CN102944304A - 一种水面上光谱测量的多角度观测支架 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水面上光谱测量的多角度观测支架。本发明包括水平主杆、水平副杆、刻度圆盘、指针、探头固定杆、光纤探头枪式手柄。水平主杆的一端与水平副杆的一端活动连接，且水平主杆和水平副杆的该连接端的夹角可灵活调整；刻度圆盘的中心活动连接在水平主杆和水平副杆的连接端，整个刻度圆盘可水平转动，且中心连接处固定有一根垂直向上的指针；水平副杆的另一端与探头固定杆活动连接，光纤探头枪式手柄通过可旋螺钉与探头固定杆活动连接。且水平副杆长度为30公分，水平主杆长度可伸缩调节。本发明光纤探头枪式手柄可通过探头固定杆进行向上或向的灵活调整，探头固定杆能够垂向360o旋转，且支架结构简单、使用方便。

Description

一种水面上光谱测量的多角度观测支架
技术领域
本发明属于地球、空间及海洋工程技术领域，涉及一种观测支架，尤其是一种水面上光谱测量的多角度观测支架。 
背景技术
水色遥感的应用经验表明，影响水色反演精度的因素除大气校正外，另一个主要原因是对各水体的光谱特征不够了解，缺乏针对性的反演算法，特别是近岸及内陆成份复杂的二类水体。要了解水体的光谱特征，必须进行精确的现场光谱特性测量。水体光谱特性的精确测量是水色遥感的基础。 
水体光谱的现场测量从方法上可分为两类：剖面测量法和水面之上测量法。剖面法对于浅海和较浑浊水域的误差较大，对于我国水色遥感研究者而言，目前较为有效的方法是水面之上测量法（唐军武等，2004）。水面之上测量法（Above-water method）是采用便携式光谱仪（如专门用于水体光谱测量的ASD FieldSpec Dual VNIR），在经过严格的定标前提下，通过合理安排观测几何和设置测量积分时间，对水面反射辐亮度、天空光辐亮度、标准板反射辐亮度和/或下行辐照度进行测量。 
水面之上光谱测量方法受观测几何、太阳反射、天空光反射等影响较大，消除周围环境影响的方法主要有两步：一是在测量时采用严格设计的几何观测方法来尽可能避免太阳耀光等影响；二是在数据处理中采用多种修正方法来消除残余太阳耀光、天空光反射成分以及云和周围建筑物的影响。 
为避开太阳直射反射和观测平台阴影对水体表面光场的破坏，光谱仪在现场的观测几何按以下方式设定：仪器观测平面与太阳入射平面的夹角90°≤φ v ≤135°（背向太阳方向）；仪器与海面法线方向的夹角30°≤θ v ≤45°，仪器视场角≤20°。这样可避免绝大部分的太阳直射反射，如果测量在船上进行，则可以减少船体阴影和波浪的影响。 
目前，水面之上光谱测量方法在测量光谱时，所采用的观测支架大多只是一根水平杆,其一端安装光谱仪光纤探头的枪式手柄，无法达到快速、精确地实现上述观测几何的要求。 
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种水面上光谱测量的多角度观测支架，该观测支架结构简单、使用方便。 
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下： 
本发明包括水平主杆、水平副杆、刻度圆盘、指针、探头固定杆、光纤探头枪式手柄。
水平主杆的一端与水平副杆的一端活动连接，且水平主杆和水平副杆的该连接端的夹角可灵活调整；刻度圆盘的中心活动连接在水平主杆和水平副杆的连接端，整个刻度圆盘可水平转动，且中心连接处固定有一根垂直向上的指针；水平副杆的另一端与探头固定杆活动连接，光纤探头枪式手柄通过可旋螺钉与探头固定杆活动连接。 
所述的水平副杆长度为30公分，水平主杆的另一端悬空，且水平主杆长度可伸缩调节。 
所述的光纤探头枪式手柄可通过探头固定杆进行向上或向的灵活调整；同时，探头固定杆与光纤探头枪式手柄的角度也可灵活调整为光谱观测几何角度。 
所述的探头固定杆能够垂向360o旋转； 
所述的水平主杆（1）、水平副杆（2）、探头固定杆（5）均采用强度高但抗蚀性强、轻度高的铝合金材料制作而成。
本发明有益效果如下： 
本发明可以根据观测平台的位置，调节水平主杆的长度，从而避免观测平台自身阴影与反射对水面光场的影响；同时根据刻度圆盘上标有圆周角度，中心固定指针用以显示太阳入射方向，刻度圆盘用于指示进行水平副杆与水平主杆夹角的调整，以达到光谱观测几何所要求的理想观测方位角（如与太阳入射方位成135o夹角）；水平副杆活动连接能够垂向360o旋转的探头固定杆，光纤探头枪式手柄又活动连接于探头固定杆，从而可以灵活调整光纤探头与水面法线方向的夹角，以实现光谱观测几何所要求的理想观测天顶角（如与水面法线夹角成40o）；水平副杆活动连接能够垂向360o旋转的探头固定杆，从而可以灵活调整光纤探头枪式手柄的观测朝向，以实现在水面反射测量（探头朝下）和天空散射测量（探头朝上）之间的快速转换，减少时间间隔。
附图说明
图1是本发明的结构示意图； 
图中，水平主杆1、水平副杆2、刻度圆盘3、指针4、探头固定杆5、光纤探头枪式手柄6。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 
如图1所示，一种水面上光谱测量的多角度观测支架，包括水平主杆1、水平副杆2、刻度圆盘3、指针4、探头固定杆5、光纤探头枪式手柄6。 
水平主杆1的一端与水平副杆2的一端活动连接，且水平主杆1和水平副杆2的该连接端的夹角可灵活调整；刻度圆盘3的中心活动连接在水平主杆1和水平副杆2的连接端，整个刻度圆盘3可水平转动，且中心连接处固定有一根垂直向上的指针4；水平副杆2的另一端与探头固定杆5活动连接，光纤探头枪式手柄6通过可旋螺钉与探头固定杆5活动连接。 
所述的水平副杆2长度为30公分，水平主杆1的另一端悬空，且水平主杆1长度可伸缩调节。 
所述的光纤探头枪式手柄6可通过探头固定杆5进行向上或向的灵活调整；同时，探头固定杆5与光纤探头枪式手柄6的角度也可灵活调整为光谱观测几何角度。 
所述的探头固定杆5能够垂向360o旋转； 
本发明工作过程如下：
1）根据观测平台的位置，通过接头来调节水平主杆1至合适的长度，从而来避免观测平台自身阴影与反射对水面光场的影响；
2）选择背向太阳方向的观测水域，根据太阳照射在刻度圆盘3中心指针4上留下的指针阴影来判断太阳入射方向，利用刻度圆盘3的角度指示，调整水平副杆2与水平主杆1的夹角，即仪器观测平面与太阳入射平面的夹角φ v ，以达到光谱观测几何所要求的理想观测方位角，例如135°、90°等。
3）在光纤探头枪式手柄6上安装FieldSpec Dual VNIR光谱仪的光纤，调整光纤探头枪式手柄6与探头固定杆5的角度，即光纤探头与水面法线方向的夹角θ v ，以实现光谱观测几何所要求的理想观测天顶角，例如40°、20°等。 
4）根据现场测定光谱的顺序，旋转探头固定杆5，从而灵活调整光纤探头的观测朝向，以实现在水面反射测量（探头朝下）和天空散射测量（探头朝上）之间的快速转换，减少测量各部分辐亮度的时间间隔。 
本发明可以根据观测平台的位置，调节水平主杆的长度，从而避免观测平台自身阴影与反射对水面光场的影响；刻度圆盘上标有圆周角度，中心固定指针用以显示太阳入射方向，刻度圆盘用于指示进行水平副杆与水平主杆夹角的调整，以达到光谱观测几何所要求的理想观测方位角（如与太阳入射方位成135o夹角）；水平副杆活动连接能够垂向360o旋转的探头固定杆，光纤探头枪式手柄又活动连接于探头固定杆，从而可以灵活调整光纤探头与水面法线方向的夹角，以实现光谱观测几何所要求的理想观测天顶角（如与水面法线夹角成40o）；水平副杆活动连接能够垂向360o旋转的探头固定杆，从而可以灵活调整光纤探头枪式手柄的观测朝向，以实现在水面反射测量（探头朝下）和天空散射测量（探头朝上）之间的快速转换，减少时间间隔。 
最后，本发明不限于以上具体实施方式，还可有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。 

Claims (1)

1.一种水面上光谱测量的多角度观测支架，包括水平主杆（1）、水平副杆（2）、刻度圆盘（3）、指针（4）、探头固定杆（5）、光纤探头枪式手柄（6）；其特征在于：
水平主杆（1）的一端与水平副杆（2）的一端活动连接，且水平主杆（1）和水平副杆（2）的该连接端的夹角可灵活调整；刻度圆盘（3）的中心活动连接在水平主杆（1）和水平副杆（2）的连接端，整个刻度圆盘（3）可水平转动，且中心连接处固定有一根垂直向上的指针（4）；水平副杆（2）的另一端与探头固定杆（5）活动连接，光纤探头枪式手柄（6）通过可旋螺钉与探头固定杆（5）活动连接；
所述的水平副杆（2）长度为30公分，水平主杆（1）的另一端悬空，且水平主杆（1）长度可伸缩调节；
所述的光纤探头枪式手柄（6）可通过探头固定杆（5）进行向上或向的灵活调整；同时，探头固定杆（5）与光纤探头枪式手柄（6）的角度也可灵活调整为光谱观测几何角度；
所述的探头固定杆（5）能够垂向360o旋转；
所述的水平主杆（1）、水平副杆（2）、探头固定杆（5）均采用强度高但抗蚀性强、轻度高的铝合金材料制作而成。
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