CN105466558B - 植被冠层光合有效辐射吸收比和地表反照率观测系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种植被冠层光合有效辐射吸收比和地表反照率观测系统和方法，观测系统由冠层外观测节点装置、冠层上观测节点装置和冠层下观测节点装置组成；冠层外观测节点装置安装在冠层外的空地上或者冠层上的支架上；冠层上观测节点装置安装在移动观测平台上；冠层下观测节点装置安装在近地面的小支架上。观测方法为用支架固定朝上观测的一个多通道辐射测量装置；在移动观测平台上固定一个朝下观测的多通道辐射测量装置；在植被冠层下方距离地面5‑10cm的位置，用支架固定朝上观测和朝下观测两个多通道辐射测量装置。如此可以最大限度的实现同一区域不同空间分辨率植被光合有效辐射吸收比和地表反照率的观测，弥补传统方法无法观测的缺憾。
Description
技术领域
本发明属于地理遥感观测技术领域，具体涉及一种植被冠层光合有效辐射吸收比和地表反照率的观测系统和方法。
背景技术
植被吸收光合有效辐射占到达植被冠层顶部的光合有效辐射的比例称之为光合有效辐射吸收比(Fraction of Absorbed Photosynthetically Active Radiation,FPAR)。FPAR是光能利用率模型反演总第一性生产力(Gross Primary Productivity,GPP)的重要输入参数，FPAR也可作为植被覆盖及变化的指标。常见的FPAR反演方法是利用归一化植被指数NDVI和MODIS增强植被指数(Enhanced Vegetation Index,EVI)获取。在一定范围内，FPAR与NDVI之间存在线性关系。
在定量遥感研究工作中经常需要测量植被冠层的光合有效辐射吸收比和地表反照率。由于地表情况复杂多变，经常需要获取实验范围内多尺度的地表参数观测值，以达到与不同分辨率遥感数据匹配、研究尺度效应的目的。另外现有的光合有效辐射吸收比的观测方法均通过手持设备实现，不能实时、自动以及连续观测，因此不能得到FPAR的日变化、季变化的数据等，为FPAR的验证和精度评价带来一定的局限性。
传统的地面观测以单点观测为主，以光合有效辐射吸收比(FPAR)和地表反照率(ALBEDO)观测为例，在野外观测中往往把仪器安装在高塔上来实现一定视场范围的地面观测。光合有效辐射吸收比的测量一般是在冠层上和近地面分别安装上下两个光量子传感器，分别测量冠层上和冠层下的光合有效辐射。
比如专利申请书CN201510010074.8公开了一种植被冠层光合有效辐射吸收比的观测系统，其特征在于，包括距离植被冠层顶部第一设定距离，且位于植被冠层上方的第一光合有效辐射采集单元；距离地面第二设定距离的第二光合有效辐射采集单元；接收所述第一光合有效辐射采集单元、第二光合有效辐射采集单元采集数据的数据采集器；所述第一光合有效辐射采集单元用于采集植被冠层反射的第一光合有效辐射以及植被冠层接收到的第二光合有效辐射；所述第二光合有效辐射采集单元用于采集土壤背景反射的第三光合有效辐射以及土壤背景接收到的第四光合有效辐射；所述数据采集器根据接收的数据计算得到光合有效辐射吸收比例。该技术方案采用的地表反照率观测也类似的是将日射辐射计或反照率表安装在冠层上一定高度，实现一定视场范围内的地面观测。这种观测方法可以很好的实现野外长期观测的目标。
又如中国专利CN102103079A公开了一种地表反照率反演方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：通过观测卫星的遥感数据上的每个像元获取多角度的地表二向反射率数据；
S2：根据所述遥感数据中每个像元的地表类型，从先验波谱知识库选择对应的组份波谱数据，所述先验波谱知识库为存储地表类型和对应的组份波谱数据的数据库，所述组份波谱数据为连续的；
S3：针对不同传感器的波段设置，将所述组份波谱数据积分到对应波段；
S4：从所述遥感数据中读取观测几何数据，所述观测几何数据包括：太阳天顶角、观测天顶角和太阳与卫星的相对方位角；
S5：根据所述多角度的地表二向反射率数据与经过积分处理后的组份波谱数据以及所述观测几何数据代入线性方程，构建线性方程组，所述线性方程中包括核系数和核函数；
S6：通过最小二乘法解得所述线性方程组的核系数，根据所述线性方程的核系数和核函数，计算黑半球波谱反照率、白半球波谱反照率、以及真实地表波谱反照率；
S7：根据所述线性方程的核系数和核函数、及总下行辐射量的波谱分布，计算任意波段范围内的黑半球宽波段反照率、白半球宽波段反照率、以及真实宽波段反照率。该技术方案解决了测信息量不足，传统算法中窄波段向宽波段转化误差很大，以及遥感数据利用率低的问题。
但是对于异质性较大的区域，以上方案中的观测方式均不能很好的刻画地表的空间变化特征，尤其在地表参数尺度效应研究中，不能获得多尺度地表观测参数，与不同空间分辨率的遥感观测数据匹配，进行尺度效应和尺度转换方法研究。
另一方面，在还没有观测塔的研究区，尤其是地形较为复杂的山区林区，传统的观测方法很难获得冠层上的观测数据，尤其是冠层上的上行辐射数据。
发明内容
为克服现有技术中存在的异质性较大的区域不能很好的刻画地表的空间变化特征，尤其在地表参数尺度效应研究中，不能获得多尺度地表观测参数，与不同空间分辨率的遥感观测数据匹配，从而进行尺度效应和尺度转换方法研究的问题，本发明提供了一种植被冠层光合有效辐射吸收比和地表反照率的观测系统和方法。
本发明采用的技术方案为：一种植被冠层光合有效辐射吸收比和地表反照率观测系统，其创新点在于：所述观测系统包括冠层外观测节点装置、冠层上观测节点装置和冠层下观测节点装置；所述冠层外观测节点装置安装在冠层外的空地上或者冠层上的支架或高塔上，实现向上观测和接收下行辐射；所述冠层上观测节点装置安装在移动观测平台上，实现观测高度根据观测平台高度变化可调、向下观测和接收冠层的上行辐射；所述冠层下观测节点装置安装在近地面的小支架上，具有向上观测、向下观测两个多通道辐射测量装置，分别接收透过冠层的下行辐射和地面反射的上行辐射。
在此基础上，所述冠层下观测节点装置由向上观测和向下观测的两个多通道辐射测量装置组成。
在此基础上，所述冠层外观测节点装置由一个向上观测的多通道辐射测量装置组成，实现用于接收冠层外下行辐射。
在此基础上，所述冠层上观测节点装置由一个向下观测的多通道辐射测量装置和移动观测平台组成，实现用于接收冠层上的上行辐射；所述多通道辐射测量装置用螺丝固定在移动观测平台上。
在此基础上，所述向上观测和向下观测的多通道辐射测量装置上均设置有一个可见光宽波段光强传感器和四个窄波段光强传感器，所述一个可见光宽波段光强传感器和四个窄波段光强传感器依次排列在多通道辐射测量装置上。
在此基础上，所述向上观测和向下观测的多通道辐射测量装置内均还设置有数据收集和存储模块，该数据收集和存储模块包括数据存储的数据存储单元、记录数据采集时间的时钟单元、用于记录观测位置的磁传感器、野外供电的电池单元和采集控制的核心芯片，所述的数据存储单元、时钟单元、磁传感器和电池单元均与核心芯片连接，由核心芯片控制。
在此基础上，所述多通道辐射测量装置上设置的光强传感器和四个窄波段光强传感器的有效观测视场角均为170度。
在此基础上，所述可见光宽波段光强传感器的波谱响应范围为400～700nm；所述四个窄波段光强传感器的波谱响应范围分别为645±50nm，858.5±35nm，469±20nm，555±20nm。
在此基础上，所述移动观测平台由四旋翼无人小飞机机翼、机身、搭载平台和遥控装置组成；该四旋翼无人小飞机机翼设置有若干个，均匀固定在机身上，该机身下方固定设置搭载平台，所述多通道辐射测量装置用螺丝固定在搭载平台上，该搭载平台为两轴自稳平台，实现自动保持平衡；所述遥控装置控制飞行高度和位置，实现远程遥控。
本发明的另一个目的是提供一种利用植被冠层光合有效辐射吸收比和地表反照率观测系统的观测方法，其创新点在于：具体步骤如下：
S1：冠层上和冠层外的都用单点代表不同空间分辨率的观测值，首先在冠层上或冠层外布置一套外观测节点装置，冠层外观测节点装置向上观测，接收冠层外下行辐射，实现冠层上下行辐射的观测值；其中观测值记为L1,i。其中i＝1,…,N，代表N个观测波段。在本发明中N优选为5。
S2：在移动观测平台上固定一个朝下观测的多通道辐射测量装置，随着移动平台高度和位置的变化，多通道辐射测量装置获得代表不同空间分辨率、不同冠层目标的冠层上上行辐射分量，记为L2,i。
S3.采用均匀采样或随机采样的方式在冠层下布置多套冠层下观测节点装置，每套冠层下观测节点装置包括向上观测和向下观测的两个多通道辐射测量装置；测量并记录冠层下各个波段透过冠层的下行辐射L3,i和上行辐射L4,i。
S4.用遥控装置控制移动观测平台观测位置和高度，进行不同高度的观测；
S5.根据观测平台观测高度和位置计算有效观测范围，相应的将冠层下观测节点数据聚合到有效观测范围，取各个节点的观测平均值L’作为与冠层上观测节点对应有效观测范围内的冠层下观测值；
S6.利用公式计算不同空间分辨率的光合有效辐射吸收比和地表反照率；计算公式如下：
FPAR＝(L1,400-700-L2,400-700-L’3,400-700+L’4,400-700)/L1,400-700
其中，L’的数值计算如下：由于冠层内的观测值(L3，L4)在各个观测点的值是不一样的，所以需要先把各个波段向上观测的值和向下观测的值分别取平均得到L’，然后参与到最后的计算中。
ALBEDOi＝L2,i/L1,i。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明提供的多尺度植被冠层光合有效辐射吸收比和地表反照率观测系统，与现有的观测系统和方法相比，可以最大限度的实现同一区域不同空间分辨率植被光合有效辐射吸收比和地表反照率的观测，尤其可以在实验条件基础差，没有高塔的山区和林区开展观测实验，弥补传统方法无法观测的缺憾。获取的多尺度观测数据可以为不同空间分辨率遥感产品验证提供真值，也可作为研究尺度效应和尺度转换方法的基础数据集。
(2)本发明对于异质性较大的区域，能很好的刻画地表的空间变化特征，尤其在地表参数尺度效应研究中，能获得多尺度地表观测参数，与不同空间分辨率的遥感观测数据匹配，进行尺度效应和尺度转换方法研究。
(3)本发明在还没有观测塔的研究区，尤其是地形较为复杂的山区林区，传统的观测方法很难获得冠层上的观测数据，尤其是冠层上的上行辐射数据。
(4)本发明可以实现植被冠层光合有效辐射吸收和地表反照率在不同空间尺度的测量值，形成多尺度植被冠层光合有效辐射吸收比和地表反照率观测，为尺度效应和尺度转换方法研究提供基础数据。
附图说明
图1是本发明的系统布置图；
图2是本发明的多通道辐射测量装置结构图；
图3是本发明的系统冠层下观测节点安装图；
图4是本发明的系统冠层外观测节点安装图；
图5是本发明的系统冠层上观测节点安装图；
图6是本发明的系统观测范围匹配示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的第一实施方式中，提供了一种植被冠层光合有效辐射吸收比和地表反照率观测系统，如图1和图2所示，该系统由以下几个部分组成：
冠层下观测节点装置30，冠层外观测节点装置20和冠层上观测节点装置10。
优选地，冠层外观测节点装置20安装在冠层外的空地上或者冠层上的支架或高塔上，实现向上观测和接收下行辐射；冠层上观测节点装置10安装在移动观测平台1上，实现观测高度根据观测平台高度变化可调、向下观测和接收冠层的上行辐射；冠层下观测节点装置30安装在近地面的小支架上，具有向上观测、向下观测两个多通道辐射测量装置2，分别接收透过冠层的下行辐射和地面反射的上行辐射。根据观测需要，冠层下观测节点装置可为多个，采用一定的采样方法安放在观测范围内。
更为优选地，冠层下观测节点装置30包括向上观测和向下观测的两个多通道辐射测量装置2。
冠层外观测节点装置20包括一个向上观测的多通道辐射测量装置2，实现用于接收冠层外下行辐射。
冠层上观测节点装置10包括一个向下观测的多通道辐射测量装置2和移动观测平台1，实现用于接收冠层上的上行辐射；向下观测的多通道辐射测量装置2用螺丝固定在移动观测平台1上。
进一步参见图3，本实施例中的冠层下观测节点装置30安装在近地面的小支架31上，冠层下观测节点装置30由向上观测和向下观测的两个多通道辐射测量装置2组成，两个多通道辐射测量装置2分别安装在小支架31上表面和下表面。
进一步参见图4，本实施例中的冠层外观测节点装置20安装在冠层上的支架21上，冠层外观测节点装置20由一个向上观测的多通道辐射测量装置2组成，实现向上观测和接收下行辐射。
冠层下观测节点装置30包括向上观测和向下观测的两个多通道辐射测量装置；测量并记录冠层下各个波段透过冠层的下行辐射L3,i，和上行辐射L4,i。其中i＝1,…,N，代表N个观测波段，优选地N为5。
冠层外观测节点装置20向上观测，接收冠层外下行辐射，实现冠层上下行辐射的观测值；其中观测值记为L1,i。
冠层上观测节点装置10由一个向下观测的多通道辐射测量装置和设置有遥控装置的移动观测平台组成，实现用于接收冠层上的上行辐射；将多通道辐射测量装置用螺丝固定在移动观测平台上，多通道辐射测量装置向下观测；获得代表不同空间分辨率、不同冠层目标的冠层上上行辐射分量，记为L2,i。
打开所有观测节点电源，用遥控装置控制移动观测平台观测位置和高度，进行不同高度的观测；
观测完毕，将所有数据保存到电脑，根据观测平台观测高度和位置计算有效观测范围，相应的将冠层下观测节点数据聚合到有效观测范围，取各个节点的观测平均值L’作为与冠层上观测节点对应有效观测范围内的冠层下观测值；
利用公式计算不同空间分辨率的光合有效辐射吸收比和地表反照率；计算公式如下：
FPAR＝(L1,400-700-L2,400-700-L’3,400-700+L’4,400-700)/L1,400-700
其中，L’的数值计算如下：由于冠层内的观测值(L3，L4)在各个观测点的值是不一样的，所以需要先把各个波段向上观测的值和向下观测的值分别取平均得到L’，然后参与到最后的计算中。
ALBEDOi＝L2,i/L1,i。
进一步参见图5，本实施例中的冠层上观测节点装置10中的移动观测平台1由四旋翼无人小飞机机翼11、机身12、搭载平台13和遥控装置组成；该四旋翼无人小飞机机翼11设置有若干个，均匀固定在机身12上，该机身12下方固定设置搭载平台13，多通道辐射测量装置2用螺丝固定在搭载平台13上，该搭载平台13为两轴自稳平台，实现自动保持平衡；且遥控装置控制飞行高度和位置，实现远程遥控。
进一步参见图2，以上本实施例的每个多通道辐射测量装置2上包括一个可见光款波段光强传感器22，优选地，光强传感器22波谱响应范围为400～700nm；每个多通道辐射测量装置2上包括四个窄波段光强传感器21，四个窄波段光强传感器21的优选波谱响应范围分别为：645±50nm，858.5±35nm，469±20nm，555±20nm。每个多通道辐射测量装置2内还均设置数据采集和存储模块23，该数据采集和存储模块23包括用于数据存储的数据存储单元；包括用于记录数据采集时间的时钟单元；包括用于记录观测位置的磁传感器；包括用于野外供电的电池单元和用于采集控制的核心芯片组成，上述数据存储单元、时钟单元、磁传感器和电池单元均与核心芯片连接，由核心芯片控制；上述内置电池单元和数据存储单元，可以实现同时记录观测时间、观测位置以及五个波段的观测值。
作为本实施例的优选方案，多通道辐射测量装置2还设置有数据传输接口24，且设置其有效视场角设置为170度。
在本发明的另一实施方式中，提供了一种利用以上植被冠层光合有效辐射吸收比和地表反照率观测系统进行的观测方法，具体步骤如下：
S1.安装冠层下观测节点装置。在该步骤中，根据地表情况，采用均匀采样或随机采样的方式在冠层下布置多套冠层下观测节点装置，每套冠层下观测节点装置包括向上观测和向下观测的两个多通道辐射测量装置；测量并记录冠层下各个波段透过冠层的下行辐射L3,i和上行辐射L4,i；其中观测值记为L1,i。其中i＝1,…,5，代表五个观测波段。
S2.安装冠层外观测节点装置。在该步骤中，根据冠层实际情况，在冠层上或冠层外布置一套外观测节点装置，外观测节点装置向上观测，接收冠层外下行辐射，实现冠层上下行辐射的观测值；
S3.安装冠层上观测节点装置。在该步骤中，将多通道辐射测量装置可使用螺丝、焊接、铆接等方式固定在移动观测平台上，传感器向下观测。优选地，冠层上观测节点装置由一个向下观测的多通道辐射测量装置和设置有遥控装置的移动观测平台组成，实现用于接收冠层上的上行辐射；将多通道辐射测量装置固定在移动观测平台上，多通道辐射测量装置向下观测；获得代表不同空间分辨率、不同冠层目标的冠层上上行辐射分量，记为L2,i。
在可选的其他情形中，上述步骤S1、S2和S3的顺序可以按照数学排列的方式互换。
S4.打开所有观测节点电源，用遥控装置控制移动观测平台观测位置和高度，进行不同高度的观测。
S5.观测完毕，将所有数据保存到电脑，根据观测平台观测高度和位置计算有效观测范围，相应的将冠层下观测节点数据聚合到有效观测范围。
S6.利用公式计算不同空间分辨率的光合有效辐射吸收比和地表反照率；计算公式如下：
利用公式：FPAR＝(L1,400-700-L2,400-700-L3,400-700+L4,400-700)/L1,400-700和ALBEDOi＝L2,i/L1,i来计算。
进行S1步骤测量时，首先将冠层下观测节点装置安装在冠层下的近地表，冠层下观测节点装置距离地面约5-10cm，具体根据冠层的高度决定，目的是保证观测节点完全在冠层下方，距离冠层一定距离，又离地面有一定高度。整个冠层下观测系统有多个冠层下观测节点，根据植被分布状况，采用均匀分布或者随机分布等方案布置在冠层下。不同空间范围的地面观测值可以用观测范围内冠层下节点观测值得均值来代替，从而获得冠层下各个波段下行辐射L3,i，和上行辐射L4,i。
进行S2步骤测量时，见图4，冠层外观测节点装置的作用是测量冠层上的入射辐射，对于不同的植被冠层，可以采用不同的安装方式：对于低矮的植被，比如一般农作物，在植被冠层顶上，可以使用支架将节点装置固定在冠层上方，观测节点离冠层一定高度即可，但不限制；然后测量并记录冠层顶接收到的下行辐射分量，记为L1,i。其中i＝1,…,5，代表五个观测波段。
对于高度较大的林地等植被类型，在冠层外的空地上，用支架固定一个朝上观测的多通道辐射观测装置，测量并记录冠层外接收到的下行辐射分量，以此作为冠层顶的下行辐射分量测量值。对于观测条件差的山区和林区，可将节点安装在距离冠层一定距离的空旷地面上，向上观测，测量下行辐射分量，作为植被冠层各个波段的入射辐射L1,i。
进行S3步骤测量时，见图5，冠层上观测节点固定在移动观测平台上，移动观测平台主要由四旋翼无人小飞机机翼、机身、搭载平台和遥控装置组成。多通道辐射测量装置用螺丝固定在搭载平台上，搭载平台为两轴自稳平台，可自动保持平衡。其中，飞行高度和位置由遥控装置控制并记录，可实现冠层上1m至2km高度的连续观测，从而获得不同空间范围植被冠层各个波段的上行辐射L2,i。
图6示意了各观测节点观测的空间范围匹配方法，进行S4、5步骤时，由于多通道辐射测量装置每个传感器的有效观测视场角为170度，括号a内表示的是冠层上观测节点视场范围内的冠层下观测节点，根据传感器距离冠层顶的高度H和传感器位置，可以得到有效观测范围大小和位置。
有效观测范围的半径R＝H*tan(170°/2)，观测范围中心点是传感器的经纬度位置。
在本实施例中，进行S6步骤时，根据L2,i的空间代表范围大小和位置，选取在有效观测范围内的冠层下观测节点，取各个节点的观测平均值L’作为与冠层上观测节点对应有效观测范围内的冠层下观测值。在观测中，可以认为天空下行辐射是在区域内相对均匀，取冠层外观测节点的观测值作为冠层入射辐射值。
最后，植被冠层光合有效辐射吸收可以由以下公式计算得到。
FPAR＝(L1,400-700-L2,400-700-L’3,400-700+L’4,400-700)/L1,400-700
其中，L’的数值计算如下：由于冠层内的观测值(L3，L4)在各个观测点的值是不一样的，所以需要先把各个波段向上观测的值和向下观测的值分别取平均得到L’，然后参与到最后的计算中。
各个波段的地表反照率由公式ALBEDOi＝L2,i/L1,i计算得到。
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种植被冠层光合有效辐射吸收比和地表反照率观测系统，其特征在于：所述观测系统包括冠层外观测节点装置(20)、冠层上观测节点装置(10)和冠层下观测节点装置(30)；所述冠层外观测节点装置(20)安装在冠层外的空地上或者冠层上的支架或高塔上，实现向上观测，接收下行辐射；所述冠层上观测节点装置(10)安装在移动观测平台(1)上，实现观测高度根据观测平台高度变化可调、向下观测和接收冠层的上行辐射；所述冠层下观测节点装置(30)安装在近地面的小支架(31)上，分别接收透过冠层的下行辐射和地面反射的上行辐射；
所述冠层下观测节点装置(30)由向上观测和向下观测的两个多通道辐射测量装置(2)组成；所述冠层外观测节点装置(20)由一个向上观测的多通道辐射测量装置(2)组成，实现用于接收冠层外下行辐射；所述冠层上观测节点装置(10)由一个向下观测的多通道辐射测量装置(2)和移动观测平台(1)组成，实现用于接收冠层上的上行辐射；所述多通道辐射测量装置(2)固定在移动观测平台(1)上。
2.根据权利要求1所述的植被冠层光合有效辐射吸收比和地表反照率观测系统，其特征在于：所述向上观测和向下观测的多通道辐射测量装置(2)上均设置有一个可见光宽波段光强传感器(22)和四个窄波段光强传感器(21)，所述一个可见光宽波段光强传感器(22)和四个窄波段光强传感器(21)依次排列在多通道辐射测量装置上(2)。
3.根据权利要求2所述的植被冠层光合有效辐射吸收比 和地表反照率观测系统，其特征在于：所述向上观测和向下观测的多通道辐射测量装置(2)内均还设置有数据收集和存储模块(23)，该数据收集和存储模块(23)包括数据存储的数据存储单元、记录数据采集时间的时钟单元、用于记录观测位置的磁传感器、野外供电的电池单元和采集控制的核心芯片，所述的数据存储单元、时钟单元、磁传感器和电池单元均与核心芯片连接，由核心芯片控制。
4.根据权利要求3所述的植被冠层光合有效辐射吸收比和地表反照率观测系统，其特征在于：所述多通道辐射测量装置(2)上设置的可见光宽波段光强传感器(22)和四个窄波段光强传感器(21)的有效观测视场角均为170度。
5.根据权利要求2所述的植被冠层光合有效辐射吸收比和地表反照率观测系统，其特征在于：所述可见光宽波段光强传感器(22)的波谱响应范围为400～700nm；所述四个窄波段光强传感器(21)的波谱响应范围分别为645±50nm，858.5±35nm，469±20nm，555±20nm。
6.根据权利要求4所述的植被冠层光合有效辐射吸收比和地表反照率观测系统，其特征在于：所述移动观测平台(1)由四旋翼无人小飞机机翼(11)、机身(12)、搭载平台(13)和遥控装置组成；该四旋翼无人小飞机机翼(11)设置有若干个，均匀固定在机身(12)上，该机身(12)下方固定设置搭载平台(13)，所述多通道辐射测量装置(2)用螺丝固定在搭载平台(13)上，该搭载平台(13)为两轴自稳平台，实现自动保持平衡；所述遥控装置控制飞行高度和位置，实现远程遥控。
7.一种植被冠层光合有效辐射吸收比和地表反照率观测系统的观测方法，包括以下步骤：
S1.采用均匀采样或随机采样的方式在冠层下布置多套冠层下观测节点装置，每套冠层下观测节点装置包括向上观测和向下观测的两个多通道辐射测量装置；测量并记录冠层下各个波段透过冠层的下行辐射L3,i，和上行辐射L4,i；其中i＝1,…,5，代表五个观测波段；
S2.冠层上和冠层外的都用单点代表不同空间分辨率的观测值，首先在冠层上或冠层外布置一套外观测节点装置，冠层外观测节点装置向上观测，接收冠层外下行辐射，记录冠层上下行辐射的观测值；其中观测值记为L1,i；其中i＝1,…,5，代表五个观测波段；
S3.将多通道辐射测量装置固定在移动观测平台上，多通道辐射测量装置向下观测；获得代表不同空间分辨率、不同冠层目标的冠层上上行辐射分量，记为L2,i；其中i＝1,…,5，代表五个观测波段；
S4.用遥控装置控制移动观测平台观测位置和高度，进行不同高度的观测；
S5.根据观测平台观测高度和位置计算有效观测范围，相应的将冠层下观测节点数据聚合到有效观测范围，取各个节点的观测平均值L’作为与冠层上观测节点对应有效观测范围内的冠层下观测值；
S6.利用公式计算不同空间分辨率的光合有效辐射吸收比和地表反照率；计算公式如下：
FPAR＝(L1,400-700-L2,400-700-L’3,400-700+L’4,400-700)/L1,400-700
其中，L’的数值计算如下：由于冠层内的观测值(L3，L4)在各个观测点的值是不一样的，所以需要先把各个波段向上观测的值和向下观测的值分别取平均得到L’，然后参与到最后的计算中；
ALBEDOi＝L2,i/L1,i。
上式中，FPAR为光合有效辐射吸收比，ALBEDO为地表反照率。
8.根据权利要求7所述的植被冠层光合有效辐射吸收比和地表反照率观测系统的观测方法，其特征在于：进行S1步骤测量时，将冠层下观测节点装置安装在冠层下的近地表，冠层下观测节点装置距离地面约5-10cm。
9.根据权利要求8所述的植被冠层光合有效辐射吸收比和地表反照率观测系统的观测方法，其特征在于：多通道辐射测量装置每个传感器的有效观测视场角为170度，有效观测范围的半径R＝H*tan(170°/2)，观测范围中心点是传感器的经纬度位置。
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