本实用新型专利技术公开一种轻便高光谱地表发射率无损测定装置，它由参考板托板、延长臂、配重砣、转动组件、三角支撑架和中央控制系统组成；转动组件由步进电机和旋转台构成，步进电机设置在旋转台的一侧；转动组件设置在三角支撑架的上端，转动组件通过航空插头与中央控制系统相连接；旋转台的转动精度为0.1°，转动的角度为360°；参考板托板用于放置和固定参考板；参考板托板通过螺丝固定于延长臂的一端；所述配重砣设置在和参考板托板相对应的延长臂的另一端；延长臂装置在转动组件的旋转台上。本实用新型专利技术可以有效配合高光谱热红外光谱仪在不破坏目标地表的前提下，快速的获取高精度环境辐射，并结合地表发射率迭代优化算法，测定精度高，使用效果更好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种测定装置，尤其涉及一种轻便高光谱地表发射率无损测定装置。
技术介绍
地表发射率作为遥感科学中的关键参数之一，涉及了众多基础学科和重大领域。地表发射率是反映物体热辐射性质的一个重要参数，随物质的介电常数、表面粗糙度、温度、波长、观测方向等条件的不同而变化。地表发射率不仅在全球蒸散发，气候变化以及水循环方面扮演着重要角色，还是植被监测，城市气候效应以及环境研究中的关键参数，因此，地表发射率的精准遥感测定具有十分重要的应用价值。目前，地表发射率的野外测量主要是建立在地表辐射传输方程的基础上。现有技术的缺点：1、采用手工方式切换观测目标地表和参考板的现有测量方法，过程繁琐，干扰因素多，且观测时间过长导致观测条件的改变严重影响了地表发射率的测定精度；2、采用自动方式切换观测目标地表和参考板的现有测量方法，由于辅助装置的移动平台距离较短，导致在测量的过程中需要将设备放置于目标地表的边缘地区，且装置自身的占地体积相对较大，这就必然会对目标地表产生一定的辐射影响，给测量结果带来不稳定因素。此外，辅助装置采用的是移动平台的切换方式，这就需要测量人员在每次测量工作前，根据太阳位置来进行位置调整，以最大程度的避免装置在目标地表产生阴影的情况，但即便如此，在某些时刻，阴影仍会覆盖子接近目标地表的区域，导致测量精度下降；3、无论是采用手工方式还是自动方式切换观测目标地表和参考板的现有测量方法，当目标物具有一定高度时，均无法有效实现无损目标地表的高精度地表发射率的测定。例如，对于长势较高的植被，由于将参考板放置于目标地表顶部同一高度处存在困难，为了确保环境辐射的准确获取，现有测量方法只能采用破坏植被的方式，提取部分植被样本，并将其置于地表，进而完成后续地表发射率的测定；4、现有通过地表温度和发射率分离技术来实现地表发射率的测定方法存在各种局限性，例如基于地表温度黑体拟合的地表发射率估算法以及基于经验统计关系的地表发射率分离法对于先验知识和经验统计关系的依赖性强。先验知识和经验统计关系的正确程度直接决定了地表发射率测定的精度；而基于分段线性假设的地表发射率分离法虽然不依赖于先验知识和经验统计关系，但该方法需要事先设定子区间的划分长度。如何合理的选择划分区间大小，也将影响到地表发射率的测定精度。子区间划分太长，会违背地表发射率分段线性变化假设的合理性，从而降低地表发射率的测定精度；而子区间划分太短，又会加剧观测噪声对地表发射率测定的影响。此外，由于划分的子区间各自独立，未有效紧密联系起来，这使得对于地表发射率波谱变化较大的地表，最后测定的地表发射率波谱会表现出明显的断点，即谱线表现出不连续性。因此，现有的测定装置和方法严重影响测定的精度，使用测定效果差。
技术实现思路
为了解决上述技术所存在的不足之处，本专利技术提供了一种轻便高光谱地表发射率无损测定装置。为了解决以上技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种轻便高光谱地表发射率无损测定装置，它由参考板托板、延长臂、配重砣、转动组件、三角支撑架和中央控制系统组成；转动组件由步进电机和旋转台构成，步进电机设置在旋转台的一侧；转动组件设置在三角支撑架的上端，转动组件通过航空插头与中央控制系统相连接；旋转台的转动精度为0.1°，转动的角度为360°；参考板托板用于放置和固定参考板；参考板托板通过螺丝固定于延长臂的一端；所述配重砣设置在和参考板托板相对应的延长臂的另一端；延长臂装置在转动组件的旋转台上；中央控制系统由中芯控制器、供电模块，遥控模块和机箱组成。延长臂的全长为1.2m，单侧最大伸展臂长为1.0m。中芯控制器的主面板配有LED显示屏；中芯控制器的主操作面板外露于机箱上表面。供电模块为锂电池组；所述遥控模块是外置的；机箱的前、后两个侧面分别设计有电源开关、转动组件、航空插头以及充电接口；机箱尺寸为20cm×15cm，重量为1kg。本专利技术可以有效配合高光谱热红外光谱仪在不破坏目标地表的前提下，快速的获取高精度环境辐射，并结合地表发射率迭代优化算法，最终实现了热红外谱段高精度地表发射率波谱的自动化数据采集和测定，测定精度高，使用效果更好。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术(测定装置)的整体结构示意图。图2为测定装置的工作流程图。图3为本专利技术(优化测定方法)的流程图。图4为地表发射率迭代优化算法的流程图。具体实施方式如图1、图2所示，本专利技术(测定装置)由参考板托板1、延长臂2、配重砣3、转动组件4、三角支撑架5和中央控制系统6组成。三角支撑架：三角支撑架5主要用于专利技术中主要设备的承重和参考板托板1的高度调节。由于不同地表的高度不同，所以本专利技术的三角支撑架5具有一定的高度扩展功能(具体高度可按需调整)。同时，三角支撑架5的特点可以使设备的水平调平工作更为便捷、准确，提高了测量效率和精度，且在放置过程中，减少了与地表接触面积，最大程度的避免了对目标地表区域附近环境的破坏。考虑到实际测量中，三角支撑架5需要配合光谱仪的架设高度，故本专利技术中的配套三脚架最大可扩展高度为1.55米，可根据实际需要进行相应更换。转动组件：转动组件4主要由步进电机和旋转台构成，步进电机设置在旋转台的一侧。转动组件4设置在三角支撑架5的上端。转动组件4主要用于带动延长臂2横向转动，以此达到目标地表与参考板快速切换观测的目的。转动组件4由中央控制系统6进行控制，通过航空插头与中央控制系统6相连接。旋转台的转动精度为0.1°，能实现360°全方位的旋转。延长臂：延长臂2的设计主要是用于辅助目标地表与参考板的快速切换，长臂的设计可最大程度的保证测定装置各部件，如三角支撑架5，配重砣3等能够远离观测目标，解决了辅助装置在测量中所产生的阴影问题，最大程度的降低了设备对环境辐射的影响，保证了离地辐射和环境辐射的测量精度。本专利技术默认选择的延长臂2全长为1.2m，单侧最大伸展臂长为1.0m。延长臂2装置在转动组件4的旋转台上，可根据距离需要进行相应更换延长臂2。参考板托板参考板托板1用于放置和固定参考板，避免其在转动过程中发生掉落，破坏测量目标。本专利技术主要针对的是热红外光谱仪的野外测量，所以参考板托板主要用于放置漫反射金板。默认采用的参考板托板尺寸为14cm*10cm，其中，14cm为固定长度边，10cm为可扩展边，可通过更换配套的L型本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种轻便高光谱地表发射率无损测定装置，其特征在于：它由参考板托板(1)、延长臂(2)、配重砣(3)、转动组件(4)、三角支撑架(5)和中央控制系统(6)组成；所述转动组件(4)由步进电机和旋转台构成，步进电机设置在旋转台的一侧；所述转动组件(4)设置在三角支撑架(5)的上端，转动组件(4)通过航空插头与中央控制系统(6)相连接；所述旋转台的转动精度为0.1°，转动的角度为360°；所述参考板托板(1)用于放置和固定参考板；所述参考板托板(1)通过螺丝固定于延长臂(2)的一端；所述配重砣(3)设置在和参考板托板(1)相对应的延长臂(2)的另一端；所述延长臂(2)装置在转动组件(4)的旋转台上；所述中央控制系统(6)由中芯控制器、供电模块，遥控模块和机箱组成。
【技术特征摘要】
1.一种轻便高光谱地表发射率无损测定装置，其特征在于：它由参考板
托板(1)、延长臂(2)、配重砣(3)、转动组件(4)、三角支撑架(5)
和中央控制系统(6)组成；
所述转动组件(4)由步进电机和旋转台构成，步进电机设置在旋转台的
一侧；所述转动组件(4)设置在三角支撑架(5)的上端，转动组件(4)通
过航空插头与中央控制系统(6)相连接；所述旋转台的转动精度为0.1°，转
动的角度为360°；
所述参考板托板(1)用于放置和固定参考板；所述参考板托板(1)通过
螺丝固定于延长臂(2)的一端；所述配重砣(3)设置在和参考板托板(1)
相对应的延长臂(2)的另一端；所述延长臂(2)装置在转动组件(4)的旋
转台...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴骅，张雨泽，倪丽，李召良，唐伯惠，唐荣林，房世峰，
申请(专利权)人：中国科学院地理科学与资源研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11
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