[发明专利]一种光谱自动化测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及遥感地面测量仪器领域，特别是涉及一种光谱自动化测量方法及装置。

背景技术

对水体/水质遥感测量来说，剖面法只适合水深大于10米的水体，且仪器昂贵，布放、操作复杂，对于一般的江河、湖泊以及近海等二类水体来说，只能采用水面上法测量。在水面上法测量过程中，水面镜面反射、天空光的辐射以及波浪和太阳耀斑都是影响测量精度和数据有效性的重要因素。为尽量减少噪声，提高测量精度，NASA、国际水色SIMBIOS组织等对水面上测量几何和测量方法进行了深入的研究，并给出了相对合理的测量方法和数据处理方案，为避免太阳直射和天空光场的影响提供了解决思路，得到广泛应用。

但是在研究中，人们发现水面上测量法还存在着许多问题，主要是为了避免水体表面太阳直射反射的影响，一般利用合理观测几何和多次测量，剔除异常数据保证测量有效性，但是这种测量得到的有效数据仅占全部数据的5％左右，测量工作量非常大。如图1中所示，由太阳光104形成的太阳入射平面101；同时天空光103的影响；通常的可行的仪器观测平面100有较优选的可行的观测方位范围102。目前表面法水体光谱测量采用的步骤为：

(1)仪器提前预热，在船快要到达采样点时，先将ASD打开；

(2)优化；

(3)暗电流测量；

(4)标准板测量(光谱探头垂直向下，离标准板约25厘米)10次；

(5)遮挡直射阳光的标准板测量(光谱探头垂直向下)10次；

(6)倾斜目标测量(光谱探头向下，光谱探头天底角为40度)20次；

(7)倾斜天空光测量(光谱探头向上，光谱探头天顶角为40度)10次；

(8)标准板测量(光谱探头垂直向下)10次；

(9)遮挡直射阳光的标准板测量(光谱探头垂直向下)10次。

这些目标的测量曲线每个不得少于10条，且测量时间至少跨越一个波浪周期，以修正因测量平台摇摆而导致的误差。同时，尽量让仪器放到船的边缘，尽量让光谱探头伸的更远，尽量使光纤与船弦垂直，同时满足观测几何，就是尽量和太阳成135度夹角。这要求有些时候需要移动ASD的位置。

水体光谱测量测量要求快速、准确，另外，光谱测量实验一般在野外展开，交通不便，这就要求测量仪器要具有自动化程度高、可靠、精度高、适应性强的特点。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种光谱自动化测量方法及装置，使用移动平台搭载光谱测量设备，并且实现光谱测量的自动化，从而节省成本。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种光谱自动化测量方法及装置，包括：无人驾驶自动导航船及固定于其上的地物光谱仪、光谱自动测量装置和主控系统；

所述光谱自动测量装置固定于船体一侧，其另一端连接地物光谱仪，用于自动完成水体光谱测量所需要的地物光谱仪的光谱探头的多个角度的运动；

所述主控系统分别与所述无人驾驶自动导航船，地物光谱仪、光谱自动测量装置电连接，用于向无人驾驶自动导航船的控制器下达路径信息、控制光谱自动测量装置的运动，并且对光谱仪的测量和存储进行控制。

作为上述技术方案的优选，所述光谱自动测量装置包括用于实现自动太阳追踪的太阳平面追踪执行装置及其上固定连接的可调角度的测量支撑臂，所述测量支撑臂的另一端设置有光谱探头固定及旋转装置，所述光谱探头固定及旋转装置用于固定地物光谱仪的光谱探头并实现其方向的改变。

作为上述技术方案的优选，所述太阳平面追踪执行装置包括与船体固定的固定底盘，与所述固定底盘连接并可相对其旋转的转盘，所述转盘用于固定所述测量支撑臂，驱动所述转盘旋转的驱动齿轮，与所述驱动齿轮连接的第一驱动电机；

所述太阳追光传感器及所述驱动电机电连接到所述主控系统，所述太阳追光传感器用于感应太阳方位角的改变的输出改变，主控系统读取所述太阳追光传感器的输出根据其内预设程序控制所述第一驱动电机旋转，带动所述转盘旋转，保证转盘上固定的测量支撑臂与太阳入射平面保持固定角度。

作为上述技术方案的优选，所述转盘上设置有多个支撑臂连接孔位，测量支撑臂连接在太阳平面追踪执行装置的转盘上不同的孔位，用于调整测量支撑臂所在的竖直平面与太阳入射平面的角度。

作为上述技术方案的优选，所述驱动齿轮是为蜗杆，所述转盘外围为与所述蜗杆相配合的蜗轮。