地物&农林 | 植被SIF地基自动观测系统的搭建物

2024-07-16 09:28:44

太阳光照射在植物上后，太阳辐射的能量有三个去向：吸收、反射和透射。其中，植物吸收的太阳辐射能量有三个用途：光合作用中的光化学作用、热耗散和荧光。日光诱导叶绿素荧光是冠层尺度分析植被光合作用状态的全新手段。

成的O2-A暗线和O2-B暗线。在夫琅和费吸收暗线波段，植被的反射光也很微弱，荧光凸显。全天候植被荧光观测系统是基于760 nm 和687 nm 附近的O2-A和O2-B 暗线内外的波谱观测值，通过3FLD、SFM等算法提取日光诱导叶绿素荧光。

图1

在测试过程中我们需要考虑的因素：

日光照射变化快

测试系统需连续不断工作

鸣谢

感谢张永光老师对海洋光学的信任及其实验室其他成员的工作。

植被SIF地基自动观测系统的硬件包括核心的光纤光谱仪及其配件，再加上外围控制系统。其主要结构框图如下：

光谱测试部分主要由高灵敏度光谱仪，直通光纤、余弦矫正器CC-3、双通道光路切换器1个、微型控制电脑1个。

为避免塔的阴影对余弦校正器造成影响，水平杆***般朝向南方。为保证系统在野外运行稳定，可配置***部稳压器 UPS 提供电压稳定的电源。图3 植被叶绿素荧光SIFprism系统野外安装示意图

由于计算过程中需要获取系统太阳入射辐照度和地面反射辐亮度，因此需进行辐射定标，以将光谱仪采集的DN值转化成辐照度（mW/m2/nm）或者辐亮度的单位（mW/m2/nm/sr）。***的辐射定标需要在无光的暗室中进行，采用VIS-NIR辐射校准源为装配有余弦校正器（CC-3）的光路通道进行辐射定标，将余弦校正器装入光源出光口测光即可。裸光纤的辐射定标宜选用出射光各向同性的均匀光源积分球，在暗室中操作，将裸光纤探头放置在积分球出光口测光，采集光谱时尽量避免其他光源的干扰。

图5 室外标准定标光谱仪与反射板定标裸光纤

数据采集

由于野外天气不确定性，以及光谱仪记录数值范围有限，为达到光谱仪***佳的探测效果，既不使记录数据过小，也不使记录数据饱和，采用自动优化积分时间的方法，通过光强度变化自动调节采集光谱的时间，保证采集到的光谱信号精确有效。

然后光路切换至冠层反射光观测光路，重复以上步骤以获取冠层反射光谱和对应的暗电流。