FieldSpec Pro 便携式光谱辐射计

光谱仪的技术参数




光谱范围350-2500nm，350-1050nm 最快采集速度：100ms, 17ms 光谱分辨率：3nm@350-1000nm 10nm@1000-2500nm 采样间隔：1.4nm@350-1000nm, 2nm@1000-2500nm 数据间隔：1nm 等效辐射噪声NE∆L 波长精度：+/-1nm 波长重复性：+/-0.02nm 重复性: 优于0.3% 杂散光: 优于0.02%@350-1000nm, 优于0.1%@1000-2500nm 灵敏度调整：全自动 重量：大约8.5公斤 （1.2公斤含电池）
光谱仪—探头（2）


不同前视场角的镜头 裸光纤：25˚前视场角 可选其他角度的镜头 如有脏污，可用镜头布擦拭 干净 用于反射率和辐射亮度测量 单位：W/cm2/Sr/nm 覆盖的范围 大：光谱混合程度高 小：光谱混合少，或者接近 测量叶片
V FO
h
x y
w z
光谱仪—探头（3）
光谱仪—内部结构—其它



Drift-Lock技术，配合制冷进一步消除噪 声； 自动快门-每一次全光谱扫描后采集暗电 流； 散热风扇；保证工作环境温度0-40˚C; 内置充电器、电池（镍-氢） 与计算机连接的EPP并口（或者其他扩展 口）。
控制计算机


通过EPP高速双向并口（或其他扩展口） 与光谱仪连接 安装有RS3光谱仪操作软件 安装有ViewSpec Pro数据处理软件 另行介绍
2160 2170 2180 2190 2200 2210 2220
Wavelength (nm)
ASD公司主要产品
两大系列 LabSpec & QualitySpec: 化学应用 FieldSpec Pro:光辐射测量应用 a. FieldSpec HH（350-1050nm) b. FieldSpec Pro VNIR(350-1050nm) c. FieldSpec Dual VNIR(350-1050nm) d. FieldSpec Pro JR(350-2500nm) e. FieldSpec Pro FR(350-2500nm) f. AgriSpec(350-2500nm) g. TerraSpec(350-2500nm) h. FieldSpec 3 (350-2500nm)
地面光谱仪— 空间与地面遥感的联系示例
• 地面光谱仪发现的叶绿
素红边蓝移或红移现象与 生物化学参数之间的联系； •反高斯模型(IG模型）求 算红边光学参数； •即使没有高光谱数据如只 有LanSat TM数据时，也 可以拟合IG模型，进而提 取红边参数
地面遥感学测量的常见配置
1 FieldSpec FR Spectroradiometer Reflectance of Vegetation
1.5%
Difference due to 'Curling' FieldSpec FR Fiberoptic Cable [100 percent * (Straight - Curled)/Straight] Curled = complete circle of 1.75 inch radius
波长精度与重复性

波长精度：+/-1nm 重复性优于0.2%
0.48 0.47 0.46 0.45
Reflectance
0 minutes 5 minutes 10 minutes 15 minutes 20 minutes 25 minutes 30 minutes
0.44 0.43 0.42 0.41 0.40 0.39 0.38 2150
照明


太阳：最佳照明，约6000K色温，与卫星 得到的图像条件相同，一般工作时间在 最热的10:00AM – 14:00PM 室内照明光源 约3100K色温，高压14.5V工作，因此寿 命较短（约900小时） 一般照明距离300-500mm,成15-45度角
样品


农作物，叶片，植被，树冠，水体，矿物，岩 石，道路，建筑等等 参考板—白板或灰板 漫反射体（λ 体、朗伯体），半球形散射 Spectralon材料—LabShpere公司专利 比常见的陶瓷材料软，但不褪色、不怕水 怕磕碰、划伤 保养：刷子清洁，蒸馏水内用高标号水砂纸轻 轻擦
Sciences 杂志发表的文章


Biblioteka Baidu
3,Kahle, A.B. and A.F.H. Goetz, 1983, Mineralogic information from a new airborne thermal infrared multispectral scanner, Science, vol. 222, 24-27. 4, Goetz, A.F.H., G. Vane, J. Solomon and B.N. Rock, 1985, Imaging spectrometry for Earth remote sensing, Science, vol. 228, 1147-1153.
®
0.8
Reflectance
0.6
ARTIFICIAL ILLUMINATION
0.4
0.2
0 500 1000 1500 Wavelength (nm) 2000
配置构成



照明： a.太阳。最佳照明，70%以上的工作 b.室内光源，少量工作 样品 a.被测物 b.参考板（白板、灰板等） 光谱仪 控制计算机和软件
Fiberoptic cable Curled to 1.75 inch diameter 1% Effect is less than 1% 0.5%
0%
-0.5%
-1%
350 780 1210 1640 2070 2500
Wavelength (nm)
光谱仪—内部结构—探测器

三个独立的光谱仪构成 350-1100nm，512阵元 光PDA阵列探测器, 凹面消色 差光栅，平场成像。易于波 长标定。灵敏度高。 1000-1900nm,单元 InGaAs探测器，平面旋转扫 描光栅，比PbS响应速度快。 1700-2500nm，单元 InGaAs探测器，平面旋转扫 描光栅。 InGaAs探测器带有热电 制冷，-27+/-0.1˚C
光谱仪—探头（1）



不同前视场角的镜头 用于反射光谱（Reflectance、Absolute Reflectance)和辐射亮度(Radiance,必须标定) 测量 余弦接收器 用于辐射照度（Irradiance, 必须标定）测量 内置光源的反射探头 用于固体反射光谱测量（适用于地质和矿藏研 究）

FieldSpec 3与FieldSpec FR相比较
1. 最新型的仪器外壳 – 更有效的冷却设计, 更精密: 防尘密封、高反射 率、有效的保护盖； 2. 最新的内置式遥控触发； 3. 新的电池设计与存储 –体积更小，电池工作时间更长达到4～9小时 4. 最新的工作状态监控: 电池能量显示 (软件显示), 工作时间指示表, TE-制冷稳定性显示； 5. 新增光纤自检FiberCheckerTM。ASD独有的光纤检测系统和检测光学光学 器件用于光纤检测； 6. 更宽的光谱仪存储和操作温度范围: 0 to 40 Deg C 操作, -15 to 45 deg C 存储. 7. 新的10/100Base T Ethernet网络接口； 8. 新的无线Wi-Fi 接口，可进行无线数据接收，最远可达到46米。 9. 新的开发包: ASD TCP 服务器开发指导 – 用户可以控制光谱仪; LABView 演示软件使用信息; "C"语言演示软件时所用信息. 10.新的汽车点烟器供电接口和相应的6米长的供电电缆.

Sciences 杂志发表的文章


1, Goetz, A.F.H. and L.C. Rowan, 1981, Geologic remote sensing, Science, vol. 211, 781-791. 2, Goetz, A.F.H., L.C. Rowan and M.J. Kingston, 1982, Mineral identification from orbit: Initial results from the Shuttle Multispectral Infrared Radiometer, Science, vol. 218, 1020-1024.

余弦接收器 用于辐射照度测量 单位：W/cm2/nm
Diffuser
Fiberoptic Input to Spectrometer
Guard Ring
光谱仪—探头（4）

内置光源的反射探头 野外固体样本的反射 测量，特别是天气不 好的情况下
光谱仪—光纤



与镜头连接，通过镜头采光后导 入光谱仪 FR的光纤构成 57条200微米芯径光纤分成 三束，每19条进入一个光谱仪。 石英光纤，数值孔径0.22， 因此前视场角25度。 外面金属螺纹管铠装。不 怕脚踩。 避免折死弯！！ 其他型号仪器的光纤只是其中 的一部分 光纤弯曲对信号的影响一般小于 1%
高光谱成像技术
Source: CSIRO
高光谱图像结构
高光谱分辨率遥感


高光谱遥感将视域中观测到的各种地物以完整的光谱 曲线记录下来，能够应用于多学科的研究和应用中 地质：成分、丰度、分布制图 环境：污染监控、废矿回填、生物量 农业：土壤、作物生长、养分、病虫害、估产 林业：树种鉴别、种群分类、生长状况、营养状况 海洋：近海水深、赤潮、污染、水文、海洋生产力等
大气科学：气溶胶、云、水蒸气等
地面光谱仪— 空间与地面遥感的联系




为卫星和航空遥感提供地面定标； 高光谱遥感真正地在卫星、航空遥感和地面遥感之间 建立了直接的联系 研究地面光谱特征，分析并建立地面模型和数据库； 利用地面数据分析、研究卫星或航空遥感识别、分析 地物特征模型或方式的可能性； 分析、建立地面模型并用于卫星或航空高光谱图像的 分析和解译； 研究大气的传输特性；
Repeatability test
using Kaolinite reflectance automatically collected every 5 minutes using the same white reference and dark current
No wavelength difference. ± 0.2% for reflectance.

ASD公司简介
位于美国科罗拉多州的Boulder市 成立于1990年 两个发起人 Dr. Brian Curtiss 负责公司的开发部门 Dr. Alexander.F.H.Goetz a. 光学遥感的创始人之一 b. Landsat 卫星第7号通道 c. 首创航空多通道光谱成像仪（AIS）、高光谱成像光谱仪 （AVIRIS)，卫星搭载高光谱成像光谱仪(HIRIS)以及卫星搭载红 外光谱仪（SMIRR)等 d. 高光谱的定义: 3nm@350-1000nm, 10nm@1000-2500nm e. 1981-1985年左右在Science杂志发表四篇文章确立光学遥感的科 学地位
阳光与大气和地球表面相互作用-遥感
电磁波-遥感学研究的光谱范围
传感器的三个空间层次
不同空间层次传感器得到的信息
各种传感器所使用的波段
光谱技术的发展
光谱差异
明矾石
高岭石
Source:Bob Agars
AVIRIS概念
多达224个通道的 AVIRIS航空遥感传感 器建立了基本上连续 的高分辨率成像光谱， 能够带来海量的信息。
FieldSpec Pro 便携式光谱辐射计
方墨人 北京欧普特科技有限公司 fangmoren@goldway.com.cn
欧普特公司简介
成立于1995年 目前主要构成及业务： a. 国外光学仪器的代理 b. Trioptics (China) 合资公司 c.光学检测仪器开发 d.光学元器件出口 长春工厂-高精度平面 上海工厂-小尺寸球面 昆明工厂-大尺寸球面 人员：约60人