地物波谱测量辅助支架的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种测量用具，具体地说是一种地物波谱测量辅助支架。
【背景技术】
[0002]光与物质相互作用引起物质内部原子及分子能级间的电子跃迀，使物质对光的吸收、发射、散射等在波长及强度信息上发生变化，利用连续波长测定的物体反射率曲线构成反射率波谱，即为常说的地物反射波谱曲线。而影响地物波谱曲线变化特征的主要因素则为该物体组成成分、结构和表面状态。因此，地物波谱分析作为一种重要的分析手段，在农业、环境、地矿、产品质量控制等方面，都发挥着极大的作用。
[0003]由于测定方式的差异，反射率波谱可以根据入射能量的照明方式及反射能量测定方式包括方向-方向反射率波谱、半球-方向反射率波谱、方向-半球反射率波谱和半球-半球反射率波谱四种类型。由于诸多客观条件限制，很难测定这四种类型的理想反射率波谱，航空和卫星光学遥感技术获取的是地物某些特定观测方向的反射太阳光能量(参见图1)，可以近似为第一种的方向-方向反射率数据，即入射能量照明方式为平行直射光，没有或可以忽略散射光，波谱测定仪器仅测定某个特定方向的反射能量，因此，目前国内外遥感应用研究采用的主要数据源还是方向-方向反射率数据。
[0004]由于通过航空或航天遥感平台获取地物波谱信息的代价昂贵，不利于科学研究的开展和深入分析，往往利用光谱仪进行地物波谱的测定研究，为航空和航天卫星遥感应用提供基础依据。其测定方法一般是采用光谱仪(光辐射计)来测量，将地物与已知反射率的白板(标准板)相比较，求出地物反射率光谱曲线。
[0005]现有测量方式主要有室内测量和野外测量两种。室内测量是将样品拿到实验室，利用人工光源进行测量，测量结果的精度高，但不反映实际自然状态；而野外测量，是将仪器拿到实地，利用太阳辐射作为照明光源，利用漫反射参考板对比测量，获得目标的反射率光谱信息，能够较好反映地物自然状态的波谱特征。
[0006]然而，野外地物光谱测量是一个需要综合考虑各种光谱影响因素的复杂过程，所获取的光谱数据是太阳高度角、太阳方位角、云、风、相对湿度、入射角、探测角、仪器扫描速度、仪器视场角、仪器的采样间隔、光谱分辨率、坡向、坡度及目标本身光谱特性等各种因素共同作用的结果。测量时要求选择合适的时间，天气晴朗，无云或少云，风力要小；探头定位时必须避免阴影和周围目标的光极化干扰，对操作者的着装也有一定的要求，以防止光污染等。另外，还要求详细记录环境参数、异常条件、探头的高度、仪器参数以及观测目标的辅助信息。只有这样，所测结果才是可靠的，并具有可比性，能够为图遥感像解译和光谱重建提供依据。
[0007]相比野外地物光谱测量的诸多限制条件，室内光谱测定对环境背景要求较低，然而目前国际上常用的地物波谱仪，如美国ASD公司的FieldSpec系列、美国海洋光谱学公司的HR2000/4000等光谱仪，其室内光谱的测定主要是针对土壤、农作物、叶片、矿物、矿石、水等样品的物质组成及内部结构所引起的光谱特征变化分析的测定，虽测定精度较高，但不足之处在于其测量方式没有考虑光源入射角和反射率测量角度的变化，测定结果并非物体自然状态下的波谱特征。因此，其结果不能与基于航空或航天平台获取的地物波谱信息进行对比分析，其研究成果的应用范围和推广领域受到直接制约。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型的目的就是提供一种地物波谱测量辅助支架，以解决在实验室内不能很好地模拟野外自然状态下的地物波谱测量的问题。
[0009]本实用新型是这样实现的:一种地物波谱测量辅助支架，在紧固安装架上接有立杆，在所述立杆的上端接有水平仪，在所述立杆的杆体上接有向一侧平伸的横杆，在所述横杆上接有第一量角器，在所述第一量角器的圆心处吊挂连接有光纤固定尺，在所述光纤固定尺上设有固定光纤传感器用的光纤固定扣，并开有用于观察所述第一量角器上的刻度线的第二角度读数孔；在所述立杆的杆体上还接有第二量角器和随意停支撑，在所述随意停支撑的悬臂上接有用于设置人工光源的支板，在所述第二量角器的圆心处连接有量角尺，所述量角尺的前端连接在所述随意停支撑的悬臂上，在所述量角尺上开有用于观察所述第二量角器上的刻度线的第一角度读数孔。
[0010]所述随意停支撑的支撑臂通过第二套筒连接在所述立杆的杆体上。
[0011]本实用新型为地物波谱仪辅助装置，可以实现对人工光源入射角度和光纤传感器检测角度的精确设定，达到在实验室条件下较好的模拟野外自然状态下卫星传感器标准及侧摆姿态、不同的太阳天顶角，获取地物在人工试验条件下接近自然状态的光谱特性，其结果可以与同样角度条件下野外基于航空或航天平台获取的地物波谱信息进行对比分析，同时，便于开展不同的入射光和反射能量测定角度变化对地物波谱信息的影响。该装置采用立杆和横杆的主体结构，其他主要组件均可以在水平和垂直方向上灵活调整，以适应被测物体。通过随意停支撑调整量角尺的位置，确定人工光源的入射角，用于模拟自然状态下太阳的高度角。通过旋转光纤固定尺设定光纤传感器角度，用于模拟卫星传感器接收地物反射波谱信号的角度。
[0012]本实用新型也可以制作成较大尺寸落地型，以获取较大型的地物或较大面积地物光谱的采集。
[0013]本实用新型综合考虑了观测角度和环境背景信息，以更好的模拟地物在自然状态下的光谱特性，同时，便于开展不同的入射光和反射能量测定角度变化对地物波谱信息的影响。
【附图说明】
[0014]图1是卫星收集太阳反射光谱空间关系示意图。
[0015]图2是本实用新型的结构示意图。
[0016]图3是本实用新型的立体图。
[0017]图中:1、水平仪，2、水平仪固定板，3、第一套筒，5、立杆，6、第二套筒，8、第三套筒，
9、管座，10、紧固安装架，11、随意停支撑，12、第二量角器，14、量角尺，15、第一角度读数孔，16、支板，18、光纤固定扣，19、光纤固定尺，21、第一量角器，22、第四套筒，23、横杆，24、第二角度读数孔。
【具体实施方式】
[0018]如图2、图3所示，本实用新型是由立杆5、横杆23以及相关组件构成，用于辅助地物波谱仪获取更加符合现实场景的地物波谱数据。在该装置中，紧固安装架10可固定在实验室的试验台面上，在紧固安装架10上设置有管座9，立杆5的下端插接在管座9中，在立杆5的上端通过水平仪固定板2固定连接水平仪I。通过观测水平仪1，可对立杆5进行调整，以使之达到与地面垂直的状态。在立杆5的杆体上通过第一套筒3固定连接向一侧平伸出的横杆23。第一套筒3可在立杆5的杆体上调整上下位置，然后再用螺钉紧固，从而将横杆23调整到适当的高度。
[0019]在横杆23的外侧端上通过第四套筒22连接有第一量角器21，第一量角器21的平直边贴近横杆23的下沿，第一量角器21板面垂直于地面。在第一量角器21的圆心处吊挂连接有光纤固定尺19，光纤固定尺19为直条平板结构，垂直设置，在光纤固定尺19的下部设有固定光纤传感器用的光纤固定扣18，在光纤固定尺19的上部开有第二角度读数孔24，用于观察第一量角器21圆弧边上的角度刻度线。
[0020]在立杆5的杆体上通过第二套筒6连接有第二量角器12，第二量角器12的平直边贴近立杆5的侧沿，第二量角器12的板面与横杆23的延伸方向平行。在立杆5的杆体上通过第三套筒8连接有随意停支撑11。随意停支撑11为市售定型产品，包括有支撑臂、旋臂和阻尼机构。随意停支撑11的支撑臂固定在第三套筒8上，随意停支撑11的悬臂接有支板16，在支板16上可设置人工光源。
[0021]在第二量角器12的圆心处通过轴连接有量角尺14 (图3)，量角尺14为直条平板结构，量角尺14的前端连接在随意停支撑11的悬臂上，在量角尺14上开有用于观察第二量角器12上的刻度线的第一角度读数孔15。
[0022]随意停支撑11用于调节设置在支板16上的人工光源的入射角度。量角尺14与支板16的支脚和人工光源均为平行状态，量角器12的刻度在O—90°的范围内，第一角度读数孔15用于读取人工光源和立杆5之间的夹角(模拟太阳天顶角)，人工光源光线为平行光，指向要测定光谱的物体。通过光纤固定扣18将地物波谱仪的光纤传感器固定在光纤固定尺19上，旋转光纤固定尺19，通过第二角度读数孔24观察光纤传感器的角度(用以模拟卫星传感器的天顶角)。
[0023]测定地物波谱特征数据时，将本实用新型固定于暗室中的试验台面上，根据目标物的大小、形状等，调节第二套筒6、第三套筒8的上下位置以及随意停支撑11、量角尺14和支板16之间的位置关系，使得在支板16上安装的人工光源的平行光达到要模拟的太阳天顶角角度，并对准被测地物的被测目标，然后调整第一套筒3，使横杆23达到需要的高度，通过第四套筒22调整光纤固定尺19的位置，使固定在光纤固定尺19上的光纤传感器以模拟卫星传感器的角度，对准被测地物；最后，启动地物波谱仪即可进行波谱数据的采集工作。
【主权项】
1.一种地物波谱测量辅助支架，其特征是，在紧固安装架上接有立杆，在所述立杆的上端接有水平仪，在所述立杆的杆体上接有向一侧平伸的横杆，在所述横杆上接有第一量角器，在所述第一量角器的圆心处吊挂连接有光纤固定尺，在所述光纤固定尺上设有固定光纤传感器用的光纤固定扣，并开有用于观察所述第一量角器上的刻度线的第二角度读数孔；在所述立杆的杆体上还接有第二量角器和随意停支撑，在所述随意停支撑的悬臂上接有用于设置人工光源的支板，在所述第二量角器的圆心处连接有量角尺，所述量角尺的前端连接在所述随意停支撑的悬臂上，在所述量角尺上开有用于观察所述第二量角器上的刻度线的第一角度读数孔。2.根据权利要求1所述的地物波谱测量辅助支架，其特征是，所述随意停支撑的支撑臂通过第二套筒连接在所述立杆的杆体上。
【专利摘要】本实用新型涉及一种地物波谱测量辅助支架，其结构是在紧固安装架上接有立杆，在立杆的上端接有水平仪，在立杆的杆体上接有横杆，在横杆上接有第一量角器，在第一量角器的圆心处吊挂连接有光纤固定尺，在光纤固定尺上设有固定光纤传感器用的光纤固定扣；在立杆的杆体上还接有第二量角器和随意停支撑，在第二量角器的圆心处连接有量角尺，量角尺的前端连接在随意停支撑的悬臂上，在量角尺上开有用于观察第二量角器上的刻度线的第一角度读数孔。本实用新型综合考虑了观测角度和环境背景信息，以更好的模拟地物在自然状态下的光谱特性，同时，便于开展不同的入射光和反射能量测定角度变化对地物波谱信息的影响。
【IPC分类】G01J3/02
【公开号】CN204944675
【申请号】CN201520745303
【发明人】刘剑锋, 张可慧, 孙雷刚, 蒋红军, 栗志强, 王仁德, 王瑞君, 肖登攀, 郭风华
【申请人】河北省科学院地理科学研究所
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月24日