[發明專利]一種熱紅外載荷便攜式野外定標及水面溫度驗證系統裝置

有效

• 申請號: 201310582459.2
• 申請日: 2013-11-19
• 公開（公告）號: CN103616078A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 唐伯惠;劉偉偉;李召良;吳驊;唐榮林;彭碩
• 申請（專利權）人: 中國科學院地理科學與資源研究所
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 賈玉忠;成金玉

技術領域

本發明涉及一套熱紅外載荷便攜式野外定標及水面溫度驗證系統，可實現長時間序列的地面輻射溫度數據采集，可以在熱紅外遙感數據輻射定標和遙感地表溫度反演算法驗證等領域發揮作用。

背景技術

水面輻射溫度就是將水體表面的輻射能量用同輻射量的黑體溫度來表示，水面輻射溫度是一個能量概念，不等同于平時所言的水面溫度，因為水體比輻射率接近于1但不等于1，同時水面輻射溫度還包含一些外界信息（如水體表面對大氣向下熱輻射的反射輻射等）。

在熱紅外遙感領域，長期、穩定、準確的輻射絕對定標是熱紅外遙感定量反演研究必不可少的一環。目前絕對輻射定標的主要方法是場地定標，即利用地球表面大面積均勻穩定的地物目標，來實現在軌衛星遙感器的輻射校正，而水體表面相對均勻，發射率值易于確定，因此常用于紅外遙感的輻射定標。水體表面離水輻射亮度的測定是紅外輻射定標過程中的關鍵一環，其測量精度直接關系到紅外遙感數據的定標精度。

目前，水體輻射溫度的獲取主要采取走航式測量法，即乘船到達待測量的水體區域，并在船上用紅外輻射計測取船體周圍水域的表面輻射溫度。但是，該測量方式需要人員實時攜帶紅外輻射計，并在設定時刻乘船到達設定區域，對人員和輔助設備的依賴較高，且無法滿足長時間序列數據采集的需求；同時船體和測量人員發射的紅外輻射以及船體對水面平衡的破壞均會對測量結果帶來無法估量的誤差。另外一種利用溫度計測量水體溫度的方法需要將儀器侵沒于水下，雖然該測量方式可以直接獲取水體的溫度，但由于是接觸式測量，該方法只能獲取水體點上的溫度，無法獲取星載或機載像元尺度上水面的溫度數據。

發明內容

本發明技術解決問題：克服現有技術對測量員和輔助設備的依賴性及測量誤差較大的問題，提供一種熱紅外載荷便攜式野外定標及水面溫度驗證系統，能夠實時地、無依賴地和少干擾地觀測水面輻射溫度，測量誤差小，且具有電力供應、數據采集、數據存儲于一體，具備自動化的數據觀測功能。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：熱紅外載荷便攜式野外定標及水面溫度驗證系統裝置，包括：漂浮平臺、熱紅外輻射溫度測量裝置、熱紅外輻射定標模塊和地表溫度驗證模塊；其中：

所述漂浮平臺：提供整個采集系統的浮力，通過硬塑管、鋁塑管和籃球搭建一個穩定的儀器搭載平臺，其中由四根硬塑管組成的正方形底盤提供恢復力矩用以抵消水面波動和風產生的干擾力矩；由兩根可彎曲的鋁塑管組成的交叉拱形框架與正方形底盤組合成一體，并在拱頂設計一個離水的水平裝置平臺用于搭載測量儀器；所述正方形四角各固定一個籃球用以提供水面上的浮力；

所述熱紅外輻射溫度測量裝置：負責熱紅外輻射溫度數據的采集和存儲；由紅外輻射計（KT15）、數據采集器和蓄電池組成，并搭載在組建的漂浮平臺上，其中蓄電池為紅外輻射計（KT15）和數據采集器提供電力支持，紅外輻射計（KT15）負責水面輻射溫度的測量，數據采集器則根據采樣的頻率、積分的時間間隔等設置將紅外輻射計（KT15）測得的紅外輻射溫度數據進行存儲和管理；

所述熱紅外輻射定標模塊：負責野外熱紅外傳感器輻射定標，根據采集得到的紅外輻射溫度數據，計算出最終的紅外傳感器定標系數。具體過程如下：

（1）根據下面的普朗克方程，將KT15測量的熱紅外輻射溫度轉換為輻射亮度：