[发明专利]一种光谱仪对接分叉光纤应用的波长校正方法

说明书

本发明涉及一种光谱仪对接分叉光纤应用的波长校正方法，分别针对Bifurcated Fibers分叉光纤上两光纤岔路端所接收的光路，首先获得各像素序号分别对应光发射信号的光强值，然后获得各个波峰光强值分别所对应的像素序号，作为各个波峰像素序号，最后根据各波峰像素序号分别所对应的波长值，通过拟合方式，获得光纤岔路端所对应像素序号与波长对应模型，由此获得各光纤岔路端分别所对应、各像素序号分别所对应的波长，如此即可据此实现分叉光纤上两光路之间的波长校正，克服了现有技术光谱仪同时接收双光路的问题，有效保证了光谱仪对太阳入射光和冠层反射光进行信号接收观测的准确性。

技术领域

本发明涉及一种光谱仪对接分叉光纤应用的波长校正方法，属于植被遥感反演技术领域。

背景技术

植被总初级生产力是指植物通过光合作用固化CO₂的能力，是陆地生态系统在自然条件下的生产能力。植被总初级生产力是全球碳循环的最大碳通量，植被总初级生产力直接决定了陆地生态系统后序碳循环要素，也关系到陆地生态系统对人类可持续发展的支持能力。因此，植被总初级生产力是估算地球支持能力和评价生态系统可持续发展的重要指标，也一直是目前地球系统科学研究的热点。目前陆地生态系统生产力估算主要有生态系统模型和基于植被指数的光能利用率模型。由于目前模型对于一些关键的生态过程描述不清，或者由于模型结构、参数和输入数据等方面的原因，当前模型生产力的估算尚存在较大的不确定性，模拟能力仍有待提高。而现有遥感技术虽然能提取出与地表碳通量、储量相关的植被参数，但是这些植被参数无法直接反应植物生理活动，不能直接反应陆地生态系统碳通量信息，因此需要用新的观测数据对模型估算进行优化，以提高对区域植被生产力的模拟精度。

日光诱导叶绿素荧光弥补了当前植被遥感观测的不足，可以为陆地生态系统生产力估算提供新的思路和方法。日光诱导叶绿素荧光(以下简称荧光)是由植物光合中心发射出的光谱信号(650-800nm)，可以反映植被的光合作用状态，被誉为“光合探针”。植被吸收的光能有三个去向，分别是光合作用、热耗散和荧光。植被用于光合作用的能量不足吸收光能的20％，而大部分能量通过热耗散释放，少部分能量通过荧光形式释放。由于这三种能量紧密相关，存在着此消彼长的关系，因此在吸收太阳辐射能量一定的情况下，可以通过观测荧光更为直接探测植被的光合作用等有关信息。相比植被指数，荧光更能够反映植被的光合动态变化，因此逐渐成为陆地生态系统生产力估算的研究热点。

Frankenberg等人在“New global observations of the terrestrial carboncycle from GOSAT:Patterns of plant fluorescence with gross primaryproductivity”一文中提出通过卫星反演荧光的方法，利用叶绿素荧光遥感探测区域及全球尺度植被光合作用，进而估算陆地生态系统生产力。在全球和季节尺度上GOSAT卫星反演得到的近红外波段的SIF与模拟得到的GPP呈线性关系，但不同生态系统差异明显。同时，虽然卫星荧光遥感的结果揭示SIF与GPP在季节尺度上具有线性关系，但观测与模拟研究表明，受环境因素影响，叶片和冠层的叶绿素荧光和光合作用的关系呈非线性，尤其是在短时间尺度上。这表明荧光与生产力的关系还受到其他因素如植被的冠层结构、相关植物生理机制影响。

因此，为了利用荧光遥感信息估算生产力，确定不同时间、空间尺度下的荧光与生产力的关系，对不同生态系统和环境条件下冠层荧光和光合作用的长期连续同步观测十分重要。在不同的生态系统和环境条件下对冠层叶绿素荧光和光合作用的长期同步连续观测，有利于为基于叶绿素荧光的不同生态系统的生产力估算模型提供有效的数据，同时可以对卫星数据作为验证参考，对当前正在发展的基于叶绿素荧光遥感的光合作用探测及全球碳循环模拟有重要意义。