隨著生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)業(yè)評估、遙感地面驗(yàn)證等領(lǐng)域?qū)?xì)化數(shù)據(jù)需求的提高，便攜式地物光譜儀已成為野外調(diào)查的重要工具。它輕便、精度高、響應(yīng)快，可快速獲取目標(biāo)地物在可見光—近紅外乃至短波紅外區(qū)的光譜反射特征，廣泛用于土壤、水體、植被、巖石等地物的光譜信息采集。

但高質(zhì)量的光譜數(shù)據(jù)采集并非“開機(jī)即測”。真正的科學(xué)調(diào)查背后，是一整套嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊巴獠杉鞒?。本文將一步步為?a target="_blank">拆解。

一、準(zhǔn)備工作：出發(fā)前的 Checklist

在出野外之前，建議逐項確認(rèn)以下準(zhǔn)備：

? 儀器電量充足(至少 2 塊備用電池)

? 光譜儀主機(jī)、光纖探頭、白板、三腳架等完好

? GPS、溫濕度計、照度計、相機(jī)等輔助設(shè)備攜帶齊全

? 現(xiàn)場記錄表或平板記錄模板準(zhǔn)備妥當(dāng)

? 白板經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)，反射率在 400–2500 nm 波段內(nèi)已知

? 儀器已完成室內(nèi)波長與輻射定標(biāo)(定期需送檢)

二、采集環(huán)境評估與選點(diǎn)

1. 采樣時段選擇

建議在10:00–14:00之間，太陽高度角大，減少陰影干擾;

天氣應(yīng)為晴天或光照穩(wěn)定的高云天;

避開霧霾、強(qiáng)風(fēng)或地表積水時段。

2. 樣點(diǎn)布設(shè)

可采用系統(tǒng)抽樣、隨機(jī)抽樣或典型樣地布設(shè);

每個樣點(diǎn)建議測量多個子樣點(diǎn)并取平均，以減少局部異常干擾;

若用于衛(wèi)星遙感校正，應(yīng)與遙感影像地面像元精確匹配(使用GPS配準(zhǔn))。

三、光譜儀設(shè)定與白板校準(zhǔn)

1. 開機(jī)與預(yù)熱

將地物光譜儀通電開機(jī)，預(yù)熱 10–20 分鐘，使探測器穩(wěn)定;

連接筆記本或平板，打開專用采集軟件(如ASD、SVC、Hyperspec等配套軟件)。

2. 白板校準(zhǔn)（白參考）

將白板水平放置，垂直朝上;

使用相同角度對準(zhǔn)白板采集“白參考光譜”(通常取 10 次并平均);

若配合遙感輻射定標(biāo)，可使用漫反射標(biāo)準(zhǔn)板(如Spectralon);

??注意：每隔 10–15 分鐘重新采一次白參考，或在光照明顯變化(如云遮)時及時重采。

四、地物光譜采集操作流程

1. 三腳架架設(shè)

將光纖頭或傳感器固定在三腳架上，保持與地面垂直或特定角度(如 30°);

距離地面高度應(yīng)固定(常見為 1 m)，以保證視場一致;

遮擋陽光直射探頭，避免鏡頭炫光。

2. 正式采集

對準(zhǔn)地物，啟動采集軟件采集目標(biāo)反射光譜;

通常每個地物采集 10–30 條光譜曲線，并做均值處理;

對于水體或波動地表，可采用平均模式或高頻采集+濾波處理;

同步記錄：GPS位置、拍照記錄、時間、天光條件、照度、溫度濕度等;

3. 數(shù)據(jù)命名與備注

采集過程中保持標(biāo)準(zhǔn)命名格式，如 20240523_GS_土壤01_10次平均.csv

每組數(shù)據(jù)均應(yīng)包含備注：地物類型、背景、異常說明等

五、數(shù)據(jù)導(dǎo)出與初步質(zhì)控

1. 導(dǎo)出數(shù)據(jù)格式

常見格式有：.txt, .csv, .asd, .sed, .hdr+dat;

每條光譜曲線應(yīng)包括波長、反射率/輻射率、時間戳等字段;

建議立即備份至U盤或云盤，避免野外數(shù)據(jù)丟失。

2. 初步質(zhì)控方法

檢查光譜曲線形狀是否符合預(yù)期(無突跳、漂移);

去除低光強(qiáng)、異常值(如強(qiáng)反光、陰影采集);

做歸一化或平滑處理，剔除噪聲;

對比白板參考，檢查光譜漂移或儀器響應(yīng)異常。

六、常見問題與應(yīng)對

七、結(jié)語：儀器精準(zhǔn)，流程更關(guān)鍵

地物光譜儀是一種高精度工具，但其價值不只在于硬件本身，而在于一套完整、規(guī)范、可復(fù)現(xiàn)的數(shù)據(jù)采集流程。每一次野外采集，都是一次科學(xué)“實(shí)驗(yàn)”，不僅需要光，還需要“嚴(yán)謹(jǐn)”。

審核編輯 黃宇