ASD光谱仪测量规范.docx

1、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.exe BW（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Spectrum Save菜单，键入所测光谱

2、数据要保存的路径、文件夹名称（path name默认值C:FR）、光谱文件名称(base name默认值spectrum)即可。（Starting Spectrum Number(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）（Number of Files to save(d) 是设置每一次保存的光谱条数默认001每一次保存一条。）（interval between saves 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

3、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Raw Dn(digital number)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raw Dn，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

4、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12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，

5、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ASD ViewSpecPro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

6、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

7、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

8、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L70cm，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

9、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 8.2 SunScan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（Beers law for canopy absorption）、Wood的SunScan冠层分析方程以及Campbell的

10、椭圆叶面角度分布方程 (Campbells Ellipsoidal LAD equations)，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（the beam fraction）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BFS4可选件BF2传感器：替换BFS后，可使测量操作更方便

11、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：0.3mol. m-2.s-1探测器最大读数：2500mol.m-2.s-1操作温度：0 - 60BFS电缆长度：标准为7米，可扩展到100米内存：2M内存，包含程序；1600K RAM 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0.80.9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

12、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/2而估算出来出：ELADP =Nh / 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8.1 SunScan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，P

13、robe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。8.3 LAI-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

14、高度和覆盖度的样区，范围在10m10m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8.1 LAI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

15、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

16、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A B 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表格中，导出LAI-2000的文件到计算机，同一个点不

17、同测量人测量的结果存储到一个文件中，同时导出相片和GPS点，将以上结果存储到指定的文件夹中。当天测量的结果必须当天完成数据整理，数据整理人最好是数据测量人或者记录人。5注意事项避免太阳直射到探测头。用视角该挡住人，以避免人对传感器的影响。测A、B资料的时候传感器的方向要一致。缩短A B 读数的时间间隔尤其是在低空快速移动的云下测量时。不能让孤立的一片树叶或者一团树叶挡住了传感器的整个视野。在斜坡上测量时要使传感器的倾斜到和实际地面平行而不是保持传感器水平。对于呈行列的植被，一般可能都是庄稼或果园之类，测量时最好的方法是测B 资料时把传感器的探测镜头放在两排植物的对角线的横断面上。8.4 叶面积

18、指数（LAI）直接测量法测量规范1方法简介：LAI直接测量方法，即测量单位地表面积的叶面积总数，再根据LAI的定义计算出地块的LAI。 2物品准备：密封袋、标签、16根细钢钎、5根绳子、20米以上长度卷尺、剪刀、手套、GPS、相机、文具夹、记录表格、记号笔、铅笔等用品。 3采样前工作 根据样品量的多少选择不同规格的密封袋，填写标签并贴到密封袋上。根据植被的高度和覆盖度确定采样点的多少，利用四根细钢钎、细绳、卷尺制作样方框。 4样方布置及实验方案： 在每个地块随机布点，要求布2个点进行地面数据的测量。每个点的范围为6平方米（2*3米）： 5查出每个点内的实有株数，两个点的株数进行平均，计算出样点

19、6平方米范围内的作物株数。 6在每个样点范围内，选择10棵玉米，一块地测量20棵玉米。按叶片从下到上的顺序，测量每片叶子的长和宽（叶子的最宽值）。 7在每个地块内随机选择玉米3颗（要求选择玉米株有代表性，分别选择长势好的，一般长势的，长势差的各1棵），对每颗玉米的每片叶子，测量长宽值，用LAI3000叶面积仪或照相法或激光叶面积仪测量每颗玉米的每个叶片的叶面积，根据叶片的长宽值与面积，计算由长宽计算面积的似合系数。将所有叶片的似和系数进行平均，得到总的似合系数，根据总的拟合系数，计算地块所测量的20株玉米的叶面积，平均得到每株玉米的叶面积( )。 8根据定义 计算每个地块的叶面积指数。 8.5

20、 土壤含水量环刀法测量规范 1. 通常采用50cm3200cm3规格环刀取土样；取土样之前，每个空铝盒需称重并记录（W）。注意铝盒体积需大于环刀20%以上。 2. 取土样时环刀垂直于地面入土，尽量保证环刀上表面与土壤表面相平，环刀下面多余部分用刀刮平，不可压入环刀内。土质较硬的采样点取样时用力尽量均匀，避免使用铁质锤敲击取样盒；土质较软的采样点取样时不要用力过大，避免对土样有压缩。基本原则是尽量保证原状土。 4. 环刀取得的土样移入铝盒，放置时需将铝盒置于较大的塑料器皿中，以防土样撒出，撒出部分最后需全部倒入铝盒中。记录铝盒编号（最好记录铝盒盒身编号，且注意看铝盒盒身编号区分6和9，检查铝盒和

21、盒盖号码一致，记录时有的铝盒号码是临时用记号笔写上的，记录时在编号前加字母L），装好土样后用白色电工胶带封好。 4. 回到室内，去掉铝盒上电工胶带，立即用电子天平（精度至少为0.1g）称量铝盒和湿土重量，并记录（W湿）。 5. 揭开铝盒盖，放入烘箱中，在105下烘干约12h24h至恒重（前后两次称重的误差不大于0.05g）。从烘箱中取出铝盒，盖好盒盖，晾微凉后即用电子天平称铝盒和干土重量，并记录（W干）。注意：烘干和称重时铝盒盒身和盒盖均包括。测定含水量很高的粘质土壤时对土壤可以多烘烤3h4h测定有机质或根系含量较高的土样时，烘箱温度可适当调低至8590。 6. 记录并计算含水量重量含水量=(

22、W湿-W干)/( W干-W)100% 体积含水量重量含水量土壤容重（g/cm3）式中：W湿湿土铝盒重（g） W干干土铝盒重（g） W 铝盒重（g） 7. 倒出干土，洗净铝盒和环刀，阴干。8.6 土壤养分含量的测定-土壤养分速测仪测量规范1 试验原理土壤养分速测采用比色法，其原理是基于朗伯-比尔定律，即它表示一束单色光通过溶液时，溶液的吸光度与溶液的浓度和液层厚度的乘积成正比。要提高速测结果的准确度，必须注意采样、浸提、测定方法、诊断指标的准确性。2试验目的（1）掌握比色法测定土壤养分含量。（2）掌握土壤养分测量仪的使用方法。3试验仪器RL-2D土壤养分测定仪、铁铲、纸袋、筛子、待测液、土样瓶、

23、针管、蒸馏水、比色皿。4 操作步骤土样的采集是决定分析结果是否正确反映土壤特性的重要环节，因此必须选择有代表性的地段采集样品。取样深度: 大田及经济作物，一般采样深度为0-20 cm。取样数量：1-5亩面积较小、平坦、长势齐整的地块，可采5个点；10亩以上面积较大的可采10-20个点。地块是正方形，则按对角线采。若长方形，则按蛇形布点。采样规范：每个采集点上，除去浮土，用铁铲垂直插入挖取约1千克土壤并合装在干净的小布袋中，然后倒在塑料布/塑料盆中充分混匀，再挑去树枝、砾石、枯枝落叶杂草等。用四分法反复淘汰直至剩余0.5千克的混合土样为止。将混合土样装入纸袋带回室内，粉碎，自然风干后，用1mm的

24、筛子过筛后测定。注意：每个土样应有标签，写明采集人、地点、日期、深度，前茬及现种作物。（1）待测液的制备（测N/K用同一个待测液）取0-20cm的土样，粉碎避光风干并过筛；取一平勺土样倒入土样瓶；用针管加水20ml；用粉剂瓶盖，加入1号粉约0.5g；加盖剧烈震动1分钟；静放2分钟；摇匀过滤；待测液制好。（2）铵态氮测试液的制备和测定(N的标定值是20mg/kg)1号比色皿中加蒸馏水至刻度线；2号加2滴N标准液，加蒸馏水摇匀；3、4号加不同土样待测夜至刻度线；按照1、2、3、4顺序向四个比色皿中各加N 一、两滴摇匀，再各加N两滴摇匀，静放20分钟，上机测试；选择红光光源，比色皿透光面对准光源，垂

25、直放入比色皿槽中，盖盖，测定；（3） 速效钾测试液的制备和测定(K的标定值是20mg/kg)1号比色皿中加蒸馏水至刻度线；2号加2滴K标准液，加蒸馏水摇匀；3、4号加不同土样待测夜至刻度线；按照1、2、3、4顺序向四个比色皿中各加K 一、两滴摇匀，再各加K两滴摇匀，静放20分钟，上机测试；选择蓝光光源，比色皿透光面对准光源，垂直放入比色皿槽中，盖盖，测定；（4） 速效磷测试液的制备和测定(P的标定值是40mg/kg)1号比色皿中加蒸馏水至刻度线；2号加2滴P标准液，加蒸馏水摇匀；3、4号加不同土样待测夜至刻度线；按照1、2、3、4顺序向四个比色皿中各加P 一、两滴摇匀，再各加P两滴摇匀，静放2

26、0分钟，上机测试；选择红光光源，比色皿透光面对准光源，垂直放入比色皿槽中，盖盖，测定； （5）有机质测试液的制备和测定(有机质的标定值是2%)1号比色皿中加蒸馏水至刻度线；2号加2滴有机质标准液，加蒸馏水摇匀；3、4号加不同土样待测夜至刻度线；按照1、2、3、4顺序向四个比色皿中各加有机质 一、两滴摇匀，再各加有机质两滴摇匀，静放20分钟，上机测试；选择蓝光光源，比色皿透光面对准光源，垂直放入比色皿槽中，盖盖，测定； （6）仪器操作说明1）初始化后，显示多功能：显示0、L、J、C、pH、S、EEP、CAL单功能：显示0、L、J、C、EEP、CAL 通过“左右选择键”翻屏，按“测试键”选择当前显

27、示内容测试 0代表测试N；L代表测试P；J：代表测试K；C: 代表测试有机质 pH代表测试酸碱度；S代表测试盐量；EEP代表清零，重新检测；CAL代表检测2）测试界面选择测试内容通过左右键选择N、P、K或者有机质，按测试键确定即可。此时，LCD显示H、L。选择测试光源 通过左右键选择，按测试键确定。H:代表红光；L：代表蓝光。 N、P用红光；K、有机质用蓝光。选择光源后，显示0000，进入等待界面。测试 放入1号杯“0”标准液，盖盖，按测试键测试。 取出1号杯，放入2号杯标定液，盖盖，按测试键测试。 依次放入待测夜，盖盖，每放入一次，按一次测试键确定；如果待测夜数量小于12，测试结束时，按返回

28、键返回。打印（备用）1代表继续测试；2代表打印。通过左右键选择2，按打印格式打印。所有测试项目完成，按打印键，则按照如下打印格式打印： 1号土样： 2号土样 氮 xx mg/kg 氮 xx mg/kg 磷 xx mg/kg 磷 xx mg/kg 钾 xx mg/kg 钾 xx mg/kg 有机质 xx % 有机质 xx %（7）试剂配制说明 所用试剂从仪器公司购买。5 注意事项（1）土样的采集是决定分析结果是否正确反映土壤特性的重要环节，因此必须选择有代表性的地段采集样品。（2）比色时，每测完一次调零一次。8.7 TDR操作规范1、试验原理时域反射原理，通过测量土壤中的水和其它电介质介电常数之

29、间的差异，采用时域反射测试技术测量土壤含水量的方法。2 试验目的熟练掌握TDR300土壤水分仪的维护及使用方法，并能快速，精确地测量土壤含水量。3 测试指标 TDR300水分仪是目前使用较多的用于土壤水分测定的仪器，可以在保持士壤原状的情况下，测量土壤体积含水量。4试验仪器 TDR300水分仪、仪器探针5 试验步骤： （1）、首先将铁架展开，并用螺母加以固定，在传感盒的底部装上探针。（2）、按键开机，自检时会显示当前电池的剩余电量和读数表中存储容量情况（100%为满）和GPS情况。（3）、键可以切换VWC体积含水量和RWC相对含水量二种类型，一般情况下选择VWC体积含水量，RWC相对含水量提供

30、了5种类型设定。如：沙地、肥土等。（这些可以在软件中自行设置）按一下为将上一个读数从平均数中剔除，持续按下将会清除所有的平均数。按即可读数，屏幕显示的VWC=XX%为当前土壤体积含水量，PL=XXCM为当前探针的长度，A=XX为前几次测试的平均值。N=XX为测试的次数。（4）、软件安装好后，打开软件。软件中有四个按钮。设置通讯端口，下载存储在读数表中的数据， 清除读数表中存储的数据，设置读数表的参数。1设置表的名称，最大可以输入32个字符，2开启读数表的自动存储功能，如果不开启的话，关机数据就会丢失，同时会让软件无法下载数据，这项为必选项。3开启GPS修正，默认开启。4时间修正，默认为5即美国

31、的时间，中国为16，修改即可。5选择正确的探针长度，6长度单位，7RWC相对含水量5种类型的设置。设置好后点保存。（5）、数据线连接口在读数表下方的旋钮盖中，扭开将数据连接线插入。（6）、读数表电源是4个AAA(7号)电池，一般可用12个月。 仪器探针有4.8，12和20cm三种可选，直径为0.5cm，间距是4.3cm。仪器采用时域反射原理，测量的主要单位是体积含水量，范围0到饱和(一般50%左右)；分辨率：1%, 精度：3% (EC 2ds/cm和粘土含量30%)。6 注意事项（1）. 一次最大可以存储99个读数，超过的话，必须关机再开机。（2）. 软件安装好后，打开软件。开启读数表的自动存储功能，如果不开启的话，关机数据就会丢失，同时会让软件无法下载数据，（3）. 在用软件下载数据和设置读数表时，一定要将读数表关闭，否则会出现连接错误的提示。（4）. 因为仪器测量的是探针周围3cm椭圆柱状体积土壤的含水量，当测量不同深度的土壤含水量，需要选择不同长度的探针，探针选定后，探针必须被整个的，不能摇晃的插入土壤，以保证测量精