[发明专利]一种热红外载荷便携式野外定标及水面温度验证系统装置

说明书

技术领域

本发明涉及一套热红外载荷便携式野外定标及水面温度验证系统，可实现长时间序列的地面辐射温度数据采集，可以在热红外遥感数据辐射定标和遥感地表温度反演算法验证等领域发挥作用。

背景技术

水面辐射温度就是将水体表面的辐射能量用同辐射量的黑体温度来表示，水面辐射温度是一个能量概念，不等同于平时所言的水面温度，因为水体比辐射率接近于1但不等于1，同时水面辐射温度还包含一些外界信息（如水体表面对大气向下热辐射的反射辐射等）。

在热红外遥感领域，长期、稳定、准确的辐射绝对定标是热红外遥感定量反演研究必不可少的一环。目前绝对辐射定标的主要方法是场地定标，即利用地球表面大面积均匀稳定的地物目标，来实现在轨卫星遥感器的辐射校正，而水体表面相对均匀，发射率值易于确定，因此常用于红外遥感的辐射定标。水体表面离水辐射亮度的测定是红外辐射定标过程中的关键一环，其测量精度直接关系到红外遥感数据的定标精度。

目前，水体辐射温度的获取主要采取走航式测量法，即乘船到达待测量的水体区域，并在船上用红外辐射计测取船体周围水域的表面辐射温度。但是，该测量方式需要人员实时携带红外辐射计，并在设定时刻乘船到达设定区域，对人员和辅助设备的依赖较高，且无法满足长时间序列数据采集的需求；同时船体和测量人员发射的红外辐射以及船体对水面平衡的破坏均会对测量结果带来无法估量的误差。另外一种利用温度计测量水体温度的方法需要将仪器侵没于水下，虽然该测量方式可以直接获取水体的温度，但由于是接触式测量，该方法只能获取水体点上的温度，无法获取星载或机载像元尺度上水面的温度数据。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术对测量员和辅助设备的依赖性及测量误差较大的问题，提供一种热红外载荷便携式野外定标及水面温度验证系统，能够实时地、无依赖地和少干扰地观测水面辐射温度，测量误差小，且具有电力供应、数据采集、数据存储于一体，具备自动化的数据观测功能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：热红外载荷便携式野外定标及水面温度验证系统装置，包括：漂浮平台、热红外辐射温度测量装置、热红外辐射定标模块和地表温度验证模块；其中：

所述漂浮平台：提供整个采集系统的浮力，通过硬塑管、铝塑管和篮球搭建一个稳定的仪器搭载平台，其中由四根硬塑管组成的正方形底盘提供恢复力矩用以抵消水面波动和风产生的干扰力矩；由两根可弯曲的铝塑管组成的交叉拱形框架与正方形底盘组合成一体，并在拱顶设计一个离水的水平装置平台用于搭载测量仪器；所述正方形四角各固定一个篮球用以提供水面上的浮力；

所述热红外辐射温度测量装置：负责热红外辐射温度数据的采集和存储；由红外辐射计（KT15）、数据采集器和蓄电池组成，并搭载在组建的漂浮平台上，其中蓄电池为红外辐射计（KT15）和数据采集器提供电力支持，红外辐射计（KT15）负责水面辐射温度的测量，数据采集器则根据采样的频率、积分的时间间隔等设置将红外辐射计（KT15）测得的红外辐射温度数据进行存储和管理；

所述热红外辐射定标模块：负责野外热红外传感器辐射定标，根据采集得到的红外辐射温度数据，计算出最终的红外传感器定标系数。具体过程如下：

（1）根据下面的普朗克方程，将KT15测量的热红外辐射温度转换为辐射亮度：