遥感多角度地面观测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种遥感多角度地面观测装置，它包括驱动车、安装在驱动车上的通过电机驱动的高低可调节的支撑组件、安装在支撑组件上的方位角旋转基座、安装在方位角旋转基座旋转端的弧形导轨和安装在弧形导轨上的仪器小车。所述支撑组件的下部与三轮车基座相连；有一个横杆一端与支架组件中可滑动的支撑杆相连，另一端与控制方位角的旋转基座相连，旋转基座下部实现弧形导轨方位角控制的旋转端与所述弧形导轨一端相连；所述弧形导轨上安装搭载多种仪器的小车平台。本发明专利技术可以解决对地物二向反射及多角度红外温度、发射率进行全方位多角度观测设备的快速获取数据、轻便宜携带无需现场组装和观测平台同时搭载多个传感器器技术问题。

【技术实现步骤摘要】
遥感多角度地面观测装置
本专利技术涉及地理，遥感观测相关实验器材领域，具体来说，是涉及到对地物二向反射(BRDF)及多角度红外温度、发射率进行观测的实验装置，特别是一种多角度全自动观测 装直。
技术介绍
尽管定量遥感已经有了几十年的发展史，尤其是近年来升空的很多卫星，为遥感反演提供了大量的可用数据，但是可用的地面实测BRDF (二向反射分布函数)多角度数据却不多，不能满足反射率模型机理研究和植被结构参数反演的需要。有些多角度数据，由于没有在公开场合发表，因此实际可用的实测数据更是少之又少。早期的多角度观测完全由实验人员手持光谱仪进行，不仅操作繁琐，过程复杂，而且操作时间比较长，很难获得较为准确的实验数据。之后，陆续出现了一些观测设备，能够在一定程度上实现自动观测，减轻人员劳动强度。从目前已出现的多角度观测装置的规格尺寸上来看，可分为小型、中型何大型三类:小型设备的测量半径在Im以内，适合做小型地物的观测；中型在I~3m之间，可以满足中小型地物(如小麦，玉米，草等)的观测需要；大型则是在3m以上，可以观测树木冠层的BRDF，但往往大型设备比较笨重，不易携带。BRDF的观测主要有两种观测方式，一种是常规方式:即入射光源和地面目标位置保持恒定，多角度观测架通过移动传感器来完成对半球空间相对完整观测。另一种是非常常规模式:即传感器位置不变，观测方向在半球空间变化，此种观测模式需要地物比较均O目前已有的观测平台如下:I)美国JPL实验室研制的PARABOLA便携式地表及大气各向异性测量装置，此装置原理是传感器绕固定中心进行半球扫面，对于不同角度观测的不是地面相同区域，所以要求地面比较均一。2)1994年瑞士苏黎世大学遥感实验室研制的FIGOS装置，采用360度圆形方位轨道，及半圆形的天顶弧架构，传感器在天顶弧上运动，天顶弧能绕圆形轨道转动，从而能够较快地进行自动测量，但是主平面方向的测量会受到天顶弧阴影的影响。且只能测量较为矮小的植被，测量高度也是固定的。3) 2006年加拿大莱斯布里奇大学开发了一款低成本的小型多角度观测平台ULGS，天顶轨道可在方位圆轨道上作360度旋转，同时天顶弧轨道上搭载有光谱仪，光谱仪可在天顶弧上-60°~60°范围内运动。该观测平台纯手动操作，且主要用于室内观测。4) 2007年比利时鲁汉大学演示了一款新的观测仪器CLabSpeG (CompactLaboratory Spectro-Goniometer)，其主要针对直径为1.25m的半球球心样本进行观测，相比于莱斯布里奇大学设计的小型多角度观测平台，这套装置实现了自动采集数据和远程控制的功能。但获取整个半球的BRDF数据需要花费约两个半小时，无法适应野外观测(因太阳光照在两个半小时内会发生巨大变化)。5) 2008年中国科学院安徽光学紧密机械研究所设计了一款天顶弧和方位圆轨道均为2m的中兴多角度观测系统，由于采用了铝合金材料，使得整个仪器重量大为减轻，方便运输和携带。6) 2010年北京师范大学设计了一款便携式自动多角度观测装置MAOS (Mult1-Angle Observation System),该装置结构简单，由三脚架、控制高度的主杆和安装传感器的横杆组成，通过计算机软件控制能够实现自动观测。对于多角度自动观测装置的研制重点是要解决以下几个问题:首先是多角度快速获取数据的问题，之前有众多大学或实验室研制出了不同类型的装置，如加拿大Lethbridge大学专利技术的多角度观测装置ULGS-2.5，北京农业智能设备装置技术研究中心设计的移动多角度观测平台，上述装置虽然能够进行全方位多角度观测，但是由于观测角度需要人工调节，花费时间较长，在此期间太阳高度角会发生明显变化，故观测数据不够精确。其次是便携问题，现有的观测装置几乎都不便携，体积过大，质量过重，甚至有的设备需要到现场进行组装，无法灵活应对各种天气状况。第三是观测平台载重问题，有的观测平台只能安置单一的传感器设备，无法同时搭载多个传感器。因此需要设计一种便携，灵活稳定的新型多角度观测装置，以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种遥感多角度地面观测装置，以解决对地物二向反射，多角度红外温度及发射率进行全方位多角度观测设备的快速获取数据、轻便宜携带无需现场组装和观测平台同时搭载多个传感器器技术问题。为了实现上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案如下:一种遥感多角度地面观测装置，它包括驱动车、安装在驱动车上的通过电机驱动的高低可调节的支撑组件、安装在支撑组件上的方位角旋转基座、安装在方位角旋转基座旋转端的弧形导轨和安装在弧形导轨上的仪器小车；所述支撑组件的下部与车基座相连；有一个横杆一端与支架组件中可滑动的支撑杆相连，另一端与控制方位角的旋转基座相连，旋转基座下部实现弧形导轨方位角控制的旋转端与所述弧形导轨一端相连，旋转基座的旋转轴通过皮带或齿轮传动装置与电机连接；所述弧形导轨在圆弧上具有均匀的齿轮，仪器小车通过齿轮与弧形导轨卡在一起，仪器小车的轮轴再通过链条与控制仪器小车在弧形导轨上滑动的步进电动机相连；所述弧形导轨上标有天顶角刻度；所述仪器小车上安装有遥感探头、激光指示器和摄像头。所述弧形导轨的半径和圆弧长度按观测角度的范围定，仪器小车在弧形导轨上的运动步长为1°。所述方位角旋转基座下方有一固定的观测仪器。支撑组件主要包括基座、主支撑杆及横杆部分；其中基座通过固定架与驱动小车相连，主支撑杆通过销轴与基座连接，主支撑杆中部又通过电动推杆与基座连接；在基座侧面还通过万向节及支撑杆与主支撑杆相连；所述主支撑杆由两块竖直槽钢及槽钢中间的齿条和齿条固定块组成，齿条和齿条固定块胶合在一起，在槽钢中上部，安有一固定的齿轮，齿轮与两槽钢中间的齿条咬合在一起，齿轮通过电动机带动。所述支撑杆上设有高度调剂开关。本专利技术具有如下优点:操作方便、易于携带、应用灵活、适应性强；通过支架杆高度的调节，可以观测不同高度的冠层，其观测范围达3，45米，既能保证低矮冠层测量的准确性，又能适应高观测植被的观测；仪器小车能够同时携带多种仪器，实现光谱、温度及图像数据的同时观测，增加数据一致性和准确性，提高观测效率；通过事先制定的观测任务，能够通过计算机软件自动控制仪器进行观测，可获取目标地物多方位角、多天顶角的数据，且任务编制灵活，能够在主平面加密测量点，而其他平面减少测量点；仪器小车在导轨上及导轨在方位角上运行快(导轨转动一周时间为I分19秒，小车从0°到90°时间为I分钟)而稳定，且小车能够同时在方位角和天顶角方向运行，能够快速完成观测任务；整个观测流程都能够实现自动化，大大节约了人力物力，提高实验效率和准确性。【附图说明】图1是本专利技术整体结构示意图；图2是图1中的支架组件示意图；图3是图1中的旋转基座、圆弧导轨和仪器小车部分示意图；图4是是图1中仪器小车的示意图；图5是实际观测的二项反射因子图；图6是半球空间反射率因子分布图。图中编号:1_三轮驱动小车，2-支架组件，3-旋转基座，4-带刻度1/4圆弧导轨，5-仪器小车，6-电动推杆，7-支撑块，8-固定架，9-销轴，10-侧面支撑轴，11-万向节零件，12-压块，13-齿轮，14-行星齿轮箱，15-齿条，16-槽钢，17-齿条固定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种遥感多角度地面观测装置，其特征在于，它包括驱动车、安装在驱动车上的通过电机驱动的高低可调节的支撑组件、安装在支撑组件上的方位角旋转基座、安装在方位角旋转基座旋转端的弧形导轨和安装在弧形导轨上的仪器小车；所述支撑组件的下部与驱动车基座相连；有一个横杆一端与支架组件中可滑动的支撑杆相连，另一端与控制方位角的旋转基座相连，旋转基座下部实现弧形导轨方位角控制的旋转端与所述弧形导轨一端相连，旋转基座的旋转轴通过皮带或齿轮传动装置与电机连接；所述弧形导轨在圆弧上具有均匀的齿轮，仪器小车通过齿轮与弧形导轨卡在一起，仪器小车的轮轴再通过链条与控制仪器小车在弧形导轨上滑动的步进电动机相连；所述弧形导轨上标有天顶角刻度。

【技术特征摘要】
1.一种遥感多角度地面观测装置，其特征在于，它包括驱动车、安装在驱动车上的通过电机驱动的高低可调节的支撑组件、安装在支撑组件上的方位角旋转基座、安装在方位角旋转基座旋转端的弧形导轨和安装在弧形导轨上的仪器小车；所述支撑组件的下部与驱动车基座相连；有一个横杆一端与支架组件中可滑动的支撑杆相连，另一端与控制方位角的旋转基座相连，旋转基座下部实现弧形导轨方位角控制的旋转端与所述弧形导轨一端相连，旋转基座的旋转轴通过皮带或齿轮传动装置与电机连接；所述弧形导轨在圆弧上具有均匀的齿轮，仪器小车通过齿轮与弧形导轨卡在一起，仪器小车的轮轴再通过链条与控制仪器小车在弧形导轨上滑动的步进电动机相连；所述弧形导轨上标有天顶角刻度。2.根据权利要求1所述的一种遥感多角度地面观测装置，其特征在于，所述弧形导轨的半径和圆弧长度按观测角度的范围定，仪器小车在弧形导轨上的...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆西晗，阎广建，闫凯，漆建波，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：