EMS-ET野(ye)外(wai)光(guang)譜(pu)在線(xian)觀測系(xi)統

   自(zi)從20世紀80年代(dai)起(qi)光(guang)譜(pu)分(fen)析技(ji)術(shu)以數據(ju)量大、分(fen)辨率(lv)高(gao)、連續(xu)性強(qiang)的(de)優(you)點(dian)廣泛(fan)應用(yong)於資(zi)源(yuan)調查、地(di)質(zhi)調查、大(da)氣(qi)監(jian)測、災害(hai)環境監(jian)測、土壤(rang)調查、城(cheng)市環境調查、水(shui)文(wen)觀測等(deng)領(ling)域(yu),取得(de)了(le)較(jiao)好(hao)的(de)應用結(jie)果和經濟效(xiao)益。鑒於(yu)光(guang)譜(pu)技(ji)術(shu)的(de)*性能,特(te)別(bie)是在(zai)地表(biao)物(wu)質(zhi)的識(shi)別(bie)與(yu)分(fen)類、有用(yong)信(xin)息(xi)的提(ti)取等(deng)方面與(yu)其(qi)它(ta)技(ji)術(shu)相比有較(jiao)大(da)優(you)勢(shi),使得(de)這(zhe)壹技(ji)術(shu)在(zai)植(zhi)被(bei)的精(jing)細分(fen)類、農作(zuo)物(wu)的長勢(shi)監(jian)測與(yu)估(gu)產(chan)、農作(zuo)物(wu)病(bing)蟲害(hai)監(jian)測、作物(wu)品(pin)質(zhi)監(jian)測和農(nong)田水(shui)肥狀(zhuang)況的(de)分(fen)析方面展現出(chu)巨大的(de)應用(yong)前(qian)景(jing)。

  目(mu)前(qian)在研究(jiu)水(shui)稻(dao)、玉(yu)米、小(xiao)麥(mai)、棉(mian)花(hua)、煙草等(deng)作物(wu)或林(lin)業的光(guang)譜(pu)特(te)征(zheng)時(shi)多采(cai)用(yong)便(bian)攜式(shi)、瞬(shun)時測量技(ji)術(shu)上(shang)，越來越多的研究(jiu)需(xu)要(yao)大田實時、在線(xian)的光(guang)譜(pu)數據(ju)，減(jian)少(shao)人為(wei)操作(zuo)限(xian)制帶來的(de)數據(ju)偏(pian)差。

作物對太(tai)陽輻射的(de)吸(xi)收和反(fan)射與(yu)作(zuo)物的色素、水分(fen)、碳、氮相關。通(tong)過監(jian)測、分(fen)析葉(ye)片(pian)和冠層的光(guang)譜(pu)特(te)征(zheng)，度量作物(wu)的(de)生物量和生長狀(zhuang)況、冠層結(jie)構、光(guang)合(he)作用(yong)對入(ru)射光(guang)的利用效(xiao)率；光(guang)譜(pu)在線(xian)觀測系(xi)統不(bu)僅(jin)能自(zi)動(dong)、在線觀測葉(ye)片(pian)、冠層尺度的實時光(guang)譜(pu)數據(ju)，還需(xu)要(yao)能自(zi)動(dong)遠程傳(chuan)輸(shu)數(shu)據(ju)，及(ji)時匯(hui)集(ji)樣點(dian)數據(ju)，得(de)到(dao)景(jing)觀或(huo)區(qu)域(yu)尺度的光(guang)譜(pu)特(te)征(zheng)，提(ti)高(gao)反演(yan)衛片(pian)的(de)時(shi)空(kong)分(fen)辨率(lv)。

觀測點(dian)布設(she)
在(zai)不(bu)同類型(xing)煙草、不(bu)同(tong)烤煙品(pin)種、不(bu)同氮、磷、鉀施用量處理(li)的(de)冠層上布(bu)設(she)傳(chuan)感(gan)器(qi)測量葉(ye)片(pian)和冠層的反(fan)射。傳(chuan)感(gan)器(qi)的測量面積與(yu)傳(chuan)感(gan)器(qi)安裝(zhuang)位置與(yu)冠層的距(ju)離有關，特(te)殊的(de)設(she)計(ji)使得(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)的散射角滿(man)足(zu)研究(jiu)的(de)要(yao)求(qiu)，通常1.8米(mi)高(gao)度=0.5平米(mi) 面積。測量透射光(guang)時，傳感(gan)器(qi)可(ke)放(fang)置(zhi)在(zai)上部(bu)、中(zhong)部(bu)、下(xia)部(bu)葉(ye)片(pian)附(fu)近(jin).

采(cai)樣頻(pin)率(lv)

光(guang)譜(pu)在線(xian)觀測系(xi)統可(ke)每(mei)秒(miao)采(cai)集(ji)壹次光(guang)譜(pu)數據(ju)，也(ye)可(ke)按(an)用(yong)戶(hu)的要(yao)求(qiu)設(she)定(ding)采(cai)樣間(jian)隔，如每(mei)10分(fen)鐘、30分(fen)鐘，每小(xiao)時等(deng)。光(guang)譜(pu)數據(ju)自(zi)動(dong)存(cun)儲在數(shu)據(ju)采集(ji)器(qi)中(zhong)。

觀測內(nei)容(rong)

光(guang)譜(pu)在線(xian)觀測系(xi)統測量植被(bei)紫(zi)外(wai)、紫(zi)藍(lan)、綠、紅橙(cheng)、可(ke)見(jian)光(guang)、近紅外(wai)、紅外(wai)、遠紅外(wai)光(guang)譜(pu)數據(ju)及透射、總(zong)輻射（各類傳感(gan)器(qi)可(ke)根據需(xu)要(yao)選(xuan)擇），還(hai)可(ke)用(yong)戶(hu)的(de)波段光(guang)譜(pu)。通過軟(ruan)件計(ji)算(suan)常用(yong)植被(bei)物候發育(yu)的相關指(zhi)數，進而(er)對土(tu)地利(li)用(yong)和氣(qi)候影響(xiang)評(ping)估(gu)，植(zhi)被(bei)生產(chan)力建(jian)模(mo)等(deng)。

系(xi)統組成(cheng)及技(ji)術(shu)指(zhi)標(biao)
光(guang)譜(pu)在線(xian)觀測系(xi)統由(you)數(shu)據采(cai)集(ji)、光(guang)傳感(gan)器(qi)、數據(ju)在線監(jian)測與(yu)處(chu)理(li)軟(ruan)件分(fen)析軟(ruan)件組成(cheng)。全天候野(ye)外(wai)自(zi)動(dong)測量和記(ji)錄(lu)葉(ye)片(pian)、冠層的光(guang)譜(pu)數據(ju)。

技(ji)術(shu)指(zhi)標(biao)：

1、數據采集(ji)器(qi)：

標配16，32或64通(tong)道（可(ke)選(xuan)）模(mo)擬輸(shu)入(ru)；符(fu)合(he)DIN導軌(gui)安裝(zhuang)標(biao)準(zhun)；支持(chi)SDI-12數(shu)字(zi)傳(chuan)感(gan)器(qi)，多可(ke)支持(chi)107個(ge)數字通道；具備8個(ge)計(ji)數通(tong)道；16-32個(ge)RTD通道，精(jing)度：0.03%讀數，可(ke)存(cun)儲220,000（可(ke)擴(kuo)展(zhan)至(zhi)450,000）組帶時間(jian)戳(chuo)的(de)數(shu)據，采間(jian)隔3秒(miao)至(zhi)4小時可(ke)調，支持(chi)GSM/GPRS/Internet遠(yuan)程數(shu)據傳(chuan)輸(shu)，電(dian)壓6.5－15VDC，待機(ji)耗電低(di)於(yu)1mA，測量耗電30mA，3V鋰(li)電(dian)備用電(dian)池(chi)可(ke)使(shi)用(yong)5年(nian)以上，具(ju)備(bei)過電(dian)保(bao)護功(gong)能

2、光(guang)譜(pu)範圍(wei)：紫(zi)外(wai)、紫(zi)藍(lan)、綠、紅橙(cheng)、可(ke)見(jian)光(guang)、近紅外(wai)、紅外(wai)、遠紅外(wai)，總(zong)輻射、紫(zi)外(wai)指數(shu)等(deng)多種，可(ke)根據研究(jiu)需(xu)求(qiu)選(xuan)配。也(ye)可(ke)根據研究(jiu)需(xu)求(qiu)定(ding)制不(bu)同波段及(ji)帶寬(kuan)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)。

3、雙通道、單通(tong)道光(guang)譜(pu)傳感(gan)器(qi)：

定(ding)制範(fan)圍：400-1050nm

線性誤(wu)差：＜0.2%

響應時間(jian)：100ns

余(yu)弦誤(wu)差：<5%

校準(zhun)：優於(yu)5%

5、葉(ye)片(pian)光(guang)譜(pu)指數(shu)NDVI/PRI校準(zhun)

測量參數(shu)：PlantPen PRI 210：光(guang)化(hua)學反射系(xi)數(shu)PRI = (R531 - R570)/(R531 + R570)；PlantPen NDVI 310：歸壹化(hua)植被(bei)指數NDVI = (RNIR – RRED) / (RNIR + RRED)

測量光(guang)：內(nei)置(zhi)雙波長光(guang)源(yuan)，PlantPen PRI 210：531nm和570nm；PlantPen NDVI 310：635nm和760nm

檢(jian)測波長：PlantPen PRI 210：500 – 600 nm；PlantPen NDVI 310：620-750 nm

通訊(xun)：藍(lan)牙1.1，USB

存(cun)儲：16M

數據存(cun)儲：100,000個(ge)

顯示：圖形顯示

鍵盤：密(mi)封(feng)防(fang)水(shui)設(she)計(ji)2鍵

電源(yuan)：可(ke)充電(dian)鋰電(dian)池(chi)，USB充電(dian)，連續(xu)工(gong)作(zuo)70小(xiao)時(shi)，低(di)電(dian)報警

自(zi)動(dong)關機(ji)：5分(fen)鐘無操(cao)作

數據處理(li)

通過對系(xi)統采(cai)集(ji)的光(guang)譜(pu)數據(ju)進行(xing)分(fen)析，可(ke)得(de)到(dao)如下(xia)信息(xi)：
1） 植被(bei)的(de)光(guang)譜(pu)特(te)性及其(qi)影響(xiang)因(yin)素
2） 通過分(fen)析光(guang)譜(pu)與(yu)作(zuo)物葉(ye)片(pian)生化(hua)組分(fen)的相關關系(xi)，篩(shai)選(xuan)出壹(yi)些與(yu)作(zuo)物品質(zhi)顯著相關的(de)光(guang)譜(pu)參量，建立(li)了相應(ying)的光(guang)譜(pu)診斷模(mo)型(xing)
3） 在(zai)葉(ye)面積指數、葉(ye)片(pian)產(chan)量、生化(hua)品質(zhi)指標(biao)變化(hua)的基(ji)礎上(shang)，通過大(da)量光(guang)譜(pu)參量的相關分(fen)析，建(jian)立(li)作物(wu)生長指(zhi)標和主(zhu)要(yao)化(hua)學品質(zhi)指標(biao)的冠層光(guang)譜(pu)預(yu)測模(mo)型(xing)
4）軟(ruan)件可(ke)計(ji)算(suan)歸壹(yi)化(hua)植被(bei)指數、比值植被指數(shu)等(deng)，可(ke)擴(kuo)展(zhan)計(ji)算(suan)增強(qiang)植(zhi)被(bei)指(zhi)數、大氣(qi)阻抗(kang)植(zhi)被指(zhi)數、綠波段總(zong)和指(zhi)數等(deng)。，為(wei)反演(yan)衛片(pian)提(ti)供基礎數(shu)據。
 

應用案例

1 光(guang)對植(zhi)物生長的(de)影響(xiang)
位於英(ying)國Wales州(zhou)的草地(di)和環(huan)境研究(jiu)所(suo)（IGER）在(zai)遺傳、育(yu)種、生理(li)、農(nong)學和植(zhi)物、微(wei)生物生態(tai)學方面處於較(jiao)高(gao)水平，為(wei)了維(wei)護(hu)其(qi)地(di)位，在研究(jiu)人工(gong)環(huan)境下(xia)的植(zhi)物長勢(shi)項目(mu)中(zhong)，采用(yong)了(le)自(zi)動(dong)控制的(de)人工(gong)氣(qi)候室及(ji)AZ-R0810系(xi)統中(zhong)的光(guang)傳感(gan)器(qi)。
光(guang)傳感(gan)器(qi)用於(yu)控制和監(jian)測中(zhong)等(deng)、低溫(wen)兩個(ge)氣(qi)候室內(nei)的(de)光(guang)強(qiang)。兩個(ge)PAR傳感(gan)器(qi)並列(lie)放置(zhi)，壹(yi)個(ge)用於控制光(guang)強(qiang)，另(ling)壹(yi)個(ge)與(yu)數(shu)采連接，自(zi)動(dong)連續(xu)測量、記(ji)錄(lu)實際(ji)的光(guang)強(qiang)。
 

2 野(ye)外(wai)植被(bei)生長
HERB 項(xiang)目(mu)（Hydrology Ecology and Regional Biodiversity of Colombian Montane Forests）是英(ying)國倫敦royal學院、哥(ge)倫比亞環境部(bu)、熱(re)帶農業(ye)研究(jiu)中(zhong)心(xin)和數(shu)個(ge)哥倫比亞研究(jiu)機(ji)構的合(he)作項(xiang)目(mu)，該項(xiang)目(mu)采(cai)用野(ye)外(wai)監(jian)測系(xi)統、GIS 和計(ji)算(suan)機(ji)模(mo)型(xing)研究(jiu)熱(re)帶山地(di)霧林(lin)（TMCF）生態(tai)系(xi)統的(de)結(jie)構和功(gong)能。
該項(xiang)目(mu)采(cai)用AZ-R0810中(zhong)的光(guang)傳感(gan)器(qi)器(qi)，按小(xiao)時采集(ji)如下(xia)參數(shu)：總(zong)輻射（入(ru)射和反(fan)射）、紅外(wai)/遠紅外(wai)（入(ru)射和反(fan)射）、入(ru)射藍(lan)光(guang)、入(ru)射PAR及(ji)溫(wen)濕度

3 日光(guang)波長監(jian)測
韓(han)國(guo)國家作物(wu)研究(jiu)所(suo)采(cai)用(yong)兩日(ri)光(guang)波長監(jian)測系(xi)統研究(jiu)不(bu)用(yong)顏色的遮(zhe)棚對高(gao)麗參(can)生長的(de)影響(xiang)。
每套系(xi)統包(bao)括系(xi)類傳感(gan)器(qi)，覆(fu)蓋UV、可(ke)見(jian)光(guang)、近紅外(wai)波段。所(suo)有的(de)光(guang)傳感(gan)器(qi)安裝(zhuang)在(zai)高(gao)麗參(can)的高(gao)度，壹套系(xi)統安裝(zhuang)在(zai)紅色遮(zhe)棚下(xia)，另(ling)壹(yi)套安裝(zhuang)在(zai)藍(lan)色遮(zhe)棚下(xia)，數采(cai)自(zi)動(dong)全天記(ji)錄(lu)光(guang)強(qiang)、同(tong)時(shi)記(ji)錄(lu)空(kong)氣(qi)溫(wen)濕(shi)度和土(tu)壤(rang)溫度。
光(guang)傳感(gan)器(qi)的波段：壹(yi)個(ge)4通道光(guang)傳感(gan)器(qi)的波段：400-480nm, 480-560nm,560-650nm,645-760nm，另(ling)壹(yi)個(ge)4通道光(guang)傳感(gan)器(qi)的波段：760-850nm,850-950nm,950-1050nm, 400-1050nm, UVA,UVB, PAR, 總(zong)輻射。

產(chan)地：捷(jie)克(ke)EMS