便携式地物光谱仪野外采集流程详解

随着生态环境监测、农业评估、遥感地面验证等领域对精细化数据需求的提高，便携式地物光谱仪已成为野外调查的重要工具。它轻便、精度高、响应快，可快速获取目标地物在可见光—近红外乃至短波红外区的光谱反射特征，广泛用于土壤、水体、植被、岩石等地物的光谱信息采集。

但高质量的光谱数据采集并非“开机即测”。真正的科学调查背后，是一整套严谨的野外采集流程。本文将一步步为你拆解。

一、准备工作：出发前的 Checklist

在出野外之前，建议逐项确认以下准备：

✅ 仪器电量充足(至少 2 块备用电池)

✅ 光谱仪主机、光纤探头、白板、三脚架等完好

✅ GPS、温湿度计、照度计、相机等辅助设备携带齐全

✅ 现场记录表或平板记录模板准备妥当

✅ 白板经过实验室校准，反射率在 400–2500 nm 波段内已知

✅ 仪器已完成室内波长与辐射定标(定期需送检)

二、采集环境评估与选点

1. 采样时段选择

建议在10:00–14:00之间，太阳高度角大，减少阴影干扰;

天气应为晴天或光照稳定的高云天;

避开雾霾、强风或地表积水时段。

2. 样点布设

可采用系统抽样、随机抽样或典型样地布设;

每个样点建议测量多个子样点并取平均，以减少局部异常干扰;

若用于卫星遥感校正，应与遥感影像地面像元精确匹配(使用GPS配准)。

三、光谱仪设定与白板校准

1. 开机与预热

将地物光谱仪通电开机，预热 10–20 分钟，使探测器稳定;

连接笔记本或平板，打开专用采集软件(如ASD、SVC、Hyperspec等配套软件)。

2. 白板校准（白参考）

将白板水平放置，垂直朝上;

使用相同角度对准白板采集“白参考光谱”(通常取 10 次并平均);

若配合遥感辐射定标，可使用漫反射标准板(如Spectralon);

✍️注意：每隔 10–15 分钟重新采一次白参考，或在光照明显变化(如云遮)时及时重采。

四、地物光谱采集操作流程

1. 三脚架架设

将光纤头或传感器固定在三脚架上，保持与地面垂直或特定角度(如 30°);

距离地面高度应固定(常见为 1 m)，以保证视场一致;

遮挡阳光直射探头，避免镜头炫光。

2. 正式采集

对准地物，启动采集软件采集目标反射光谱;

通常每个地物采集 10–30 条光谱曲线，并做均值处理;

对于水体或波动地表，可采用平均模式或高频采集+滤波处理;

同步记录：GPS位置、拍照记录、时间、天光条件、照度、温度湿度等;

3. 数据命名与备注

采集过程中保持标准命名格式，如 20240523_GS_土壤01_10次平均.csv

每组数据均应包含备注：地物类型、背景、异常说明等

五、数据导出与初步质控

1. 导出数据格式

常见格式有：.txt, .csv, .asd, .sed, .hdr+dat;

每条光谱曲线应包括波长、反射率/辐射率、时间戳等字段;

建议立即备份至U盘或云盘，避免野外数据丢失。

2. 初步质控方法

检查光谱曲线形状是否符合预期(无突跳、漂移);

去除低光强、异常值(如强反光、阴影采集);

做归一化或平滑处理，剔除噪声;

对比白板参考，检查光谱漂移或仪器响应异常。

六、常见问题与应对

七、结语：仪器精准，流程更关键

地物光谱仪是一种高精度工具，但其价值不只在于硬件本身，而在于一套完整、规范、可复现的数据采集流程。每一次野外采集，都是一次科学“实验”，不仅需要光，还需要“严谨”。

审核编辑 黄宇