EMS-ET野外光谱在线观测系统

                                                                   EMS-ET野外光谱在线观测系统 

EMS-ET野外光谱在线观测系统通过监测植物冠层上下方光辐射通量的变化，可以了解植被发育、冠层内部结构、植物健康状况等。野外光谱在线观测系统可以获取冠层上下方的光通量、植被归一化指数及光化学植被指数参数，用于研究光对植物的生长影响、冠层结构对光利用效率的相关关系等。建立植物生长指标、冠层光谱预测模型。

植物对太阳辐射的吸收和反射与植物的色素、水分、碳、氮相关。通过监测、分析叶片和冠层的光谱特征，度量植物的生物量和生长状况、冠层结构、光合作用对入射光的利用效率；光谱在线观测系统不仅能自动、在线观测叶片、冠层尺度的实时光谱数据，还需要能自动远程传输数据，及时汇集样点数据，得到景观或区域尺度的光谱特征，提高反演卫片的时空分辨率。

观测点布设
在不同类型、不同处理的植物冠层上布设传感器测量叶片和冠层的反射。传感器的测量面积与传感器安装位置与冠层的距离有关，特殊的设计使得传感器的散射角满足研究的要求，通常1.8米高度=0.5平米 面积。测量透射光时，传感器可放置在上部、中部、下部叶片附近。

采样频率

光谱在线观测系统可每秒采集一次光谱数据，也可按用户的要求设定采样间隔，如每10分钟、30分钟，每小时等。光谱数据自动存储在数据采集器中。

观测内容
光谱在线观测系统测量植被紫外、紫蓝、绿、红橙、可见光、近红外、红外、远红外光谱数据及透射、总辐射（各类传感器可根据需要选择），还可用户指定的波段光谱。通过软件计算常用植被物候发育的相关指数，进而对土地利用和气候影响评估，植被生产力建模等。
系统组成及技术指标
光谱在线观测系统由数据采集、光传感器、数据在线监测与处理软件分析软件组成。全天候野外自动测量和记录叶片、冠层的光谱数据。

技术指标：

1、数据采集器：

标配16，32或64通道（可选）模拟输入；符合DIN导轨安装标准；支持SDI-12数字传感器，多可支持107个数字通道；具备8个计数通道；16-32个RTD通道，精度：0.03%读数，可存储220,000（可扩展450,000）组带时间戳的数据，采间隔3秒4小时可调，支持GSM/GPRS/Internet远程数据传输，电压6.5－15VDC，待机耗电低于1mA，测量耗电30mA，3V锂电备用电池可使用5年以上，具备过电保护功能

2、光谱范围：紫外、紫蓝、绿、红橙、可见光、近红外、红外、远红外，总辐射、紫外指数等多种，可根据研究需求选配。也可根据研究需求定制不同波段及带宽的传感器。

3、双通道、单通道光谱传感器：

定制范围：400-1050nm

线性误差：＜0.2%

响应时间：100ns

余弦误差：<5%

校准：优于5%

4、数据服务器及分析软件：

4G远程无线数据传输、在线浏览下载数据。计算归一化植被指数、比值植被指数等，可扩展计算增强植被指数、大气阻抗植被指数、绿波段总和指数等。

​5、叶片光谱指数NDVI/PRI校准

测量参数：光化学反射系数PRI = (R531 - R570)/(R531 + R570)；归一化植被指数NDVI = (RNIR – RRED) / (RNIR + RRED)

测量光：内置双波长光源，531nm和570nm（PRI）或635nm和760nm（NDVI）

检测波长：500–600 nm（PRI）； 620-750 nm（NDVI）

通讯：蓝牙1.1，USB

存储：16M

数据存储：100,000个

显示：图形显示

电源：可充电锂电池，USB充电，连续工作70小时，低电报警

数据处理
通过对系统采集的光谱数据进行分析，可得到如下信息：
1） 植被的光谱特性及其影响因素
2） 通过分析光谱与作物叶片生化组分的相关关系，筛选出一些与作物品质显著相关的光谱参量，建立了相应的光谱诊断模型
3） 在叶面积指数、叶片产量、生化品质指标变化的基础上，通过大量光谱参量的相关分析，建立作物生长指标和主要化学品质指标的冠层光谱预测模型
4）软件可计算归一化植被指数、比值植被指数等，可扩展计算增强植被指数、大气阻抗植被指数、绿波段总和指数等。，为反演卫片提供基础数据。

应用案例

1 光对植物生长的影响
位于英国Wales州的草地和环境研究所（IGER）在遗传、育种、生理、农学和植物、微生物生态学方面处于领先水平，为了维护其领先地位，在研究人工环境下的植物长势项目中，采用了自动控制的人工气候室及AZ-R0810系统中的光传感器。
光传感器用于控制和监测中等、低温两个气候室内的光强。两个PAR传感器并列放置，一个用于控制光强，另一个与数采连接，自动连续测量、记录实际的光强。

2 野外植被生长
HERB 项目（Hydrology Ecology and Regional Biodiversity of Colombian Montane Forests）是英国伦敦hj学院、哥伦比亚环境部、热带农业研究中心和数个哥伦比亚研究机构的合作项目，该项目采用野外监测系统、GIS 和计算机模型研究热带山地雾林（TMCF）生态系统的结构和功能。
该项目采用AZ-R0810中的光传感器器，按小时采集如下参数：总辐射（入射和反射）、红外/远红外（入射和反射）、入射蓝光、入射PAR及温湿度

3 日光波长监测
韩国作物研究所采用两日光波长监测系统研究不用颜色的遮棚对高丽参生长的影响。
每套系统包括系类传感器，覆盖UV、可见光、近红外波段。所有的光传感器安装在高丽参的高度，一套系统安装在红色遮棚下，另一套安装在蓝色遮棚下，数采自动全天记录光强、同时记录空气温湿度和土壤温度。
光传感器的波段：一个4通道光传感器的波段：400-480nm, 480-560nm,560-650nm,645-760nm，另一个4通道光传感器的波段：760-850nm,850-950nm,950-1050nm, 400-1050nm, UVA,UVB, PAR, 总辐射。

产地：捷克EMS