裝置(2)、向所述的轉(zhuǎn)臺(tái)(3)下達(dá)調(diào)整觀測(cè)方位命令，并控制所述的雙通道光譜測(cè)量裝置(4)完成雙通道水體表觀光譜的采集和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)； 所述的太陽追蹤裝置(2)為一太陽光感應(yīng)傳感器，安裝在所述的轉(zhuǎn)臺(tái)(3)上設(shè)置的支撐桿(343)頂部上，隨所述的轉(zhuǎn)臺(tái)(3)的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，用于感應(yīng)太陽方位角的變化，輸出所述的轉(zhuǎn)臺(tái)(3)相對(duì)于太陽轉(zhuǎn)動(dòng)的角度； 所述的轉(zhuǎn)臺(tái)(3 )包括第一電機(jī)(31)、蝸輪傳動(dòng)裝置(32 )、電機(jī)固定板(33 )、旋轉(zhuǎn)臺(tái)(34 )和底座(35);所述的第一電機(jī)(31)與所述的主控裝置(I)電連接，所述的第一電機(jī)(31)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上裝配蝸輪傳動(dòng)裝置(32)并通過螺紋連接件與電機(jī)固定板(33)下表面固定連接；所述蝸輪傳動(dòng)裝置(32)由轉(zhuǎn)動(dòng)蝸輪(321)、從動(dòng)蝸輪(322)和傳動(dòng)帶(323)組成；所述的第一電機(jī)(31)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與安裝在所述的電機(jī)固定板(33)上表面的轉(zhuǎn)動(dòng)蝸輪(321)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸固定連接，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)蝸輪(321)和從動(dòng)蝸輪(322)通過所述的傳動(dòng)帶(323)連接；所述的旋轉(zhuǎn)臺(tái)(34 )包括轉(zhuǎn)動(dòng)盤(341)、支撐轉(zhuǎn)軸(342 )和支撐桿(343 )，所述的支撐轉(zhuǎn)軸(342 )固定連接于所述的轉(zhuǎn)動(dòng)盤(341)下表面中心位置，所述的支撐桿(343)設(shè)在所述的轉(zhuǎn)動(dòng)盤(341)上表面中心位置；所述的底座(35)是由頂蓋(351)和底座殼體(352)裝配構(gòu)成的中空結(jié)構(gòu)，所述的頂蓋(351)中央安裝有旋轉(zhuǎn)軸承(354)，所述的底座殼體(352)底部設(shè)置有電源接口(3521)和過線孔(3522);所述的電機(jī)固定板(33)通過螺紋連接件固定安裝在所述的頂蓋(351)下表面，使所述的第一電機(jī)(31)和所述的蝸輪傳動(dòng)裝置(32)處于所述的底座(35)的中空結(jié)構(gòu)內(nèi)；所述的支撐轉(zhuǎn)軸(342)穿過旋轉(zhuǎn)軸承(354)與所述的從動(dòng)蝸輪(322)固定連接; 所述的雙通道光譜測(cè)量裝置(4)包括一個(gè)地物光譜儀(41)、兩個(gè)光路切換開關(guān)(42)、兩個(gè)光譜探頭(43)、一塊參考板(44)、兩條支撐臂(45)、兩個(gè)第一舵機(jī)(46)、兩個(gè)探頭固定架(47)和一個(gè)直射太陽光遮擋機(jī)構(gòu)(48);所述的地物光譜儀(41)安裝在所述的底座殼體(352)內(nèi)，所述的地物光譜儀(41)的數(shù)據(jù)接口與所述的主控裝置(I)電連接，所述的地物光譜儀(41)的采光口通過一分二光纖連接到兩個(gè)所述的光路切換開關(guān)(42)上，再由所述的兩個(gè)光路切換開關(guān)(42)分別連接到所述的兩個(gè)光譜探頭(43)上；所述的兩個(gè)光路切換開關(guān)(42)用于切換不同的光譜探頭(43)采集的光線進(jìn)入所述的地物光譜儀(41);所述的兩個(gè)光譜探頭(43)分別安裝在所述的兩個(gè)探頭固定架(47)上，其尾部光纖穿過所述的底座殼體(352)底部設(shè)置的過線孔(3522)與所述的光路切換開關(guān)(42)連接；所述的兩條支撐臂(45) 一端分別固定安裝在所述的支撐桿(343)上，另一端分別與所述的兩個(gè)第一舵機(jī)(46)固定連接；所述的兩個(gè)探頭固定架(47)用于將兩個(gè)光譜探頭(43)分別固定到所述的兩個(gè)第一舵機(jī)(46)的轉(zhuǎn)軸上；所述的兩個(gè)第一舵機(jī)(46)分別用導(dǎo)線穿過過線孔(3522)電連接到所述的主控裝置(I)上，便于主控裝置(I)分別控制其轉(zhuǎn)動(dòng)；所述的參考板(44)固定安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)盤(341)上，位置正好處于其中一個(gè)光譜探頭(43)下面；所述的直射太陽光遮擋機(jī)構(gòu)(48 )包括第二舵機(jī)(481)、連接臂(482 )和遮光板(483 );所述的第二舵機(jī)(481)安裝在所述的參考板(44)一側(cè)，軸向與所述的其中一個(gè)光譜探頭(43)水平方向成45°夾角；所述的遮光板(483)通過所述的連接臂(482)固定安裝在所述的第二舵機(jī)(481)轉(zhuǎn)軸上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水體表觀光譜觀測(cè)雙通道自校驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述的由頂蓋(351)和底座殼體(352 )裝配構(gòu)成的中空結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)有內(nèi)部安裝架(353 )，所述的主控裝置(I)和地物光譜儀(41)分別通過螺紋連接件固定安裝在所述的內(nèi)部安裝架(353)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水體表觀光譜觀測(cè)雙通道自校驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述的光路切換開關(guān)(42)包括安裝板(421)、固定板(422)、小電機(jī)(423)和一組光纖連接器(424)，所述的安裝板(421)有A、B兩片，均垂直平行固定安裝在所述的固定板(422)表面上，A、B兩片安裝板與固定板(422)之間構(gòu)成封閉的中空夾層(4211) ;A、B兩片安裝板上對(duì)稱位置處開有透光通孔(4212)，使A、B兩片安裝板及中空夾層(4211)相通；所述的中空夾層內(nèi)(4211)設(shè)有遮光片(4232)，所述的透光通孔(4212)旁邊裝有所述的小電機(jī)(423)，所述的小電機(jī)(423)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸(4231)通過安裝孔伸入所述的中空夾層(4211)內(nèi)；所述的遮光片(4232) —端緊密套接在所述的轉(zhuǎn)動(dòng)軸(4231)上，另一端能在所述的中空夾層(4211)平面內(nèi)圍繞所述的轉(zhuǎn)動(dòng)軸(4231)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述的遮光片(4232)的寬度大于所述的透光通孔(4212)直徑，所述的遮光片(4232)轉(zhuǎn)動(dòng)半徑大于所述的轉(zhuǎn)動(dòng)軸(4231)到所述的透光通孔(4212)的距離，使得所述的遮光片(4232)轉(zhuǎn)至水平位置時(shí)能夠阻斷所述的透光通孔(4212)；所述的透光通孔(4212)在A片的開口通過光纖連接地物光譜儀(41)，所述的透光通孔(4212)在B片的開口通過光纖連接光譜探頭(43);所述的小電機(jī)(423)的機(jī)身通過螺紋連接件和固定塊固定安裝在所述的固定板(422)上，其尾部導(dǎo)線與所述的主控裝置(I)電連接；所述的固定板(422)表面還開有螺孔(4221)，用于將整個(gè)光路切換開關(guān)(42)通過螺紋連接件固定安裝在底座殼體(352)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水體表觀光譜觀測(cè)雙通道自校驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述的兩條支撐臂(45)之間成90°夾角水平安裝在所述的支撐桿(343)上。
5.一種利用權(quán)利要求1所述的水體表觀光譜觀測(cè)雙通道自校驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行水體表觀光譜觀測(cè)雙通道自校驗(yàn)的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:前期部署，在待測(cè)目標(biāo)水域上安裝所述的水體表觀光譜觀測(cè)雙通道測(cè)量系統(tǒng)，并將外部電源接入到所述的電源接口(3521)； 步驟2:觀測(cè)方位調(diào)整，主控裝置(I)根據(jù)(40°，135° )的觀測(cè)幾何控制所述的第一電機(jī)(31)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而由所述的蝸輪傳動(dòng)裝置(32)帶動(dòng)所述的旋轉(zhuǎn)臺(tái)(34)及其上的所有部件轉(zhuǎn)動(dòng)，在這個(gè)過程中主控裝置(I)還通過讀取太陽追蹤裝置(2)來獲取太陽入射方位相對(duì)于轉(zhuǎn)臺(tái)(3)的改變量，直到所述的兩個(gè)光譜探頭(43)的朝向與太陽入射方向成135°夾角為止； 步驟3:雙通道光譜測(cè)量，通過主控裝置(I)控制所述的兩個(gè)第一舵機(jī)(46)轉(zhuǎn)動(dòng)來改變相對(duì)太陽光入射平面(5)對(duì)稱的兩個(gè)光譜探頭(43)的測(cè)量角度、控制所述的兩個(gè)光路切換開關(guān)(42 )的小電機(jī)(423 )來切斷或打開兩個(gè)光譜探頭(43 )各自進(jìn)入地物光譜儀(41)的采光通道和讀取兩個(gè)光譜探頭(43)的光譜數(shù)據(jù)，進(jìn)而完成雙通道水體表觀光譜的同步測(cè)量； 步驟4:數(shù)據(jù)檢驗(yàn)，以時(shí)間索引為基礎(chǔ)，確定同步測(cè)量得到的雙通道的水體表觀光譜數(shù)據(jù)，確定5%的偏差范圍限值，對(duì)每個(gè)光譜波長(zhǎng)的測(cè)量值進(jìn)行逐一對(duì)比，當(dāng)整條光譜曲線上有超過5%的光譜波長(zhǎng)上的點(diǎn)相對(duì)偏差超過5%的時(shí)候此次測(cè)量的光譜數(shù)據(jù)確認(rèn)無效；當(dāng)整條光譜曲線上有低于5%的光譜波長(zhǎng)上的點(diǎn)相對(duì)偏差超過5%的時(shí)候，剔除光譜測(cè)量對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的光譜值，再保存該條光譜，并將該光譜標(biāo)記為中等質(zhì)量光譜；當(dāng)整條曲線所有的光譜波長(zhǎng)上的值都低于5%的偏差閾值時(shí)候，確認(rèn)此時(shí)的測(cè)量光譜是最優(yōu)光譜，可用于后續(xù)的衛(wèi)星數(shù)據(jù)大氣校正比對(duì)或者水色參數(shù)反演建模；當(dāng)最優(yōu)光譜不夠用時(shí)，選用中等質(zhì)量光譜進(jìn)行后續(xù)分析；通過這種逐條光譜曲線逐個(gè)光譜波長(zhǎng)值的對(duì)比，做到點(diǎn)對(duì)點(diǎn)地比較各自通道的光譜數(shù)據(jù)，從而剔除掉有差異的、不一致性的測(cè)量值，避免了單通道測(cè)量的數(shù)據(jù)不確定性問題； 步驟5:數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，主控裝置(I)將通過檢驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:步驟3中所述的雙通道水體表觀光譜的測(cè)量包括暗電流測(cè)量、標(biāo)準(zhǔn)板測(cè)量、遮擋直射陽光的標(biāo)準(zhǔn)板測(cè)量、目標(biāo)水體測(cè)量、天空光測(cè)量。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水體表觀光譜觀測(cè)雙通道自校驗(yàn)系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括主控裝置、太陽追蹤裝置、轉(zhuǎn)臺(tái)和雙通道光譜測(cè)量裝置；主控裝置分別與太陽追蹤裝置、轉(zhuǎn)臺(tái)和雙通道光譜測(cè)量裝置電連接，用于控制太陽追蹤裝置、向轉(zhuǎn)臺(tái)下達(dá)調(diào)整觀測(cè)方位命令，并控制雙通道光譜測(cè)量裝置完成雙通道水體表觀光譜的采集和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；方法包括前期部署、觀測(cè)方位角調(diào)整、雙通道光譜測(cè)量、數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；本發(fā)明為測(cè)量數(shù)據(jù)有效性的判斷增加非常重要的參考依據(jù)，為水體表觀光譜數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)提供一種新的方法和工具。
【IPC分類】G01N21-25, G01N21-01
【公開號(hào)】CN104865191
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510331158
【發(fā)明人】田禮喬, 陳曉玲, 黃銳
【申請(qǐng)人】武漢大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年6月15日