一种野外高光谱快速测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种野外高光谱快速测量系统，包括第一支撑杆(1)、第二支撑杆(2)、仪器包和光纤探头(3)；在所述光纤探头(3)外部套设有套管(4)，在所述套管(4)的外部活动连接有第一旋转轴(5)和第二旋转轴(6)，所述仪器包包括系统主机和与其相连的高光谱测量仪主机、系统电源和显示屏，所述光纤探头(3)与所述高光谱测量仪主机相连；在所述第二支撑杆(2)上设置有圆形轨道(7)，在所述圆形轨道(7)上设置有测距传感器(8)。本发明专利技术所述的野外高光谱快速测量系统结构简单、成本低、操作简便、测量结果准确。

A field hyperspectral fast measurement system

The invention discloses a field hyperspectral measurement system, which comprises a first supporting rod (1), second support (2), the instrument package and optical fiber probe (3); in the fiber optic probe (3) is provided with a set of external casing (4), in which the casing (4) external connection a first rotary shaft (5) and the second rotary shaft (6), the instrument package including high spectrum measurement instrument, the host system host and connected with the power supply system and the display of the fiber optic probe (3) is connected with the high spectral measurement instrument; in the second support (2). Is provided with a circular orbit (7), in the circular orbit (7) is provided with a distance sensor (8). The field hyperspectral fast measuring system described in the present invention has simple structure, low cost, easy operation and accurate measurement results.

【技术实现步骤摘要】
一种野外高光谱快速测量系统
本专利技术涉及一种测量装置，特别是涉及一种野外高光谱快速测量系统。
技术介绍
土壤是人类生存环境的重要载体，并且是农业生产的重要资源，每年受到不同来源的污染影响，土壤污染作为重要的环境问题之一被广泛提及，重金属污染由于其持续残留性和毒性的特征而显得尤其危险，所以需要及时且准确地监测重金属污染，以保护土壤资源并确保其可持续性；土壤重金属污染检测有很多传统的方法，在测量点取样送实验室化验，需要耗费大量的人力、物力，因此不利于广泛推广；近年来，随着遥感技术的发展，越来越多的专家使用高光谱进行土壤重金属污染检测，由于有机质、粘土矿物、铁氧化物等在光谱曲线中具有一定的吸收特征，而且他们对重金属具有一定的吸附作用，借助于土壤中不同的重金属含量之间以及与有机质、粘土矿物、铁氧化物等之间的关系，但是这些都是在实验室理想的环境下进行的，如何在野外大面积重金属检测目前还没有一个高效快速低成本的方式；长期野外实践经验证明在技术推广过程中主要有以下几个难点：1、高光谱一般需要在温度38°以上、测样点照度在16万lux以上最佳，所以一般高光谱实验都在酷热天的11：30-14：00之间进行，也即太阳最热的时候进行，酷热程度越高效果越好，这个问题在实验室可以采用换班制保证人员轮休解决，但是在野外大量测量点测量时，工作环境太差，人员经常发生中暑，野外就医条件和交通又非常差；每个测量点耗时多，测量点太多每天只能检测两个半小时，可能第三天又是阴雨天，测量效率极其低下。所以野外测量必须保证要测量工作快速和高效，同时测量仪器要易于搬运；2、每个测量点的耗时主要在于仪器的调试过程，一般的高光谱实验需要人工拿着光纤探头，在光照较强的正午，没有大气和云雾的影响下，距离校正白板800mm左右，垂直照射白板，便可得到白板的光谱曲线，然后测量地物光谱时，便可自动将地物的辐射亮度值转换为反射率，即(地物反射率＝(地物辐射亮度值/白板辐射亮度值)×白板反射率，白板反射率是事先通过实验室内定标得到的)，最终通过白板校正直接得到地物反射率。然后继续保持这个角度和距离，测量三次土壤的高光谱，这个过程需要多人同时操作，测完点之后又去下一个点继续测量，耗时耗力。所以野外测量必须保证要高度自动化，这样才能快速高效，最主要是大大降低测量误差；3、测量仪器要易于搬运。目前这种野外高光谱快速测量系统还没有相关文献报道。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本低、操作简便、测量结果准确的野外高光谱快速测量系统。一种野外高光谱快速测量系统，包括第一支撑杆、第二支撑杆、仪器包和光纤探头；在所述光纤探头外部套设有套管，在所述套管的外部活动连接有第一旋转轴和第二旋转轴，所述第一旋转轴固定在所述第一支撑杆的中部，所述第二旋转轴固定在所述第二支撑杆的中部；所述仪器包包括系统主机和与其相连的高光谱测量仪主机、系统电源和显示屏，所述光纤探头与所述高光谱测量仪主机相连；在所述第二支撑杆上设置有圆形轨道，在所述圆形轨道上设置有测距传感器，所述测距传感器与驱动装置和所述系统主机相连。本专利技术所述的野外高光谱快速测量系统，其中，所述第一支撑杆和所述第二支撑杆为水平设置，在所述第一支撑杆和所述第二支撑杆的两端活动连接有调节支柱，所述调节支柱与所述第一支撑杆或所述第二支撑杆之间的角度为90°～180°，所述调节支柱为伸缩杆结构。本专利技术所述的野外高光谱快速测量系统，其中，所述第一支撑杆设置在所述第二支撑杆的上部，所述第一旋转轴和所述第二旋转轴能够绕所述套管自由旋转，在所述套管内还设置有线缆管，在其中设置有线缆，每个所述调节支柱分别通过所述线缆与所述系统主机连接，所述光纤探头通过光纤与所述高光谱测量仪主机相连。本专利技术所述的野外高光谱快速测量系统，其中，所述第一支撑杆和所述第二支撑杆之间的距离为30mm，所述第一支撑杆长为800mm，所述第二支撑杆长为700mm，位于所述第二支撑杆上的所述调节支柱的高度调节范围为500-1000mm，所述第一支撑杆上的所述调节支柱的高度调节范围为530-1030mm。本专利技术所述的野外高光谱快速测量系统，其中，在所述调节支柱的下端设置有轮体。本专利技术所述的野外高光谱快速测量系统，其中，所述线缆管与所述光纤探头平行设置并接触，所述光纤探头的长度为100mm，直径为10mm，所述套管的长度为60mm，直径为14mm，所述线缆管的直径为4mm，长度为75mm，所述光纤探头的下端距离所述套管的下端之间的距离为10mm，所述光纤探头的上端距离所述套管的上端之间的距离为30mm，所述第一旋转轴和所述第二旋转轴的高度为30mm。本专利技术所述的野外高光谱快速测量系统，其中，所述圆形轨道的直径为234mm。本专利技术所述的野外高光谱快速测量系统在检测土壤铜污染中的应用。采用本专利技术所述的野外高光谱快速测量系统的使用方法，包括如下步骤：步骤一、确定疑受污染区域，到达铜污染土壤测量点；步骤二、在测量点位置处，对于不平整的地表用工具简单的人工磨平，打开第一支撑杆和第二支撑杆，使二者的角度在90°±10°之间，将光纤探头架设在测量点中心，打开系统主机、高光谱测量仪主机和系统电源；步骤三、启动所述系统主机上的测量按钮，测距传感器会自动绕着圆形轨道旋转一周，测出各个点距离地表的高度，将数据反馈到所述系统主机，所述系统主机发出指令，调整所述光纤探头距离测量点表面之间的距离为700±100mm，且所述光纤探头与地表垂直，调整完之后，所述测距传感器会再绕行一圈，以保证距离和角度的正确性，此时所述系统主机会亮红灯，且发出滴滴滴的三声；步骤四、将校正白板放到所述光纤探头的正下方的地面上，高光谱测量仪主机校正光谱，校正通过时都会绿灯显示，并发出滴滴滴的三声，任何异常都会红灯显示，需要重新校正；步骤五、校正通过之后，取走所述校正白板，开始测量，测量的光谱曲线和数据都在显示器上显示，并储存在所述系统主机的内部，从野外返回时另行拷贝储存。本专利技术野外高光谱快速测量系统与现有技术不同之处在于：1、本专利技术野外高光谱快速测量系统仪器包整合了高光谱测量仪主机、系统电源、系统主机和显示屏，系统主机控制所有操作，简化了操作流程；仪器包可以人工背着走，可以跟随仪器走，非常适合野外工作；2、支撑杆1和支撑杆2可以相互旋转，可以在到达新的检测点的时候快速架设光纤探头，构建测量系统；3、在仪器包内，系统主机控制测距传感器和调节支柱的自动化操作，实现支撑杆的高度和角度的全自动调整；同时系统主机控制高光谱测量仪主机的自动校正和测量，实现了测量的快速高效和精确；4、支撑杆2上的调节支柱可以在500-1000mm调整，支撑杆1上的调节支柱可以在530-1030mm调整，调节支柱根据测距传感器反馈的数据在系统主机的控制下自动调整，以满足低洼凸起等地面的影响，保证光纤探头的高度和水平，快速规避了野外测量点的地形变化对测量带来的影响，快速高效；5、调节支柱可以与支撑杆旋转形成一根直杆，这样方便野外大面积区域但测量点零散的情况，调节支柱也可以安装上轮子，直接推着走，这样适合小面积区域但测量点密集情况；整个野外高光谱快速测量系统从系统的构建、校正到测量都实现了一体化、自动化和精细化，同时系统易于野外的搬运和拆卸。下面结合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种野外高光谱快速测量系统，其特征在于：包括第一支撑杆(1)、第二支撑杆(2)、仪器包和光纤探头(3)；在所述光纤探头(3)外部套设有套管(4)，在所述套管(4)的外部活动连接有第一旋转轴(5)和第二旋转轴(6)，所述第一旋转轴(5)固定在所述第一支撑杆(1)的中部，所述第二旋转轴(6)固定在所述第二支撑杆(2)的中部；所述仪器包包括系统主机和与其相连的高光谱测量仪主机、系统电源和显示屏，所述光纤探头(3)与所述高光谱测量仪主机相连；在所述第二支撑杆(2)上设置有圆形轨道(7)，在所述圆形轨道(7)上设置有测距传感器(8)，所述测距传感器(8)与驱动装置和所述系统主机相连。

【技术特征摘要】
1.一种野外高光谱快速测量系统，其特征在于：包括第一支撑杆(1)、第二支撑杆(2)、仪器包和光纤探头(3)；在所述光纤探头(3)外部套设有套管(4)，在所述套管(4)的外部活动连接有第一旋转轴(5)和第二旋转轴(6)，所述第一旋转轴(5)固定在所述第一支撑杆(1)的中部，所述第二旋转轴(6)固定在所述第二支撑杆(2)的中部；所述仪器包包括系统主机和与其相连的高光谱测量仪主机、系统电源和显示屏，所述光纤探头(3)与所述高光谱测量仪主机相连；在所述第二支撑杆(2)上设置有圆形轨道(7)，在所述圆形轨道(7)上设置有测距传感器(8)，所述测距传感器(8)与驱动装置和所述系统主机相连。2.根据权利要求1所述的野外高光谱快速测量系统，其特征在于：所述第一支撑杆(1)和所述第二支撑杆(2)为水平设置，在所述第一支撑杆(1)和所述第二支撑杆(2)的两端活动连接有调节支柱(9)，所述调节支柱(9)与所述第一支撑杆(1)或所述第二支撑杆(2)之间的角度为90°～180°，所述调节支柱(9)为伸缩杆结构。3.根据权利要求2所述的野外高光谱快速测量系统，其特征在于：所述第一支撑杆(1)设置在所述第二支撑杆(2)的上部，所述第一旋转轴(5)和所述第二旋转轴(6)能够绕所述套管(4)自由旋转，在所述套管(4)内还设置有线缆管(10)，在其中设置有线缆(11)，每个所述调节支柱(9)分别通过所述线缆(11)与所述系统主机连接，所述光纤探头(3)通过光纤(12)与所述高光谱测量仪主机相连。4.根据权利要求3所述的野外高光谱快速测量系统，其特征在于：所述第一支撑杆(1)和所述第二支撑杆(2)之间的距离为30mm，所述第一支撑杆(1)长为800mm，所述第二支撑杆(2)长为700mm，位于所述第二支撑杆(2)上的所述调节支柱(9)的高度调节范围为500-1000mm，所述第一支撑杆(1)上的所述调节支柱(9)的高度调节范围为530-1030mm。5.根据权利要求4所述的野外高光谱快速测量系统，其特征在于：在所述调...

【专利技术属性】
技术研发人员：付萍杰，杨可明，沈文超，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11