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原子力显微镜(AFM)是评价亚纳米级表面粗糙度σRMS最主要的测试仪器，但其测试结果会因采样条件（采样间距、采样点数）及测量点位置变化而改变。以AFM测试超光滑光学基底随机表面为例，应用累积功率谱理论建立了确定合理采样条件的方法，避免了采样条件选取不当带来的数据丢失或冗余；通过全局优化选取测量点和局部优化选取测量点相结合，降低了样品表面区域性差异给测试结果带来的不确定性，并大大减少了获得可靠测试结果所需的测试量。上述工作为超光滑光学基底AFM测试提供了有效方案。