[发明专利]一种水体表观光谱二向性自动测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于遥感技术领域，具体涉及一种水体表观光谱二向性自动测量装置及方法。

背景技术

水体光场是不具备各向同性的，在水色遥感反演算法、水色遥感器的水面替代定标实验以及水色遥感数据大气校正算法等研究中，水体光场的二向性是不容忽视的。对其分布规律的研究具有非常重要的科学和现实意义。水体表观光谱多角度测量数据是分析水体光场二向性的重要依据，对于大洋水体光场的二向性研究已经相对比较成熟，而内陆水体光场的二向性研究仍存在许多问题。目前，国际上能够测量水体光场二向性的设备多数是测量水下光场的，而现有的能够测量水面光场二向性的设备自动化程度不高，受人为因素影响较大，且无法满足实际现场作业获取长时间序列样本数据采集的要求。

因此，有必要提出一种水体表观光谱二向性自动测量装置及方法，用于在水面光场二向性研究中获取精确的光谱数据。

发明内容

为了解决现有技术中的这一难题，本发明提供了一种水体表观光谱二向性自动测量装置及方法，能够用于获取现场水面多个角度的光谱数据。

本发明的装置所采用的技术方案是：一种水体表观光谱二向性自动测量装置，其特征在于：包括总控系统、观测几何自动调整系统、全球定位系统、多角度光学测量系统；所述的总控系统包括控制电路板和第一水密外壳；所述的控制电路板上设置有数据存储卡，用于储存测量的光谱数据；所述的第一水密外壳由第一封盖和第一壳体装配而成，其内为中空结构，所述的控制电路板安装在所述的中空结构内；第一封盖顶部设置有电源接口、第一通讯接口、第二通讯接口和第三通讯接口；所述的电源接口与外部电源连接，所述的第一通讯接口通过电缆与所述的观测几何自动调整系统电气连接，所述的第二通讯接口通过电缆与所述的全球定位系统电气连接，所述的第三通讯接口通过电缆与所述的多角度光学测量系统电气连接；所述的观测几何自动调整系统主要包括控制单元、旋转驱动单元、方位跟踪单元、旋转台和底座；所述的控制单元提供与所述的总控系统通讯的接口，与旋转驱动单元、方位跟踪单元电气连接；所述的旋转驱动单元包括电机驱动板、步进电机、蜗轮传动机构和电机固定板；所述的电机驱动板与所述的步进电机电气连接，所述的步进电机通过螺纹连接件与电机固定板下底面固定连接、其转动轴与安装在所述的电机固定板上表面的蜗轮传动机构固定连接；所述的方位跟踪单元为一姿态传感器，用于实时跟踪所述的旋转台转动的方位；所述的旋转台包括转动盘、支撑转轴和仪器布放支架，所述的支撑转轴固定安装在所述的转动盘下表面上，所述的仪器布放支架固定安装在所述的转动盘上表面；所述的底座由顶盖和底座壳体装配而成，其内为中空结构，中空结构内设有内部安装架；所述的顶盖中央安装有旋转轴承，所述的底座壳体底部设置有与所述的总控系统的第一通讯接口连接的第四通讯接口；所述的控制单元和电机驱动板固定安装在所述的内部安装架上；所述的电机固定板固定安装在所述的顶盖下表面上，使整个旋转驱动单元都处于所述的底座的中空结构内；所述的支撑转轴穿过所述的旋转轴承与所述的蜗轮传动机构固定连接；所述的全球定位系统包括天线、GPS电路板和第二水密外壳；所述的第二水密外壳由第二封盖和第二壳体装配而成，其内为中空结构，所述的GPS电路板安装在所述的中空结构内；所述的第二封盖顶部设置有与所述的总控系统的第二通讯接口连接的第五通讯接口和天线接口，所述的天线接口通过标配连接线连接到所述的天线上；所述的全球定位系统用于获取实验地点的经纬度信息；所述的多角度光学测量系统包括若干套能够独立完成测量同一方位上的水体辐亮度、天空光辐亮度和下行辐照度光谱数据的工作的光谱仪传感器组，所述的光谱仪传感器组分别安装在所述的仪器布放支架的不同方位上，用于测量各自方位上的光谱数据。

作为优选，所述的蜗轮传动机构由转动蜗轮、从动蜗轮和传动带组成；所述的支撑转轴穿过所述的旋转轴承与所述的从动蜗轮固定连接，所述的转动蜗轮通过所述的传动带与所述的从动蜗轮连接。

作为优选，所述的内部安装架上设置有安装孔，用于通过螺纹连接件将所述的控制单元和电机驱动板固定安装在其上。

作为优选，所述的控制单元为处理器和外围电路构成的单板计算机。

作为优选，所述的方位跟踪单元为一三轴电子罗盘传感器，通过螺纹连接件固定安装在所述的仪器布放支架顶端。

作为优选，所述的每套光谱仪传感器组由三个光谱仪传感器组成，分别是2个辐亮度传感器和1个辐照度传感器。