CN112460439A - 一种植被冠层光谱二向反射分布观测支架及方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种植被冠层光谱二向反射分布观测支架及方法，其中，所述植被冠层光谱二向反射分布观测支架包括：可调节收放幅度的三角形支架及第一视场图幅框；所述三角形支架的顶部中心和底部分别设置有一组可调节支撑高度的伸缩支撑杆和尖角结构；所述伸缩支撑杆由下至上依次设置有支撑调节刻度、固定卡扣和观测天顶角测距卷尺，所述伸缩支撑杆的***边界设置有与所述第一视场图幅框等边长的第二视场图幅框，所述第二视场图幅框由标示方位角刻度的若干等长连接杆首尾连接组成。各结构之间连接紧密，具有结构简单、轻便、便于携带的特点，并可适用野外现场观测，以及适用高程变化非平整地面。

Description

一种植被冠层光谱二向反射分布观测支架及方法
技术领域
本申请涉及遥感地面测试应用技术领域，具体而言，涉及一种植被冠层光谱二向反射分布观测支架及方法。
背景技术
遥感卫星，是用作外层空间遥感平台的人造卫星。用卫星作为平台的遥感技术称为卫星遥感。通常，遥感卫星可在轨道上运行数年。卫星轨道可根据需要来确定。遥感卫星能在规定的时间内覆盖整个地球或指定的任何区域，当沿地球同步轨道运行时，它能连续地对地球表面某指定地域进行遥感。
遥感卫星上的传感器已由单角度逐步发展为多角度，在定量遥感领域，为研究卫星多角度遥感理论，需要多角度地面验证反演算法的研究，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，需要地面多角度观测装置。
现有的地面多角度观测装置部件组成结构复杂、体积笨重、不易携带、不适用野外现场观测，也不能适用高程变化非平整地面。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种植被冠层光谱二向反射分布观测支架及方法，具有结构简单、轻便、便于携带的特点，并可适用高程变化非平整地面。
为了解决上述技术问题，本申请采用了如下技术方案：
在本申请第一方面中，提供了一种植被冠层光谱二向反射分布观测支架，包括:可调节收放幅度的三角形支架及第一视场图幅框；其中，
所述三角形支架的顶部中心和底部分别设置有一组可调节支撑高度的伸缩支撑杆和尖角结构；
所述伸缩支撑杆的由下至上依次设置有支撑调节刻度、固定卡扣和观测天顶角测距卷尺，所述伸缩支撑杆的***边界设置有与所述第一视场图幅框等边长的第二视场图幅框，所述第二视场图幅框由标示方位角刻度的若干等长连接杆首尾连接组成。
在一实施例中，所述连接杆首尾端设置有连接卡扣。
在一实施例中，所述第二视场图幅框为矩形结构。
在一实施例中，所述植被冠层光谱二向反射分布观测支架包括两个三角形支架，两个三角形支架分设于左右两侧。
在一实施例中，所述三角形支架与所述伸缩支撑杆通过螺栓固定连接。
在本申请第二方面中，提供了一种植被冠层光谱二向反射分布观测方法，基于如上任一项所述的植被冠层光谱二向反射分布观测支架实现，包括如下步骤：
对观测使用的几何参数进行标定，所述几何参数包括冠层二向反射分布的观测和入射方向之间的天顶角、辐射和入射方向之间的观测方位角；
定位识别分别位于太阳入射辐射方位主平面及与其垂直的垂直主平面的太阳辐射源及观测传感器天顶角、方位角；
分别进行包含冠层太阳辐射入射前向方位、逆向后向方位和垂直主平面不同位置的多角度辐射信号观测；
利用多角度观测支架获得植被冠层二向反射分布信息完整的辐射观测数据集。
在一实施例中，所述天顶角和观测方位角的数值分别由伸缩支撑杆顶端的观测天顶角测距卷尺和第二视场图幅框的方位定位刻度确定。
在一实施例中，所述第二视场图幅框的方位定位刻度为角度测距刻度。
在一实施例中，所述观测天顶角测距卷尺的方位定位刻度为角度测距刻度。
在一实施例中，所述植被冠层二向反射分布信息包括辐射入射及反射观测过程的天顶角和方位角。
相对于现有技术，本申请的技术方案至少具备如下优点：
本申请提供的植被冠层光谱二向反射分布观测支架，包括:可调节收放幅度的三角形支架及第一视场图幅框；所述三角形支架的顶部中心和底部分别设置有一组可调节支撑高度的伸缩支撑杆和尖角结构；所述伸缩支撑杆由下至上依次设置有支撑调节刻度、固定卡扣和观测天顶角测距卷尺，所述伸缩支撑杆的***边界设置有与所述第一视场图幅框等边长的第二视场图幅框，所述第二视场图幅框由标示方位角刻度的若干等长连接杆首尾连接组成。各结构之间连接紧密，具有结构简单、轻便、便于携带的特点，并可适用野外现场观测，以及适用高程变化非平整地面。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请一种实施例提供的一种植被冠层光谱二向反射分布观测支架的结构图；
图2为本申请一种实施例提供的一种植被冠层光谱二向反射分布观测方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
遥感技术能够大范围、实时地获取地物目标反射、辐射和后向散射信息(以下简称反射)，实现了对地物特性的高效认知，在国土、资源、测绘、气象和军事侦察等方面具有广阔的应用前景。随着对地观测遥感技术逐渐向定量化应用方向发展，地物反射特性成为地物识别、地质找矿、农作物病虫害监测、传感器研制等方面重要依据和基础数据，地物反射特性的定量化与精细化研究已得到国内外的广泛重视。理论分析和应用研究表明，地物反射特性具有二向性(Bidirectional Reflectance Distribution Function，BRDF)特点，即反射特性与太阳光入射方向(方位向和倾向)和测量方向(方位向和倾向)有关，因此，科学测量地物反射的二向特性，这对研究地物光谱方向性、多角度遥感及定量遥感具有重要意义。
太阳直射光经过大气的散射吸收和目标反射后演变为散射光；实现这一过程的模拟即是通过测量或计算目标背景在不同光照和观测条件下的散射福射分布，以便获得目标背景散射二向反射特性(BRDF)，再根据光谱图像，获得地面多角度反射率图像。
如图1所示，本实施例提供了一种植被冠层光谱二向反射分布观测支架，以解决现有的地面多角度观测装置部件组成结构复杂、体积笨重、不易携带、不适用野外现场观测，也不能适用高程变化非平整地面的问题。在其中一种实施例中，该植被冠层光谱二向反射分布观测支架包括：可调节收放幅度的三角形支架3及第一视场图幅框1；其中，
所述三角形支架3的顶部中心设置有一组可调节支撑高度的伸缩支撑杆2，该伸缩支撑杆2可沿垂直方向自由伸缩，所述三角形支架3的三个支撑脚的底部设置有尖角结构，用于提高三角形支架3的牢固性，此外由于三角形具有较高的稳定性，这样可使三角形支架3形成稳定的支撑架，使三角形支架3上的其他结构稳定安装。
此外，所述伸缩支撑杆2细长且可设置为黑色，避免自身反射光对作物光谱产生临近效应，避免测量时伸缩支撑杆2的阴影对待测目标的遮挡，能够快速完成观测任务。
在一实施例中，所述伸缩支撑杆2由下至上依次设置有支撑调节刻度、固定卡扣6和观测天顶角测距卷尺4，所述伸缩支撑杆2的***边界设置有与所述第一视场图幅框1等边长的第二视场图幅框，所述第二视场图幅框由标示方位角刻度的若干等长连接杆首尾连接组成。
本申请提供的植被冠层光谱二向反射分布观测支架，包括:可调节收放幅度的三角形支架3及第一视场图幅框1；所述三角形支架3的顶部中心和底部分别设置有一组可调节支撑高度的伸缩支撑杆2和尖角结构；所述伸缩支撑杆2由下至上依次设置有支撑调节刻度、固定卡扣6和观测天顶角测距卷尺4，所述伸缩支撑杆2的***边界设置有与所述第一视场图幅框1等边长的第二视场图幅框，所述第二视场图幅框由标示方位角刻度的若干等长连接杆首尾连接组成。各结构之间连接紧密，具有结构简单、轻便、便于携带的特点，并可适用野外现场观测，以及适用高程变化非平整地面。
在一实施例中，所述支撑调节刻度和观测天顶角测距卷尺4可精确至毫米单位；所述第一视场图幅框1和第二视场图幅框皆由若干根图幅框连接杆和连接杆卡扣5组成，单根图幅框连接杆的长度大约为100厘米，各根图幅框连接杆通过所述连接杆卡扣5可拆卸拼接，以便拆卸携带，且拼接后图幅框连接杆的长度大约为200厘米。
在一实施例中，所述伸缩支撑杆2还包括周向限位的升降主体和与驱动电机连接的驱动螺杆，驱动螺杆与升降主体通过螺纹连接，从而由驱动电机带动驱动螺杆旋转，驱动螺杆通过螺纹驱动升降主体沿垂直方向自由升降。进一步优选的，驱动电机连接控制装置，通过控制装置实现伸缩支撑杆2的手动和自动两种升降方式，通过伸缩支撑杆2实现对第二视场图幅框的高度的调节，以保持待测物体与光源处于等同高度，获得相同的光照条件。
优选的，所述三角形支架3的底部可设置万向轮，以便于装置的自由移动。
在一实施例中，所述第一视场图幅框1和第二视场图幅框皆为铝制的矩形结构，结构稳定且轻巧，便于携带。
在一实施例中，所述植被冠层光谱二向反射分布观测支架包括两个三角形支架3，两个三角形支架3分设于左右两侧，且两个三角形支架3在同一水平面上，以保证第二视场图幅框的平衡。
在一实施例中，所述三角形支架3与所述伸缩支撑杆2通过螺栓固定连接。这样使植被冠层光谱二向反射分布观测支架能够快速的完成拆装，便于长途运输，地表形态适应能力强，便于野外遥感观测及测量位置变更。
如图2所示，在本申请第二方面中，提供了一种植被冠层光谱二向反射分布观测方法，该方法基于所述植被冠层光谱二向反射分布观测支架实现，包括如下步骤：
S11、对观测使用的几何参数进行标定，所述几何参数包括植被冠层二向反射分布的观测和入射方向之间的天顶角、辐射和入射方向之间的观测方位角；
在本步骤中，可通过测量仪器自动对观测使用的几何参数进行标定。其中，所述观测和入射方向之间的天顶角是指光线入射方向与天顶方向的夹角；该方位角又称地平经度，是在平面上量度物体之间的角度差的方法之一，是从某点的指北方向线起，依顺时针方向到目标方向线之间的水平夹角。
S12、定位识别分别位于太阳入射辐射方位主平面及与其垂直的垂直主平面的太阳辐射源及观测传感器天顶角、方位角；
本步骤在对观测使用的几何参数进行标定之后，对分别位于太阳入射辐射方位主平面及与其垂直的垂直主平面的太阳辐射源及观测传感器天顶角、方位角进行定位识别。
S13、分别进行包含冠层太阳辐射入射前向方位、逆向后向方位和垂直主平面不同位置的多角度辐射信号观测；
S14、利用多角度观测支架获得植被冠层二向反射分布信息完整的辐射观测数据集。
本实施例通过多角度观测支架包含冠层太阳辐射入射前向方位、逆向后向方位和垂直主平面不同位置的多角度辐射信号进行观测，获取植被冠层二向反射多个方向的分布信息，生成完整的辐射观测数据集，以提高实验效率和准确性。
便捷式冠层测定***能够对冠层进行测定，从而实现对研究卫星多角度遥感理论进行地面验证反演算法的研究。
本申请提供的植被冠层光谱二向反射分布观测支架解决对地物二向反射，反射率及透过率等地表观测进行全方位多角度观测设备的快速获取数据、便于携带，快速组装搭载传感器探头等技术问题，实现了自动化，大大节约了人力物力，提高了实验效率和准确性。
在一实施例中，所述天顶角和观测方位角的数值分别由伸缩支撑杆2顶端的观测天顶角测距卷尺4和第二视场图幅框的方位定位刻度确定。
在一实施例中，所述第二视场图幅框的方位定位刻度为角度测距刻度，所述观测天顶角测距卷尺4的方位定位刻度也为角度测距刻度。
在一实施例中，所述植被冠层二向反射分布信息包括辐射入射及反射观测过程的天顶角和方位角。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种植被冠层光谱二向反射分布观测支架，其特征在于，包括:可调节收放幅度的三角形支架及第一视场图幅框；其中，
所述三角形支架的顶部中心和底部分别设置有一组可调节支撑高度的伸缩支撑杆和尖角结构；
所述伸缩支撑杆由下至上依次设置有支撑调节刻度、固定卡扣和观测天顶角测距卷尺，所述伸缩支撑杆的***边界设置有与所述第一视场图幅框等边长的第二视场图幅框，所述第二视场图幅框由标示方位角刻度的若干等长连接杆首尾连接组成。
2.根据权利要求1所述的植被冠层光谱二向反射分布观测支架，其特征在于，所述连接杆首尾端设置有连接卡扣。
3.根据权利要求1所述的植被冠层光谱二向反射分布观测支架，其特征在于，所述第二视场图幅框为矩形结构。
4.根据权利要求1所述的植被冠层光谱二向反射分布观测支架，其特征在于，包括两个三角形支架，两个三角形支架分设于左右两侧。
5.根据权利要求1所述的植被冠层光谱二向反射分布观测支架，其特征在于，所述三角形支架与所述伸缩支撑杆通过螺栓固定连接。
6.一种植被冠层光谱二向反射分布观测方法，其特征在于，基于如权利要求1-5任一项所述的植被冠层光谱二向反射分布观测支架实现，包括如下步骤：
对观测使用的几何参数进行标定，所述几何参数包括冠层二向反射分布的观测和入射方向之间的天顶角、辐射和入射方向之间的观测方位角；
定位识别分别位于太阳入射辐射方位主平面及与其垂直的垂直主平面的太阳辐射源及观测传感器天顶角、方位角；
分别进行包含冠层太阳辐射入射前向方位、逆向后向方位和垂直主平面不同位置的多角度辐射信号观测；
利用多角度观测支架获得植被冠层二向反射分布信息完整的辐射观测数据集。
7.根据权利要求6所述的植被冠层光谱二向反射分布观测方法，其特征在于，所述天顶角和观测方位角的数值分别由伸缩支撑杆顶端的观测天顶角测距卷尺和第二视场图幅框的方位定位刻度确定。
8.根据权利要求7所述的植被冠层光谱二向反射分布观测方法，其特征在于，所述第二视场图幅框的方位定位刻度为角度测距刻度。
9.根据权利要求7所述的植被冠层光谱二向反射分布观测方法，其特征在于，所述观测天顶角测距卷尺的方位定位刻度为角度测距刻度。
10.根据权利要求6所述的植被冠层光谱二向反射分布观测方法，其特征在于，所述植被冠层二向反射分布信息包括辐射入射及反射观测过程的天顶角和方位角。
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