[發明專利]一種光譜自動化測量方法及裝置

有效

• 申請號: 201210011552.3
• 申請日: 2012-01-13
• 公開（公告）號: CN102565064A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 柳欽火;施建成;孫剛;楊習榮;肖青
• 申請（專利權）人: 中國科學院遙感應用研究所
• 主分類號: G01N21/85
• 分類號: G01N21/85;G01C13/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 韓國勝;王瑩

技術領域

本發明涉及遙感地面測量儀器領域，特別是涉及一種光譜自動化測量方法及裝置。

背景技術

對水體/水質遙感測量來說，剖面法只適合水深大于10米的水體，且儀器昂貴，布放、操作復雜，對于一般的江河、湖泊以及近海等二類水體來說，只能采用水面上法測量。在水面上法測量過程中，水面鏡面反射、天空光的輻射以及波浪和太陽耀斑都是影響測量精度和數據有效性的重要因素。為盡量減少噪聲，提高測量精度，NASA、國際水色SIMBIOS組織等對水面上測量幾何和測量方法進行了深入的研究，并給出了相對合理的測量方法和數據處理方案，為避免太陽直射和天空光場的影響提供了解決思路，得到廣泛應用。

但是在研究中，人們發現水面上測量法還存在著許多問題，主要是為了避免水體表面太陽直射反射的影響，一般利用合理觀測幾何和多次測量，剔除異常數據保證測量有效性，但是這種測量得到的有效數據僅占全部數據的5％左右，測量工作量非常大。如圖1中所示，由太陽光104形成的太陽入射平面101；同時天空光103的影響；通常的可行的儀器觀測平面100有較優選的可行的觀測方位范圍102。目前表面法水體光譜測量采用的步驟為：

(1)儀器提前預熱，在船快要到達采樣點時，先將ASD打開；

(2)優化；

(3)暗電流測量；

(4)標準板測量(光譜探頭垂直向下，離標準板約25厘米)10次；

(5)遮擋直射陽光的標準板測量(光譜探頭垂直向下)10次；

(6)傾斜目標測量(光譜探頭向下，光譜探頭天底角為40度)20次；

(7)傾斜天空光測量(光譜探頭向上，光譜探頭天頂角為40度)10次；

(8)標準板測量(光譜探頭垂直向下)10次；

(9)遮擋直射陽光的標準板測量(光譜探頭垂直向下)10次。

這些目標的測量曲線每個不得少于10條，且測量時間至少跨越一個波浪周期，以修正因測量平臺搖擺而導致的誤差。同時，盡量讓儀器放到船的邊緣，盡量讓光譜探頭伸的更遠，盡量使光纖與船弦垂直，同時滿足觀測幾何，就是盡量和太陽成135度夾角。這要求有些時候需要移動ASD的位置。

水體光譜測量測量要求快速、準確，另外，光譜測量實驗一般在野外展開，交通不便，這就要求測量儀器要具有自動化程度高、可靠、精度高、適應性強的特點。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是提供一種光譜自動化測量方法及裝置，使用移動平臺搭載光譜測量設備，并且實現光譜測量的自動化，從而節省成本。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種光譜自動化測量方法及裝置，包括：無人駕駛自動導航船及固定于其上的地物光譜儀、光譜自動測量裝置和主控系統；

所述光譜自動測量裝置固定于船體一側，其另一端連接地物光譜儀，用于自動完成水體光譜測量所需要的地物光譜儀的光譜探頭的多個角度的運動；

所述主控系統分別與所述無人駕駛自動導航船，地物光譜儀、光譜自動測量裝置電連接，用于向無人駕駛自動導航船的控制器下達路徑信息、控制光譜自動測量裝置的運動，并且對光譜儀的測量和存儲進行控制。

作為上述技術方案的優選，所述光譜自動測量裝置包括用于實現自動太陽追蹤的太陽平面追蹤執行裝置及其上固定連接的可調角度的測量支撐臂，所述測量支撐臂的另一端設置有光譜探頭固定及旋轉裝置，所述光譜探頭固定及旋轉裝置用于固定地物光譜儀的光譜探頭并實現其方向的改變。

作為上述技術方案的優選，所述太陽平面追蹤執行裝置包括與船體固定的固定底盤，與所述固定底盤連接并可相對其旋轉的轉盤，所述轉盤用于固定所述測量支撐臂，驅動所述轉盤旋轉的驅動齒輪，與所述驅動齒輪連接的第一驅動電機；

所述太陽追光傳感器及所述驅動電機電連接到所述主控系統，所述太陽追光傳感器用于感應太陽方位角的改變的輸出改變，主控系統讀取所述太陽追光傳感器的輸出根據其內預設程序控制所述第一驅動電機旋轉，帶動所述轉盤旋轉，保證轉盤上固定的測量支撐臂與太陽入射平面保持固定角度。

作為上述技術方案的優選，所述轉盤上設置有多個支撐臂連接孔位，測量支撐臂連接在太陽平面追蹤執行裝置的轉盤上不同的孔位，用于調整測量支撐臂所在的豎直平面與太陽入射平面的角度。

作為上述技術方案的優選，所述驅動齒輪是為蝸桿，所述轉盤外圍為與所述蝸桿相配合的蝸輪。