盖度确定测测量的区域，一般选择能够代表平均高度和覆盖度的样区，范围在10m×10m左右。

用相机拍摄样方相片。

连接LAI-2000，开机，完成设置工作，如果已经设置好，可以直接进入下一步骤。

一般要求一次↑测量天空光，四次↓↓↓↓测量植被，一次重复。

设置文件名，可以开始测量。

3．现场测量

首先看是不是太阳被云遮挡，或者太阳光照是不是变化剧烈，一般来说在太阳天顶角较大时测量为宜。

测量方案确定：

如果测一片规则且均匀分布的植被（呈行列的植被）时，沿着对角线布设测量点。

如下图所示。

如果是非均一分布的植被就选择浓密和稀疏各测几组求平均。

如果是很稀疏的植被是就只能测量单个植株的叶面积了。

图8.1LAI测量注意示意图

选择视角盖：

在光强的时候选择比较小的视角盖。

要保证测天空光的时候探头视角里能看到的全是天空，没有其他地物。

在测量目标的时候要让探头的看到的是目标。

在测天空光和测植被下面的光强的时候要保持视角盖一致，而且朝向一致。

也要用视角盖把人挡住，以消除人的影响。

测量A资料（测天空光）：

人要背对着太阳，将探头杆放到人的前方，选择合适的视角盖挡住所有地物和人。

将探头杆的水准器居中（在山坡上探头要和山坡平行，不用管水准器）。

然后需要按ENTER键或者传感器上的按钮这时我们可以听到2声蜂鸣第一声是按键声音第二声是读数完成的声音在两次蜂鸣声之间必须保持传感器水平不动按传感器上的按钮时应该按一下就放开如果一直不放松蜂鸣声将一直响直到读数完成。

测量B资料：

将探头水平放到测量植物所有叶子的下面,测量所有的B资料时要在同一个高度上进行。

测量AB资料的时候要保证视角盖一致、视角盖的方向也要一致如果有倾角也要保持倾角一致这些也是在其它时候要注意的。

然后按ENTER键或者传感器上的按钮来记录B资料。

探头与最近叶片的距离应至少为叶片宽度的4倍。

利用GPS测量坐标位置，填写记录表格相关信息，包括样地名称和编码、测量时间、测量地点、样地坐标及GPS号、测量人、相片号、主要植被类型特征等信息。

安排3名以上测量人员分别测量。

分别记录文件名称和测量人。

4．数据整理

扫描原始记录表格为PDF文件，将记录内容录入到电子